[发明专利]一种钠化焙烧流程废水零排放生产钒氧化物的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机化工领域，涉及一种钠化焙烧流程废水零排放生产钒氧化物的方法。

背景技术

工业上，以钒钛磁铁矿、钒渣、石煤、废催化剂等含钒物料为原料生产钒氧化物（包括三氧化二钒、五氧化二钒等）的工艺流程包括以下主要步骤：

（1）活化：经焙烧或酸化过程将固相原料中的钒元素转化为可溶性钒酸盐或钒酸；

（2）浸出：由酸、中或碱性水溶液将可溶性钒酸盐浸出至液相；

（3）沉钒（结晶）：净化除杂后得到钒浸出液，加入沉淀药剂，使钒酸盐转化为不溶物，脱离液相；

（4）成品：经干燥、脱氨或还原制备钒氧化物产品。

上述工艺流程中的沉钒过程，过滤含钒物料时，会产生大量的沉钒废水。其主要组分包括V⁵⁺、Cr⁶⁺、Na⁺、NH₄⁺、SO₄^2-等，其中Cr⁶⁺ 经呼吸道吸入人体后产生的不溶性铬盐长期停留在肺组织内，是导致肺癌的主要因素之一；V⁵⁺ 可严重刺激呼吸、消化及神经系统，也可损害皮肤、心脏和肾脏，使皮肤出现炎症并引起变态性疾病。同时，高浓度的氨氮，具有消耗水体的溶解氧，加速底泥中营养物质的释放、影响给水水源，增加给水成本、氮化合物对人体和生物有毒害作用、出现水体富营养化等危害。沉钒废水已成为危害人类健康及生存环境的重大安全隐患。

目前，针对上述沉钒废水的处理和循环利用，主要有以下两种方式：

1.经过一系列物理化学过程，将V⁵⁺、Cr⁶⁺、Na⁺、NH⁴⁺、SO₄^2-完全从体系中分离出来，将得到的冷凝水返回系统中应用，实现沉钒废水的无害化处理与资源化利用。

例如中国专利CN 01525189A公开了一种沉钒废水的处理方法，其主要技术方案为：加碱高温脱氨→还原制取氢氧化铬→树脂柱吸附钒、铬，最终经三效蒸发器将无水硫酸钠从体系中完全分离，将蒸发冷凝水全部返回生产系统循环使用。

相类似的，中国专利CN 102531222 A提供了一种沉钒废水的处理方法，其采用的技术方案为：还原中和去除钒、铬→加热浓缩→加入结晶剂进行结晶分离→母液分馏得到结晶剂及硫酸铵，将蒸发冷凝水全部返回生产系统循环使用。

上述方法，尽管沉钒废水中可实现各组分的分离，且循环冷却水杂质较少，但其需要强制蒸发过程耗能巨大，废水处理成本很高。同时，高盐废水对蒸发器腐蚀严重，蒸发设备材质要求高，维修频繁。

2.采用适当的工艺方法，沉钒废水中去除部分杂质，直接返回系统中循环使用。

例如中国专利CN 104086032 A公开了一种沉钒废水循环利用的方法，该方法包括以下步骤: 还原中和除铬→浸出焙烧熟料→净化除杂，得到含钒合格液→铵盐沉钒，当废水中钠离子含量低于50g/L时，返回浸出焙烧熟料。

进一步的，中国专利CN 103964624A公开了一种铵盐沉钒废水循环使用的方法，所述方法包括以下步骤：a、将铵盐沉钒废水的pH 值调节为5 ～ 7，加入碳酸铵或碳酸氢铵，充分反应后过滤得到含锰沉淀和无锰废水；b、将所述无锰废水加热浓缩后得到冷凝水和浓缩硫酸铵溶液，将所述浓缩硫酸铵溶液直接用于沉钒。中国专利CN 102838233A提供了一种酸性沉钒废水循环利用的方法，包括以下步骤：采用石灰乳调节酸性沉钒废水至碱性，然后进行固液分离，得到碱性溶液和石膏渣；向所述碱性溶液中加入脱钙剂进行脱钙，然后进行固液分离，得到上层清液和脱钙渣；用硫酸将所述上层清液的pH 值调节至3 ～ 7，然后将上层清液返回浸出工序进行循环利用。

上述方法中，CN 104086032 A所述工艺，当废水中钠离子含量经多次循环富集至50g/L以上时，即无法返回应用，换言之，该方法仅是减少了废水的生产量，并没有从根本上解决废水产生的问题，而CN 103964624A、CN 102838233A均是适用于钒渣钙化焙烧后的熟料的技术方案，对于钒渣钠化焙烧后熟料难以应用。

发明内容

本发明针对上述方案存在的废水处理能耗大、成本高等技术问题，提供一种钠化焙烧流程废水零排放生产钒氧化物的方法。

本发明所采取的技术方案如下：

一种钠化焙烧流程废水零排放生产钒氧化物的方法，包括以下步骤：