[发明专利]一种含钒焙烧熟料碳铵溶液低温常压浸出提钒的方法

说明书

技术领域

本发明属于钒提取技术领域，具体说是一种含钒焙烧熟料碳铵溶液低温常压浸出提钒的方法。

背景技术

钒在钢铁、化工、航空航天、电子技术等领域应用广泛，被称为“现代工业的味精”，其中85％以上的钒应用于钢铁工业。

钒钛磁铁矿、钒渣、钠化钒渣、含钒钢渣、石煤等含钒原料传统的提钒方法为焙烧-水浸/酸浸法提钒，其中含钒原料钠化焙烧-水浸提钒为提钒的主流方法。钠化焙烧工艺的基本原理是以Na₂CO₃、NaCl、Na₂SO₄等钠盐为添加剂，通过高温焙烧(750-850℃)将含钒原料中低价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐，再对钠化焙烧产物直接水浸，得到含钒的浸取液，后加入铵盐制得多钒酸铵沉淀，经还原焙烧后获得钒的氧化物产品。钠化焙烧工艺钒回收率低，单次焙烧钒回收率为70％左右，经多次焙烧后钒的回收率也仅为80％；且需多次焙烧，能耗偏高；在焙烧过程中会产生有害的HCl、Cl₂等侵蚀性气体，后续氨沉过程会得到高盐度含氨氮废水，不仅污染环境，而且治理代价较高。

为了解决钠化焙烧的问题，CN101161831A，CN103305684A，CN103305706A提出了一种钒渣钙化焙烧的方法，将钒渣与石灰或石灰石混匀后直接进入600℃以上的焙烧炉进行钙化焙烧，使钒渣中的钒转化为钒酸钙，焙烧熟料在稀硫酸溶液作用下使钒溶解进入溶液，进而制取钒氧化物等产品。钙化焙烧过程稳定性较差、控制较难，不能稳定的得到目标熟料焦钒酸钙导致钒浸出率偏低，并且熟料酸浸过程Fe、P等元素也同钒一起进入浸出液，后续分离较困难。

为了解决钙化焙烧酸浸过程的问题，CN102560086A提出了一种钙化焙烧熟料碳酸铵浸出的提钒方法，钒渣以CaO/V₂O₅的摩尔比为2～3进行钙化焙烧，焙烧熟料用浓度为200～800g/L碳酸铵溶液浸出，浸出温度为60～98℃，过滤得到含钒浸出液。该方法存在的主要问题是CaO/V₂O₅的摩尔比较大，钙盐用量大，铵盐浓度太高，且在温度较高条件下进行浸出，浸出液挥发、铵根流失严重，浸出剂消耗大、成本高。CN104164569A提出了一种钒渣加入钙盐或镁盐氧化焙烧后用铵盐水溶液浸出的方法，钙盐和/或镁盐与V₂O₅的摩尔比为0.5～1.2，氧化焙烧后含钒熟料在铵盐浓度为30～300g/L，温度为60～200℃的浸出剂中浸出。该方法存在的主要问题是浸出温度偏高，铵盐水溶液氨气的挥发量大，增加了原料成本且操作环境差；在高压密闭容器中浸出增加设备成本。

CN103937978A，CN104003442A，CN103952565A分别提出了一种含钒原料经高温焙烧后用铵盐溶液或者氨水浸出提钒的方法。含钒原料中的低价钒经高温焙烧氧化成五价钒，在铵盐溶液或者氨水中浸出钒以偏钒酸铵的形式进入液相，经固液分离得到含钒浸出液。浸出液经冷却结晶得到偏钒酸铵产品。该方法浸出操作工艺简单，设备要求低，钒浸出率高，偏钒酸铵产品纯度高，不产生硫酸钠废水，具有钒回收率高、工艺成本低、流程短、过程清洁等优势。但是，含钒原料浸出通常采用较高的浸出温度(60～150℃)和较高浓度的铵浸出液(铵根离子浓度为50-400g/L)。含铵溶液极不稳定，尤其是高浓度的含铵溶液很容易以氨气的形式挥发污染环境。浸出液循环回用过程每次均需补加大量铵盐，这无疑造成此工艺成本的大幅上升。

含钒原料空白焙烧或者加钙/镁盐氧化焙烧-焙烧熟料碳铵溶液浸出工艺流程简单，钒选择性浸出率高，杂质不浸出，具有钒回收率高、工艺流程短等优点，但浸出过程一般温度较高。由于铵盐溶液在温度较高时氨气挥发严重，会使操作环境变差且增加浸出剂用量，故需要一种低温条件下的钒高效浸出工艺，达到减少氨气挥发或者不挥发的目的。而目前未见相关报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是针对现有技术浸出过程中大量的氨气挥发造成铵盐损失这一技术难题，提供一种含钒焙烧熟料低温铵浸提钒的方法。

解决碳铵溶液铵损失问题的关键是研究影响碳铵溶液氨气挥发的因素。本发明的发明人经过大量的研究发现：碳铵溶液铵损失受温度影响非常显著，随着温度的升高，铵损失量逐渐升高，尤其当温度超过60℃时铵溶液分解率急剧增加。这样可以通过调控浸出温度来减少碳铵溶液铵损失进而降低钒原料焙烧铵浸提钒工艺成本。

为达上述目的，本发明通过以下技术方案实现：