[发明专利]一种低温常压提取钒渣中钒和铬的方法

说明书

本发明涉及钒渣湿法冶金与钒化工领域，特别涉及一种低温常压提取钒渣中钒和铬的方法，该方法包括以下步骤：(1)配料：将钒渣与NaOH溶液混合，形成反应浆料；(2)反应：将氧化性气体通过微孔布置装置通入反应浆料中进行常压氧化浸出，反应后得到含NaOH、Na₃VO₄、Na₂CrO₄及水溶性杂质组分的溶液及富铁尾渣的固液混合料浆；(3)固液分离；(4)除杂；(5)钒酸钠结晶；(6)铬酸钠结晶。该方法可实现钒铬高效共提，钒铬提取率均高于85％，更重要的是采用微孔布气方法后，氧气溶解性明显改善，反应温度和碱浓度较现有提钒方法显著降低，大幅提高操作安全性、降低反应能耗。

技术领域

本发明涉及钒渣湿法冶金与钒化工领域，特别涉及一种低温常压提取钒渣中钒和铬的方法。

背景技术

钒渣是由含钒铁水在含氧气体存在下吹炼出的一种钒富集物料，钢铁工业中由钒钛磁铁矿生产的钒渣是提钒的主要原料。以钒钛磁铁矿为原料生产铁、钒产品的企业目前都采用传统的钒渣钠化焙烧工艺从钒渣中提钒，如我国的攀钢、承钢，南非海威尔德、新西兰钢铁公司等。钠化焙烧工艺的基本原理是以Na₂CO₃为添加剂，通过高温钠化焙烧(750-850℃)将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％；焙烧温度高(750-850℃)，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，污染环境。

专利CN1884597A、CN86108218A等虽然对钠化焙烧工艺的添加剂及温度制度进行了不同改进，但基本原理相同，无法避免焙烧温度过高等传统工艺的问题。CN101161831A提出了一种钒渣钙化焙烧的方法，与钠化焙烧工艺相比，钙化焙烧时无需经过低温到高温逐步升温的过程，而是直接高温焙烧，使焙烧炉的温度更容易控制，并且缩短了焙烧时间，设备的产能也有所提高。但钙化焙烧的焙烧温度仍然很高(600-950℃)。

为了提高资源利用率、降低反应能耗，钒渣湿法提钒逐渐发展成为一种清洁、节能的新方法。CN101812588A提出了一种氢氧化钾溶液常压分解钒渣的方法，在180-260℃反应，温度大大降低，并可实现钒铬共提，缺点是氢氧化钾介质成本较高，而且生成的钒酸钾不是工业产品，需进一步分离提纯。CN102127655A提出了一种NaOH溶液常压分解钒渣的方法，反应温度180-260℃，与焙烧工艺相比，提钒过程温度和能耗明显降低，提钒效率显著增加，但由于碱浓度高达80％，循环碱液蒸发能耗非常大，而且采用常规布气方法氧化溶出氧气溶解度低、扩散慢，无法实现钒铬共提；CN102534232A提出一种碱性溶液体系中碳介质强化钒渣氧化的方法，利用活性炭对氧气的吸附作用，可以通过加入活性炭强化氧气在高碱溶液中的扩散，在较低的碱浓度(75％以下)和较低的反应温度(200-225℃)下实现钒铬共提。该方法虽然采用碳介质强化钒渣氧化，钒和铬实现了同步提取，较传统钠化焙烧工艺反应能耗大幅降低，但反应温度和碱浓度依然比较高，铬酸钠结晶分离后母液仍需进行蒸发，高碱蒸发为该工艺能耗最高的工序，需进一步降低反应碱浓度和反应温度，减小蒸发能耗。

降低反应碱浓度的根本措施是强化氧气的分布和扩散，使钒渣在低碱浓度下实现强化氧化。通过减小鼓入空气气泡尺寸可以增强氧气的溶解和扩散，采用微气泡法增强水溶液中的氧化性已在湿法冶金、污水处理等领域中得到广泛应用。CN101812585A提出了一种强化铜钴合金氧化酸溶的方法，通过喷射泵在溶解液中产生的大量富氧微气泡，微气泡吸附在合金颗粒表面，促进铜钴的氧化和溶解，大大加快铜钴合金的溶解速度。CN101812585A提出了一种臭氧曝气装置，可大幅增强污水中有机物的氧化降解速度，提高污水的处理效率。由于本发明方法碱浓度高，溶液粘度大，现有的曝气装置不适用高碱、高温体系。

目前尚未有效的碱性溶液曝气方法。

发明内容