[发明专利]从含钒铬渣中回收钒铬的方法

说明书

技术领域

本发明属于含钒铬渣湿法冶金与钒化工领域，尤其是一种从含钒铬渣中回收钒铬的方法。

背景技术

钒铬是重要的稀有金属，因表现出许多重要的特性，使得钒铬在现代工业中成为重要的添加剂。自然界中已发现的含铬矿物有近30种，但大部分含铬量较低，分布分散，工业利用价值较低，仅铬铁矿具有开采价值，铬铁矿的晶体结构为立方晶系的尖晶石型。我国铬盐生产的工艺有：有钙焙烧工艺，但资源环境问题突出，渣量大、渣毒性大且三废污染严重，反应温度高，资源利用率低；无钙焙烧工艺，相比有钙焙烧工艺，资源利用率大幅度提高，铬渣量少，但仍然未能彻底解决铬盐生产过程中的铬渣污染问题。

针对铬盐的上述问题，中国科学院过程工程研究所开发了钾系亚溶盐铬盐清洁生产工艺并实现了产业化应用，在钾系亚溶盐铬盐清洁工艺中，由于亚溶盐介质的强化分解作用，铬铁矿分解温度只需300℃，较传统工艺降低了900℃，反应过程不需要添加辅料，铬的转化率达到99%以上。反应后的铁渣呈现多孔疏松特性，可以用作脱硫剂，实现了铬渣的零排放。

目前从钒钛磁铁矿中提钒主要有两种方法，一种是直接从钒精矿中提钒，另一种是经炼铁、炼钢后从含钒渣中提钒，其中钒渣提钒为主要提钒方法。目前，我国从钒钛磁铁矿中提钒的主要方法为：含钒铁水吹炼钒渣后经焙烧—浸出得到含钒液，含钒液相经过处理得到含钒固相。从钒渣中提钒的常规技术和工艺是采用添加钠盐（主要为碳酸钠和氯化钠）800℃左右高温焙烧的方法，钒渣中低价钒被氧化并生成可溶于水的钒酸钠，经过水浸，钒进入溶液。钒渣经过一次焙烧浸出后的二次渣中V₂O₅的质量分数在1.5%～3%之间；钒渣经数次提取V₂O₅之后，提钒尾渣中V₂O₅的质量分数约在0.8%～1.5%之间，钒含量依然相当高；另有少部分钒渣也通过添加钙化添加剂（主要为CaO和CaCO₃）1000℃以上高温焙烧的方法，钒渣中低价钒被氧化并生成钒酸钙，后经过碳酸盐或硫酸溶液浸出，钒进入溶液，此种提钒尾渣的V₂O₅含量更高。承钢、攀钢每年大约要排放约50万吨提钒尾渣，不仅占用土地污染环境，也浪费了资源。提钒尾渣主要由辉石相、铁板钛矿相、赤铁矿相等物相组成。现有的提钒尾渣处理方法主要是：一部分经过850℃左右直接焙烧或钠化焙烧后水浸或酸浸得到含钒液；另有一部分经过1000℃以上碳化还原后得到含钒矿相；还有一部分用于陶瓷材料制作；其余绝大部分做堆放处理，不仅污染环境，也损失了有价元素。

中国专利申请201110185395.3提出了一种由提钒尾渣回收钒的方法，该方法NaOH与钒渣的重量比为3～5:1，并且NaOH的重量百分比浓度为65～90%，反应温度为170～240℃。次方法优点是钒浸出率高，终渣中钒总量小于0.1wt%（以五氧化二钒计），且反应过程为常压；缺点是反应介质碱浓度较高，则循环介质蒸发浓缩所需能耗较高，导致生产成本较高。并且该方法提取钒后的终渣中含有2～6%的Cr₂O₃，导致这部分铬未被回收利用。这不仅导致有价元素损失，同时可造成环境污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种成本较低、终渣含钒铬量少的从含钒铬渣中回收钒铬的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述工艺步骤：（1）反应：含钒铬渣在质量浓度为10%～60%的NaOH溶液中与氧化性气体进行加热氧化反应，得到反应浆料；所述NaOH溶液与钢渣的质量比为3:1～10:1，反应温度为180℃～350℃，反应时间为0.5～10h；所述的氧化性气体为氧气、空气、富氧空气和臭氧中的一种或几种；氧化性气体的分压为0.1MPa～5.0MPa；

（2）稀释：用稀释剂将反应浆料稀释至浆料的氢氧化钠浓度为100～350g/L，得到混合浆料；

（3）过滤分离：将混合浆料在80～130℃进行过滤分离，得到富铁尾渣和溶出液；

（4）除杂：将溶出液加入脱硅剂进行除杂；然后固液分离，得到除杂后液和含硅渣；

（5）钒酸钠结晶：将除杂后液冷却结晶，即得到钒酸钠和结晶后液；

（6）铬酸钠结晶：所述的结晶后液蒸发、结晶，得到铬酸钠。

本发明优选步骤（1）中的NaOH溶液与含钒铬渣的质量比为4:1～6:1；所述的反应温度为250～300℃、反应时间为为1～4h；所述的氧化性气体为氧气。