[发明专利]80钒铁炉渣的资源化利用方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，尤其是一种80钒铁炉渣的资源化利用方法。

背景技术

高钒铁冶炼通常以钒氧化物为原料，采用铝热法或电铝热法冶炼。此法吨钒铁将产生一吨以上的炉渣。仅承钢每年的钒铁贫渣就在3000t以上，其中含V₂O_X3～6%，Al₂O₃70～80%，损失氧化钒(折算成V₂O₅)总量≥100t/年。

目前，80钒铁炉渣处理途径主要有以下三种：第一种是作为凝胶材料与高铝镁质骨料复合制备耐火材料。专利公开号CN 102145996A公开了一种含有钒铁渣的耐火火泥的制备方法，该方法将质量百分比计的 50％～80％的细骨料和 20％～50％的由钒铁渣细粉形成的凝胶材料混合制成耐火火泥。在使用过程中，可将配制好的耐火火泥加入适量的水搅拌成耐火泥浆，然后用于耐火砖的砌筑。其中，由高铝质细骨料形成的耐火火泥适合于高铝砖和粘土砖等的砌筑，由铝镁质细骨料形成的耐火火泥适合于镁碳砖、铝镁碳砖等的砌筑。专利公开号CN 102145997A公开了含有钒铁渣的耐火浇注料的制备方法，该方法的耐火浇注料包含按重量百分比计的30%～50%的粗骨料，20%～40%的粗骨料和10%～30%的钒铁渣细粉形成的结合剂，其中的粗骨料和细骨料因在耐火浇注料中堆积密实而可以很好的起到耐火浇注料骨架的作用。专利公开号CN 102134165A提供了一种钒铁冶炼炉炉衬的制备方法，该炉衬由镁砂、钒铁渣及水玻璃和/或工业卤水混合制成。该炉衬结构强度高，炉衬密度大，透气性好，生产成本低。

第二种将高钒铁炉渣作为含钒原料，冶炼钒铁。专利公开号CN 1197846A公开了高钒铁炉渣冶炼高硅低钒铁的工艺。该方法采用大剂量的石灰和镁砂作熔剂调渣，用硅铁作还原剂，还原提取高钒铁炉渣中的钒元素，制得含钒和硅量较高的高硅低钒铁产品。专利公开号CN 102146527A提供了低铝高钒铁的冶炼方法，该方法结合铝热法和电硅热法冶炼于一体，充分利用五氧化二钒和铝的反应热，并在三相电弧炉内对对含钒高的炉渣进行贫化还原、精炼，得到高钒低铝合格高钒铁。

第三种是对钒铁炉渣中的有价元素进行提取。专利公开号CN 1824607A公开了采用碳酸钠作焙烧添加剂，并添加硫酸镁为转化剂，对高铝渣进行氧化钠化焙烧的方法，该方法有效地解决了焙烧过程中CaO同V₂O₅结合生成不溶性Ca(VO₃)₂,在浸出工序中不被浸出使得钒回收率降低的问题。

综上所述，现有工艺均无法实现高钒铁炉渣中钒，铝，镁等有价金属元素的综合性应用；元素利用率低，能耗普遍较高，经济效益差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能实现有价金属元素的综合性应用、能耗低的80钒铁炉渣的资源化利用方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述工艺步骤：（1）硫酸化焙烧：所述的钒铁炉渣与硫酸混合，搅拌，然后进行硫酸化焙烧，得到焙烧渣；

（2）浸出：所述的焙烧渣与水或稀酸混合，搅拌浸出；然后过滤得到浸出液；

（3）钒富集：所述的浸出液加入硫酸铵，加热溶解；然后冷却结晶、过滤，得到硫酸铝铵晶体和结晶后液；

（4）氧化沉钒：向结晶后液中加入氧化剂进行氧化，使结晶后液中V³⁺和V⁴⁺全部转化为V⁵⁺；然后滴加氨水、搅拌，滤得到多钒酸铵沉淀和滤液；所述的的多钒酸铵焙烧，得到五氧化二钒；

（5）析镁反应：对滤液进行蒸馏浓缩，冷却，过滤得到硫酸镁晶体。

本发明所述步骤（1）的硫酸化焙烧为：钒铁炉渣与硫酸先在100～200℃下预焙烧1～24h；然后在200～600℃下焙烧1～6h。所述硫酸化焙烧产生的烟气经硫酸吸收，得到浓硫酸；得到的浓硫酸用于本发明所述的硫酸化焙烧。

本发明所述步骤（1）中的钒铁炉渣先经破碎、研磨筛分至粒径为-80目，再与硫酸混合；所述钒铁炉渣与硫酸按质量比1:2.5～1:10混合，所述硫酸的浓度为40wt%以上。所述步骤（1）中，搅拌转速为50～400r/min，搅拌时间为0.4～1h。

本发明所述步骤（2）中所述的焙烧渣与水或稀酸的质量比为100:200～400；所述的稀酸为稀硫酸；所述的搅拌浸出温度为60～100℃，搅拌浸出时间为0.4～1h。