80釩鐵爐渣的資源化利用方法技術

本發明專利技術公開了一種80釩鐵爐渣的資源化利用方法，其采用下述工藝步驟：（1）硫酸化焙燒：所述的釩鐵爐渣與硫酸混合，攪拌，然后進行硫酸化焙燒，得到焙燒渣；（2）浸出：所述的焙燒渣與去離子水或稀酸混合，攪拌浸出；然后過濾得到浸出液；（3）釩富集：所述的浸出液加入硫酸銨，加熱溶解；然后冷卻結晶、過濾，得到硫酸鋁銨晶體和結晶后液；（4）氧化沉釩：向結晶后液中加入氧化劑進行氧化，使結晶后液中V3+和V4+全部轉化為V5+；然后滴加氨水、攪拌，濾得到多釩酸銨沉淀和濾液；所述的的多釩酸銨焙燒，得到五氧化二釩；（5）析鎂反應：對濾液進行蒸餾濃縮，冷卻，過濾得到硫酸鎂晶體。本方法具有工藝過程簡單，能耗低，環境友好的特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于冶金領域，尤其是一種
技術介紹
高釩鐵冶煉通常以釩氧化物為原料，采用鋁熱法或電鋁熱法冶煉。此法噸釩鐵將產生一噸以上的爐渣。僅承鋼每年的釩鐵貧渣就在3000t以上，其中含V20x3 6%， Al20370 80%,損失氧化釩(折算成V2O5)總量彡IOOt/年。目前，80釩鐵爐渣處理途徑主要有以下三種第一種是作為凝膠材料與高鋁鎂質骨料復合制備耐火材料。專利公開號CN 102145996A公開了一種含有釩鐵渣的耐火火泥的制備方法，該方法將質量百分比計的50% 80%的細骨料和20% 50%的由釩鐵渣細粉形成的凝膠材料混合制成耐火火泥。在使用過程中，可將配制好的耐火火泥加入適量的水攪拌成耐火泥漿，然后用于耐火磚的砌筑。其中，由高鋁質細骨料形成的耐火火泥適合于高鋁磚和粘土磚等的砌筑，由鋁鎂質細骨料形成的耐火火泥適合于鎂碳磚、鋁鎂碳磚等的砌筑。專利公開號CN 102145997A公開了含有釩鐵渣的耐火澆注料的制備方法，該方法的耐火澆注料包含按重量百分比計的30% 50%的粗骨料，20% 40%的粗骨料和10% 30% 的釩鐵渣細粉形成的結合劑，其中的粗骨料和細骨料因在耐火澆注料中堆積密實而可以很好的起到耐火澆注料骨架的作用。專利公開號CN 102134165A提供了一種釩鐵冶煉爐爐襯的制備方法，該爐襯由鎂砂、釩鐵渣及水玻璃和/或工業鹵水混合制成。該爐襯結構強度高,爐襯密度大,透氣性好,生產成本低。第二種將高釩鐵爐渣作為含釩原料，冶煉釩鐵。專利公開號CN 1197846A公開了高釩鐵爐渣冶煉高硅低釩鐵的工藝。該方法采用大劑量的石灰和鎂砂作熔劑調渣，用硅鐵作還原劑，還原提取高釩鐵爐渣中的釩元素，制得含釩和硅量較高的高硅低釩鐵產品。專利公開號CN 102146527A提供了低鋁高釩鐵的冶煉方法，該方法結合鋁熱法和電硅熱法冶煉于一體，充分利用五氧化二釩和鋁的反應熱，并在三相電弧爐內對對含釩高的爐渣進行貧化還原、精煉，得到聞I凡低招合格聞I凡鐵。第三種是對釩鐵爐渣中的有價元素進行提取。專利公開號CN 1824607A公開了采用碳酸鈉作焙燒添加劑，并添加硫酸鎂為轉化劑，對高鋁渣進行氧化鈉化焙燒的方法，該方法有效地解決了焙燒過程中CaO同V2O5結合生成不溶性Ca(VO3)2,在浸出工序中不被浸出使得釩回收率降低的問題。綜上所述，現有工藝均無法實現高釩鐵爐渣中釩，鋁，鎂等有價金屬元素的綜合性應用；元素利用率低，能耗普遍較高，經濟效益差。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種能實現有價金屬元素的綜合性應用、能耗低的。為解決上述技術問題，本專利技術采用下述工藝步驟(1)硫酸化焙燒所述的釩鐵爐渣與硫酸混合，攪拌，然后進行硫酸化焙燒，得到焙燒渣；(2)浸出所述的焙燒渣與水或稀酸混合，攪拌浸出；然后過濾得到浸出液；(3)釩富集所述的浸出液加入硫酸銨，加熱溶解；然后冷卻結晶、過濾，得到硫酸鋁銨晶體和結晶后液；(4)氧化沉釩 向結晶后液中加入氧化劑進行氧化，使結晶后液中V3+和V4+全部轉化為 V5+ ;然后滴加氨水、攪拌，濾得到多釩酸銨沉淀和濾液；所述的的多釩酸銨焙燒，得到五氧化二釩；(5)析鎂反應對濾液進行蒸餾濃縮，冷卻，過濾得到硫酸鎂晶體。本專利技術所述步驟(I)的硫酸化焙燒為釩鐵爐渣與硫酸先在100 200°C下預焙燒 I 24h ;然后在200 60(TC下焙燒I 6h。所述硫酸化焙燒產生的煙氣經硫酸吸收，得到濃硫酸；得到的濃硫酸用于本專利技術所述的硫酸化焙燒。本專利技術所述步驟(I)中的釩鐵爐渣先經破碎、研磨篩分至粒徑為-80目，再與硫酸混合；所述釩鐵爐渣與硫酸按質量比1:2. 5 1:10混合，所述硫酸的濃度為40wt%以上。 所述步驟(I)中，攪拌轉速為50 400r/min，攪拌時間為0. 4 Ih。本專利技術所述步驟(2)中所述的焙燒渣與水或稀酸的質量比為100:200 400 ;所述的稀酸為稀硫酸；所述的攪拌浸出溫度為60 100°C，攪拌浸出時間為0. 4 lh。本專利技術所述步驟(3)中，以浸出中鋁的物質的量計，硫酸銨鋁=5:1 1:2 ;所述的冷卻結晶溫度為0 10°C，冷卻結晶時間為0. 4 6h ;所述步驟(3)中的結晶后液直接返回步驟(2)，用于浸取焙燒渣；然后步驟(3)得到的結晶后液再次浸取返回步驟(2);直至結晶后液中釩濃度> 10g/L。本專利技術所述步驟(4)中的氧化劑為氯酸鈉、次氯酸鈉、過氧化鈉、雙氧水和氧氣中的一種或幾種；氧化劑量以結晶后液中釩的物質的量計，釩氧化劑=1:1 1:30 ;所述的氧化溫度為30 100°C。所述步驟(4)中滴加氨水將氧化后的結晶后液pH值調制I. 9 2.I ;所述的攪拌溫度為90 100°C，攪拌時間為0. 4 Ih ;所述的多釩酸銨沉淀在400 600°C下焙燒I 3. 5h，得到粉劑五氧化二釩。本專利技術所述步驟(5)中，濾液蒸懼濃縮至濾液中單質鎂濃度達到50 80g/L。本專利技術構思通過對80釩鐵爐渣的全分析可知，98%的成份是堿金屬氧化物及兩性金屬氧化物，與硫酸作用均可生成可溶性的硫酸鹽。硫酸化焙燒指的是金屬礦物與硫酸混合經焙燒過程生成硫酸鹽，然后用水浸出的分離的工藝操作。其是復雜的多相反應過程， 特點是化學反應發生在兩相界面上，因此焙燒過程中不僅存在著氣一固、固一固、液一固等多相化學反應，同時還存在著吸附、解吸、擴散以及晶校產生、新相成長等一系列復雜的相轉變和接觸催化等過程。目前該工藝主要應用于稀土礦及有色金屬有價元素的提取。本專利技術通過將硫酸化焙燒+水浸、硫酸鋁銨結晶、銨鹽沉釩、濃縮結晶鎂鹽等單元操作引入釩鐵爐渣處理工藝中實現釩、鋁、鎂等有價元素的回收利用。有效地解決現有工藝存在的資源浪費，能耗較大，釩的回收率較低，鋁鎂元素未得到有效利用的問題。本專利技術硫酸化焙燒的化學原理如下式所示Al2O3 + SH2SO4 ======= Al2(SO4)3 + SH2OMgO + H2SO4 ...................................... MgSOj + H2O V2O3 + IH2SO4 + = 2VOSO4 + 4H20 VO2 + H2SO4 = VOSO4 + H2O CaO + H2SO4 ............................................................................. CaSO4 ^ + H2O上述反應的共同特征是產物一種是可溶性硫酸鹽(除硫酸鈣外)，另一種是水。文獻介紹，鈉化焙燒工藝中，氧化鈣是一種極為有害的物質，生成不溶于水的副產物釩酸鈣無法浸出，極大地降低釩的回收率。硫酸化焙燒-水浸工藝，使氧化鈣生成不溶于水的硫酸鈣進入渣相，很好的抑制釩酸鈣的生成。焙燒過程可提高反應溫度，促進硫酸向貧渣晶格內部滲透，同時將水從體系中帶出，促進反應平衡向生成物方向移動。采用上述技術方案所產生的有益效果在于本專利技術應用硫酸化焙燒-水浸的工藝方法回收釩鐵貧渣有價金屬，釩、鋁浸出率均可達到90%以上，基本沒有尾渣。直接焙燒工藝省去了硫酸浸出法中酸渣分離的步驟，簡化了生產工藝步驟。本專利技術工藝過程中產生的廢酸能得到有效地循環利用，無廢酸，廢氣，廢液，廢渣排放。本專利技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：祁健，陳東輝，石立新，高明磊，周冰晶，
申請(專利權)人：河北鋼鐵股份有限公司承德分公司，
類型：發明
國別省市：