[发明专利]一种含钒石煤和含钒钢渣联合钒富集的方法

说明书

本发明公开了一种含钒石煤和含钒钢渣联合钒富集的方法，属于钒回收技术领域。本发明将含钒石煤与含钒钢渣混合，使混合物中CaO％/(SiO₂％+Al₂O₃％)在0.8～1.4之间，将混合物加热至1450～1500℃后保温15～25分钟，然后以5～10℃/min降温至1200～1250℃后再冷却至室温，富钒相在降温过程中生成，主要为高钒固溶体相‑(Fe,Mg)O·(V,Al,Fe)₂O₃，该矿相中钒含量以V₂O₅计不低于20％，石煤与钢渣中钒在该相中的富集度大于80％，且富钒相中不含有磷和硫。本发明采用低品位含钒矿物和含钒固废联合处理，利用两种低品位含钒资源化学成分互补的特性，同时提取两种资源中的钒，且所得富钒相钒品位高，易于分离，适合低品位钒资源中钒的回收。

技术领域

本发明属于钒回收技术领域，更具体地说，涉及一种含钒石煤和含钒钢渣联合钒富集的方法。

背景技术

含钒石煤是一种重要的含钒矿物，我国资源储量非常丰富，在四川、陕西、湖南、安徽、湖北等地有广泛分布，含钒石煤中的总钒量达1.18×10⁸t，占我国V₂O₅总储量的87％。同时，国内外一些钢铁企业，如承钢、攀钢等，采用低钒铁水直接炼钢，在吹炼过程中钒进入渣相，形成含钒钢渣。我国已累计上千万吨这种钢渣，并且还以每年几百万吨的速度增长。

钒是一种重要的工业原料，广泛用于化工、冶金、材料和汽车等行业，因此回收含钒钢渣和含钒石煤等含钒资源中的钒就具有较好的经济效益。此外，上述两种低钒资源都含有高价态钒：V⁴⁺和V⁵⁺，如不妥善处理，会被雨水浸出，形成重金属污染，从而影响生态环境和人类健康。因此，回收钢渣及石煤中的钒同时也具有重要的环保意义。

目前，含钒资源中钒的回收一般需先制取五氧化二钒，然后再利用五氧化二钒制取其它产品。就工业角度而言，五氧化二钒的制取对原料钒品位有一定要求，以V₂O₅计含量应不低于12％。而含钒钢渣和含钒石煤中钒的品位均远低于该数值(含钒钢渣含1～5％V₂O₅,含钒石煤含0.3～1.5％V₂O₅)。因此，就需提高上述两种低钒资源中钒的品位，提高品位惯用的方法是选矿分离。选矿分离要求原料中的钒集中在一两个矿物中(也即含钒矿相)，且含钒相钒品位足够高。然而，上述两种资源中的钒均呈弥散分布，大量研究结果表明：含钒石煤与含钒钢渣中钒的选矿效果均不明显，从而需要在选矿之前将上述两种含钒资源中分散的钒集中到一两个矿物中。

对于含钒钢渣，目前有一种选择性富集方法，即在氧化条件下，将渣中的大部分钒氧化到+5价，并创造适宜的物理化学条件，使其形成钒磷酸钙固溶体相析出。目前钒氧化富集研究已获得初步成功，如中国专利申请号200510094963公开了一种含钒钢渣中钒的富集方法，该申请案通过在含钒钢渣中加入渣量5-16％的一种或几种以下添加剂：SiO₂、Al₂O₃、莫来石(3SiO₂·2Al₂O₃)，并在大气氧位或高于大气氧位条件下熔化处理，然后冷却、保温后将含钒钢渣取出并在空气中淬冷，从而使含钒钢渣中弥散分布的钒80％以上转移到一个富含钒的新相中富集并结晶析出得到高品位的富钒相。该申请案即是在氧化条件下将渣中钒大部分氧化到五价并和五氧化二磷、氧化钙形成富钒相-钒磷酸钙固溶体相。但由于采用上述选择性富集方法获得的富钒相物理性质与渣中其它矿物较为相近，从而导致富钒相与其它矿相难以分离，这也成了阻碍对低品位含钒钢渣中的钒进行回收利用的瓶颈难题。