[发明专利]一种氯化法生产粉钒的系统和方法

说明书

本发明公开了一种氯化法生产粉钒的系统和方法。通过流化床氧化造粒处理，实现钒渣矿相重整及矿粒长大；通过二氧化碳固钙处理实现钒渣脱钙；通过选择性氯化将钒渣中的钒转化为气态三氯氧钒，将钒渣中的铁、锰、磷、钛、硅等大部分杂质留在氯化残渣中，实现钒和其他杂质的有效分离。气态的三氯氧钒依次经过除尘‑淋洗‑沉降‑精馏纯化‑催化氧化等工序制备得到高纯五氧化二钒粉体(粉钒)。氯化残渣经过气相水解脱氯处理，脱氯渣返回炼铁。本发明实现了钒渣的清洁综合利用，同时有效利用了氯化炉高温烟气的显热，达到节能降耗的目的。

技术领域

本发明属于冶金、化工领域，特别涉及一种氯化法生产粉钒的系统和方法。

背景技术

五氧化二钒粉体(粉钒)是一种重要的冶金化工材料，一直以来主要用于铁基合金添加剂，生产合金钢。近年来随着工业技术的快速发展，五氧化二钒在航空合金、储能材料、石油化工催化剂等领域的应用比例逐渐升高。尤其储能材料(全钒液流电池电解液、钒酸锂正极材料)和高性能航空合金(钒铝系、钒钛系合金)产业的快速发展对高品质高纯度的五氧化二钒产生了巨大的需求。

钒钛磁铁矿是生产五氧化二钒的主要原料。目前，工业上主要通过还原熔炼得到含钒铁水、进一步吹炼得到钒渣；其中钒渣氧化钙质量分数一般小于2.0％，氧化磷质量分数一般小于0.1％；然后钒渣通过“钠化焙烧-浸出-沉钒-煅烧分解”流程制备工业级五氧化二钒；工业级五氧化二钒通过反复溶解沉淀进一步去除杂质提升纯度。但是这种“钠化焙烧-水浸提钒”的工艺不能处理高钙钒渣。一般情况下，工业上含钒铁水经过转炉吹炼得到钒渣和半钢，但为了减轻半钢脱磷的负担，或为了生产低磷钢及超低磷钢，在含钒铁水吹炼钒渣的同时需要加入石灰等碱性造渣剂进行预除磷，进而得到低磷半钢和高钙高磷的钒渣，其中钒渣氧化钙质量分数为2.5-26％，氧化磷质量分数为0.1-1.3％。如果采用“钠化焙烧-水浸提钒”的工艺，钒渣中的钙和钒会形成非水溶性的钒酸钙或者含钙的钒青铜，大大降低钒的浸出率。资料显示钒渣中氧化钙小于2.0％时才对浸出影响较小。而高钙钒渣中的氧化钙一般远远高于这个值。针对这种高钙钒渣一些科研人员提出了“钙化焙烧-酸浸工艺”，即采用石灰石作为添加剂进行氧化焙烧，采用稀硫酸浸取，浸出液直接沉钒。由于酸浸选择性差，在浸取过程中杂质铁、铝、磷、锰等伴随钒进入溶液中。磷是钒酸性浸出液沉淀中的有害元素，在酸性体系内磷和钒形成稳定而又复杂的络合物磷钒系杂多酸以及它们的盐。而且还会与溶液中的铝离子和铁离子形成磷酸铝、磷酸铁沉淀，这些都会污染钒酸铵沉淀，严重影响酸性铵盐沉钒的进行。因此，开发利用含钙型钒渣制备高纯五氧化二钒粉体的技术具有重要的意义。