[发明专利]一种回收钙化沉钒尾渣中的钒并制备纳米碳酸钙的方法

说明书

本发明涉及一种回收钙化沉钒尾渣中的钒并制备纳米碳酸钙的方法，所述方法为：在搅拌和超声处理的条件下，将钙化沉钒尾渣和碱性溶液混合进行水热反应；反应完成后固液分离，得到含钒浸出液和纳米碳酸钙。本发明通过机械搅拌以及超声波产生的微射流使钙化沉钒尾渣包裹在其中的钒裸露出来，与碱性溶液进行反应后进入溶液，进而实现了对钙化沉钒尾渣中钒元素的高效回收。本发明在回收钒的同时，制得了高附加值的副产品纳米级碳酸钙，其纯度可达98％以上；同时本发明在反应过程中吸收氨气得到氨水或硫酸铵产品，实现了钙化沉钒尾渣的高效综合回收利用。本发明工艺流程简单，生产成本低，产品附加值高，经济和环境效益显著，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及钒化工领域，具体涉及一种回收钙化沉钒尾渣中的钒并制备纳米碳酸钙的方法。

背景技术

钒是的重要战略金属资源，被称为“现代工业的味精”。随着科学技术的进步，钒的应用领域由传统的冶金、化工、航空航天等拓展至环境、能源、医药、人工智能、传感等新兴领域，显示出巨大的研究价值和应用前景。

钙化沉钒尾渣是钒液钙化沉钒-铵化转溶-结晶分离过程中产生的尾渣。钙化沉钒法是在钒液加入钙化添加剂进行钙化沉钒，将钒元素由液相转化到固相之中，经过滤分离脱掉大部分杂质，钒酸钙固相与碳酸氢铵溶液反应，再加入除杂药剂进一步除杂，然后进行液固分离，液相为高纯度的偏钒酸铵溶液，固相为含有杂质的碳酸钙固相，即为钙化沉钒尾渣。钙化沉钒尾渣的主要成分为碳酸钙，约占90％，此外还含有2-4％的单质钒和少量的硅、磷、铵。尾渣中的有价元素钒极具回收价值，此外，渣中的铵离子会释放出刺激性气味，大量的低纯度碳酸钙风干后，易粉化，粒度极细，易造成粉末飞扬，严重污染环境。

CN104775041A公开了一种钒液钙法沉钒、母液与固废自循环利用的清洁提钒方法，所述方法为：向净化后的钒液加入的钙化剂CaO和/或Ca(OH)₂生产钒酸钙，再把得到的钒酸钙用碳酸氢铵溶液调浆，进行转浸反应，分离得到钒酸铵溶液与碳酸钙沉淀；钒酸铵溶液冷却结晶或补加铵盐结晶，分离得到偏钒酸铵晶体；得到的碳酸钙经高温煅烧分解，再生得到氧化钙，将其作为钙化添加剂，用于制备钒酸钙，钙源得以循环利用。与传统的酸性浸出、沉钒工艺相比，该工艺能够实现提钒添加剂钠盐的再生与循环利用；去掉了常规沉钒工艺废水“三脱”(脱钒、脱铬、脱氨)等末端治理过程，废水中的铬被产品化回收、高值出售；除提钒尾渣外，工艺“固废”在流程内循环利用，提钒尾渣进入钢铁流程资源化利用。但上述工艺中主要存在以下问题：碳酸钙高温煅烧得到的氧化钙作为钙化添加剂时，氧化钙的活度由原来的80％降至60％，进行钙化沉钒时，沉钒率明显降低。随着循环次数增加，氧化钙的活度逐渐降低，影响沉钒效果。

目前，现有的对钙化沉钒尾渣处理的技术中，普遍存在着钒元素的回收效率不高以及资源难以综合利用的问题，经济效益不高。因此，很有必要通过改进工艺方法实现对钙化沉钒尾渣的综合利用，提高经济效益。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明利用机械搅拌以及超声波处理，产生微射流使得包裹在钙化沉钒尾渣中的钒裸露出来，与碱性溶液进行反应后进入溶液，进而实现了对钙化沉钒尾渣中钒元素的高效回收；同时制得高附加值的副产品纳米级碳酸钙，其纯度可达98％以上；反应过程中还能够得到氨水或硫酸铵等产品，实现了钙化沉钒尾渣的高效综合回收利用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种回收钙化沉钒尾渣中的钒并制备纳米碳酸钙的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)在搅拌和超声处理的条件下，将钙化沉钒尾渣和碱性溶液混合进行水热反应；

(2)步骤(1)所述水热反应完成后固液分离，得到含钒浸出液和纳米碳酸钙。

根据本发明，步骤(1)所述碱性溶液为NaOH溶液和/或Na₂CO₃溶液。