[发明专利]钙化焙烧熟料逆流酸浸提钒的方法

说明书

本发明属于提钒技术领域，具体涉及钙化焙烧熟料逆流酸浸提钒的方法。本发明所要解决的技术问题是提供钙化焙烧熟料逆流酸浸提钒的方法，包括以下步骤：a、将熟料与第一级滤液或/和第二级浸出液混合，加入硫酸进行浸出，控制第一级浸出过程体系pH为2.8～3.5，固液分离得第一级浸出液和固体；洗涤得第一级滤液和固体；b、固体采用第三级浸出液或/和第三级滤液进行浸出，控制第二级浸出终点体系pH为1.8～3.5，固液分离得第二级浸出液和固体；c、固体进行浸出，控制第三级浸出终点体系pH为1.4～2.2，固液分离得第三级浸出液和固体；洗涤得到第三级滤液和提钒尾渣。本发明方法具有浸出提钒率高、成本低的优点。

技术领域

本发明属于氧化钒提取技术领域，具体涉及钙化焙烧熟料逆流酸浸提钒的方法。

背景技术

钒渣经钙化焙烧后，渣中低价钒(以V³⁺、V⁴⁺为主)逐步氧化钙化为钒酸钙(锰)类化合物，比如CaV₂O₆、Ca₂V₂O₇、Ca₃V₂O₈、MnCaV₂O₇等，在实验室浸出温度50～60℃、浸出pH值2.8～3.2，钒的溶解率可以达到88％左右。

然而现场生产过程中钒溶解浸出率较低，主要原因是：首先，现场浸出温度很难达到工艺要求，尤其是现场没有保温措施时，浸出温度控制仅以经验和试验来确定浸出液固比和硫酸浓度，实际生产过程受焙烧钙钒比、焙烧温度、季节性变化等因素影响，浸出温度波动很大，另外浸出温度高于70℃时，钒会水解发生不可逆的沉钒现象，所以现场不得已设置浸出温度为30～60℃，实际浸出率较实验室低。其次，浸出pH＝2.8～3.2这个范围较窄，且浸出过程是间歇性单罐浸出，对pH检测装置精度要求高，然而pH电极长期浸没在高钒浸出液中，容易发生钒液中毒问题，另外，每次间歇浸出都需要进、出料，pH电极处于酸碱和干湿交替状态，使用周期短，且经常发生零点飘移现象，导致实测pH值并不能准确稳定在2.8～3.2范围内，钒的浸出溶解率进一步降低。再者，还受浸出液固比、搅拌、过滤洗涤等因素的影响，实际上，现场一次浸出的钒溶解浸出率一般较实验室低3～5个百分点。

物相研究表明，钒渣加钙盐氧化焙烧后，钒基本上转化为五价的钒酸盐，并主要赋存在钒酸盐、氧化铁固溶体、铁板钛矿和硅酸盐中，一次充分浸出洗涤后，钒酸盐中的钒基本完全溶解，氧化铁固溶体中约2/3的钒溶解，铁板钛矿中约1/3的钒溶解，硅酸盐中的钒基本不溶解，最终残留的钒主要存在于氧化铁固溶体铁板钛矿硅酸盐中，分别占41.94％、26.87％和25.61％，并且钒以包裹和镶嵌的方式存在这些物相中，在一次浸出条件范围内很难将这三种物相破坏并浸取其中的钒。事实上进一步研究发现，提高浸出酸浓度或降低浸出pH值可有效快速地破坏氧化铁固溶体和铁板钛矿相，并分别浸取其中约2/3的钒，这种浸出方式称为“深度浸出”。但由于酸度的提高，渣中以磷酸钙形式存在的磷绝大部分(≥95％)会被浸出进入溶液，导致浸出液中磷含量大于0.10g/L，而钒仅2-6g/L，远高于正常沉钒时磷≤0.03g/L、钒≥20g/L的工艺要求。同时深度浸出时加入了大量的酸，深度浸出液的pH值≤1.5，不能返回一次浸出使用，因为当初始pH≤2.0的含钒溶液返回一次浸出时，会造成熟料浸出前期发生不可逆的沉钒现象，导致钒的浸出率较常规一次浸出的低5个百分点以上，所以不能直接回用。

目前从pH≤1.5、钒2-6g/L、磷≥0.1g/L浸出液回收钒的方法有很多，按富集钒的方法差异，可归为离子交换法、萃取法以及蒸发浓缩法等三种，前面两种具有所得五氧化二钒纯度高的优点，但也存在工艺流程长、成本高的缺点，其与石煤提钒工艺很类似；而蒸发浓缩法是一种制备粗五氧化二钒的方法，优点就是流程短，但缺点也很突出，即五氧化二钒产品质量不合格，蒸发浓缩水量大，成本高。综合对比这三种提钒工艺，都存在成本高的问题和一定环保风险，且受制于五氧化二钒市场变化，其产业化前景堪忧。