一种钒渣钠钙共焙烧转化钒的方法

技术领域

本发明属于钒冶金与化工技术领域，具体涉及一种钒渣钠钙共焙烧转化钒的方法。

背景技术

钒渣是提取氧化钒的主要原料，目前，提钒的产业化工艺主要有两种，钒渣钠化焙烧转化-水浸-钒酸铵沉淀(钠化工艺)、钒渣钙化焙烧转化-硫酸浸出-钒酸盐沉淀(钙化工艺)，上述两种工艺的共同点都是要外加成盐添加剂，都存在各自的技术难题，影响了钒的提取率。其中，钠化工艺对钒渣的氧化钙、氧化锰等杂质含量有严格的要求，否则钒的提取率会大幅度降低；尽管如此，通常也需要采用两次钠化焙烧、两次水浸才能取得满意的钒提取率。所以钒渣提取受到了钠化提钒工艺的限制。钙化工艺中采用酸浸方法溶解熟料中的钒酸钙、钒酸锰、钒酸镁等含钒物相，对钒渣的适应性较好，但由于浸出料浆钒浓度高、温度高时，钒水解进入残渣造成钒损失，钒浸出率波动大，过程控制难度大；同时，由于酸性条件下钒溶液中磷的聚合形态复杂，净化除磷难度大，这也对钒渣磷含量有严格限制。综合来看，现有的钠化提钒与钙化提钒工艺都存在各自的不足，制约了钒的高效提取。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种钒渣钠钙共焙烧转化钒的方法。在充分利用钒渣中初始的氧化钙、氧化锰等杂质的基础上，采用一次焙烧，两次浸出的方法，既简化了工艺流程，也提高了工艺对钒渣质量的适应性，还解决了钒溶液净化难题，使工艺过程顺行，提高了钒收率，改善了产品质量，对钒的提取具有重要的意义。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种钒渣钠钙共焙烧转化钒的方法，包括以下步骤：

S1、将钒渣在800℃～860℃条件下与钠钙添加剂进行氧化焙烧30～90min，得钠钙焙烧熟料；

S2、将钠钙焙烧熟料用水或酸浸钒液浸出、固液分离，得弱碱性钒酸钠溶液与一次残渣；

S3、将一次残渣酸浸、固液分离，得酸浸钒液与二次残渣；

S4、将酸浸钒液返回步骤S2浸出钒渣钠钙焙烧熟料；

S5、将弱碱性钒酸钠溶液生产处理得到氧化钒产品。

进一步地，步骤S1中，钒渣的主要成分为：V

进一步地，步骤S1中，钒渣的粒度为0.074mm～0.100mm。

进一步地：步骤S1中，钠钙添加剂中的钠盐添加剂为碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠中的至少一种。

进一步地：步骤S1中，钠钙添加剂中的钙盐添加剂为碳酸钙、草酸钙、氧化钙、氢氧化钙、氯化钙、高钙钒渣中的至少一种。

进一步地：步骤S1中，钠钙添加剂中的钙盐添加剂的粒度为0.050mm～0.100mm。

进一步地：步骤S2中，钠钙焙烧熟料浸出温度为80℃～沸腾；浸出时间为30～90min；浸出液固比为1.5～3:1mL/g。

进一步地：步骤S3中，一次残渣酸浸温度为50℃～80℃；浸出时间为30～90min；浸出液固比为2.0～4.0:1mL/g。

进一步地：步骤S3中，一次残渣酸浸用酸为硫酸或盐酸；酸浸料浆pH值为0.5～1.5。

本发明的有益效果为：

本发明采用钒渣与钠钙添加剂共焙烧得到钠钙焙烧熟料，其中的钒以水溶性钒酸盐与酸溶性钒酸盐两种形式存在，依次采用水或低钒溶液浸出、酸浸就可以简洁、高效地实现钒渣中钒的分离。本发明简化了现有的提钒工艺，提高了钒的提取率，解决了酸性钒溶液中除磷净化的技术难题，提高了工艺对钒渣中杂质含量的容忍度，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

具体的，本发明提供了一种钒渣钠钙共焙烧转化钒的方法，该方法包括如下步骤：

a、将钒渣在800℃～860℃条件下与钠钙添加剂进行氧化焙烧，得钠钙焙烧熟料；

b、将钠钙焙烧熟料用酸性低钒液浸出(一次浸出)、固液分离，得弱碱性钒酸钠溶液(弱碱性高钒液，简称高钒液)与一次残渣(高钒残渣)；

c、一次残渣酸浸(二次浸出)、固液分离，得酸浸钒液(酸性低钒液，简称低钒液)与二次残渣(低钒残渣，弃渣)；

d、将低钒液直接返回步骤b浸出钠钙焙烧熟料；

e、将高钒液采用常规的方法处理便可生产得到氧化钒产品。

本发明钒渣由含钒铁水炼钢生产过程中所产生，本发明钒渣中绝大部分的钒以FeV

步骤a中，将钒渣在800℃～860℃进行氧化钠化焙烧，将FeV

步骤b中，将钒渣钠钙焙烧熟料用低钒液(高钒残渣酸浸液)浸出，得到了弱碱性高钒液，可直接利用现有成熟的净化工艺净化除磷，解决了现有酸性钒溶液的除鳞净化难题。

步骤c中，将步骤b中产出的高钒残渣用酸浸出，由于钒含量相对较低，同时浸出液返回步骤b中循环利用，可以采用更低的浸出pH值、更高的浸出温度、更大的液固比，有利于充分浸出高钒残渣中的钒，提高了钒的综合提取率。

现有产业化钒渣提钒工艺主要是钠化工艺、钙化工艺两种，在焙烧过程中生成钒酸盐的反应如下：

(一)钒渣钠化焙烧

4FeV

4MnV

Na

4FeV

4MnV

MnV

P

副反应Ca(VO

(二)钒渣钙化焙烧

4FeV

4MnV

4FeV

MnV

4FeV

CaO、MnO、MgO既可以是来自钒渣中，也可以是外配成分。反应将钒渣中的FeV

5Ca(VO

5Mn(VO

对钒渣钙化熟料而言，由于钒含量较高，浸出温度度高或者浸出pH值太低时，有如下副反应：

H

水解生成的呈胶状进入残渣而造成钒损失，降低钒的提取率；所以通常的工艺操作中，既要反应体系的pH值，还要控制浸出反应温度。由于这些条件的限制，所以钒的提取率有限。

鉴于以上技术分析，本发明从改善钒渣焙烧条件入手，较好地解决了现有的技术难题，主要反应如下：

(一)钒渣钠钙焙烧反应

4FeV

反应中的Na

(二)钒酸钙钠浸出反应

水浸反应：Na

水浸反应：Ca(VO

浸出反应中的水浸反应与钠化提钒相同，但浸出对象是熟料中的钒酸钙钠(Na

(三)低钒液返回水浸反应

Na

显然，低钒液返回循环利用，既利用了其中的钒，也利用了其中的酸，更重要的是得到了弱碱性的高钒液，可利用成熟的除磷净化工艺，即使其中有钙、锰、镁等离子，也发生水解沉淀而出去，实现了高钒液的净化。

下面将通过具体的实施例对本发明作进一步详细阐述。

将钒渣研磨至粒度0.074mm～0.100mm，备用。钒渣粉末的主要成分是16.8％V

实施例1

取200g钒渣粉，加入6.92g碳酸钙、15.38g碳酸钠，在800℃条件下氧化焙烧90min，得到钒渣钠钙焙烧熟料。熟料加水445ml在沸腾状态下浸出90min，过滤后高钒残渣钒含量3.05％。高钒残渣用硫酸浸出，控制浸出料浆pH值1.5，在50℃温度浸出90min，固液分离得到低钒液与低钒残渣，检测知低钒残渣钒含量0.35％。计算知总钒转浸率96.45％。

实施例2

取200g钒渣粉，加入5.80g草酸钙、24.69g碳酸氢钠，在840℃条件下氧化焙烧60min，得到钒渣钠钙焙烧熟料。熟料加水346ml在80℃温度浸出60min，过滤后高钒残渣钒含量3.37％。高钒残渣用盐酸浸出，控制浸出料浆pH值1.0，在80℃温度浸出60min，固液分离得到低钒液与低钒残渣，检测知低钒残渣钒含量0.41％。计算知总钒转浸率95.54％。

实施例3

取200g钒渣粉，加入4.35g氧化钙、17.37g氯化钠，在800℃条件下氧化焙烧30min，得到钒渣钠钙焙烧熟料。熟料加水555ml在90℃温度浸出30min，过滤后高钒残渣钒含量3.89％。高钒残渣用硫酸浸出，控制浸出料浆pH值0.5，在50℃温度浸出30min，固液分离得到低钒液与低钒残渣，检测知低钒残渣钒含量0.39％。计算知总钒转浸率95.81％。

实施例4

取200g钒渣粉，加入6.34g氢氧化钙、11.00g氢氧化钠，在800℃条件下氧化焙烧80min，得到钒渣钠钙焙烧熟料。熟料加水650ml在80℃温度浸出80min，过滤后高钒残渣钒含量4.28％。高钒残渣用盐酸浸出，控制浸出料浆pH值1.0，在80℃温度浸出80min，固液分离得到低钒液与低钒残渣，检测知低钒残渣钒含量0.45％。计算知总钒转浸率95.13％。

实施例5

取200g钒渣粉，加入10.46g氯化钙、12.10g碳酸钠，在860℃条件下氧化焙烧90min，得到钒渣钠钙焙烧熟料。熟料加水625ml在85℃温度浸出85min，过滤后高钒残渣钒含量4.71％。高钒残渣用硫酸浸出，控制浸出料浆pH值1.3，在60℃温度浸出60min，固液分离得到低钒液与低钒残渣，检测知低钒残渣钒含量0.37％。计算知总钒转浸率95.79％。

实施例6

取200g钒渣粉，加入9.77g碳酸钙、18.95g碳酸氢钠，在830℃条件下氧化焙烧70min，得到钒渣钠钙焙烧熟料。熟料加水549ml在95℃温度浸出35min，过滤后高钒残渣钒含量4.17％。高钒残渣用盐酸浸出，控制浸出料浆pH值0.8，在80℃温度浸出50min，固液分离得到低钒液与低钒残渣，检测知低钒残渣钒含量0.41％。计算知总钒转浸率95.30％。

实施例7

取200g钒渣粉，加入3.73g氧化钙、16.82g氯化钠，在810℃条件下氧化焙烧50min，得到钒渣钠钙焙烧熟料。熟料加水575ml在85℃温度浸出55min，过滤后高钒残渣钒含量3.51％。高钒残渣用硫酸浸出，控制浸出料浆pH值1.1，在60℃温度浸出70min，固液分离得到低钒液与低钒残渣，检测知低钒残渣钒含量0.43％。计算知总钒转浸率95.50％。

实施例8

取200g钒渣粉，加入4.27g氢氧化钙、13.60g氢氧化钠，在830℃条件下氧化焙烧40min，得到钒渣钠钙焙烧熟料。熟料加水395ml在96℃温度浸出35min，过滤后高钒残渣钒含量3.15％。高钒残渣用盐酸浸出，控制浸出料浆pH值0.8，在80℃温度浸出80min，固液分离得到低钒液与低钒残渣，检测知低钒残渣钒含量0.38％。计算知总钒转浸率96.14％。

本发明采用钒渣与钠钙添加剂共焙烧得到钠钙焙烧熟料，其中的钒以水溶性钒酸盐与酸溶性钒酸盐两种形式存在，依次采用水或低钒溶液浸出、酸浸就可以简洁、高效地实现钒渣中钒的分离。本发明简化了现有的提钒工艺，提高了钒的提取率，解决了酸性钒溶液中除磷净化的技术难题，提高了工艺对钒渣中杂质含量的容忍度，具有广阔的应用前景。

于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。