[发明专利]从含钒钢渣中回收钒的方法

说明书

技术领域

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

背景技术

含钒钢渣则是冶炼钒钛磁铁矿的副产品，是含钒铁水炼钢所形成的含V₂O₅ 在2%～10%的钢渣(与钒渣相比其钙含量大)，其产生过程有2种途径，一种是半钢中残存的钒经炼钢后氧化进入渣中，另一种是未经吹炼钒渣的铁水直接炼钢得到含钒钢渣。含钒钢渣具有如下特点：（1）CaO和铁含量高，结晶完善，质地密实，解离度差；（2）成分复杂，且波动较大；（3）钒含量较低，钒弥散分布于多种矿相中，赋存状态复杂。 基于以上特点，含钒钢渣提钒仍然是科学难题。 

我国每年排放的含钒钢渣近百万吨，不仅污染环境，且造成有价元素钒的损失。目前，含钒钢渣提钒主要有2种途径，一是含钒钢渣返回炼铁富集钒，炼出高含钒渣，再进一步提钒，即将含钒钢渣作为熔剂添加在烧结矿中进入高炉冶炼，钒熔于铁水中，经吹钒得到高品位钒渣，作为提钒或冶炼钒铁合金的原料。 该工艺不仅能回收铁、锰等有价元素，且降低铁钢比的能耗，但易造成磷在铁水中循环富集，加重钢渣脱磷任务；且钢渣杂质多，有效CaO含量相对较少，会降低烧结矿品位，增加炼铁过程能耗，因此该法未能得到推广。另一种含钒钢渣的处理方法是直接提钒法，有钠化焙烧、钙化焙烧、降钙焙烧和直接酸浸等工艺。钠化焙烧是以食盐或苏打为添加剂，通过焙烧将低价钒氧化为5价钒的可溶性钠盐，采用水或碳酸化浸出。该工艺钒的转浸率较低，钠盐耗量大，焙烧过程污染空气、难以治理，且该工艺不适合V₂O₅含量低、CaO含量高的转炉钢渣。钙化焙烧是以石灰等作焙烧熔剂，采用碳酸化浸出等浸出钒。此法对物料有一定的选择性，对一般钢渣存在转化率偏低、成本偏高等问题，不适于规模化生产。降钙焙烧是由Amiri提出的，其目的是为了解决含钒钢渣中CaO含量高造成钒难浸出的问题。降钙焙烧是将钢渣与Na₃PO₄, Na₂CO₃混合焙烧，Na₃PO₄与CaO结合形成Ca₃(PO₄)₂，钒与钠生成水溶性的钒酸钠，然后水浸即可溶出钒。但该法只停留在实验室研究阶段，且磷酸盐的配比大，成本高，目前还没有工业化推广。直接酸浸是指未经焙烧工序，完全湿法提钒. 但由于钢渣中CaO含量高，酸耗较大，成本较高；酸浸过程需在强酸溶液中进行，得到的浸出液杂质较多，难以进行后续分离。

中国专利CN102071321A提出了用高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒、铬的方法，此方法不需要高温焙烧，反应温度降低到160～240℃，湿法提钒铬，过程中有效杜绝了C₁₂、HCl、SO₂、粉尘等大气污染物，并降低了废水产生量和排放量；缺点是KOH介质价格昂贵，而KOH与钢渣的质量比为3:1到5:1、反应碱浓度为60%～90%，则损耗的KOH介质较多，导致生产成本偏高，产品效益降低。

中国专利CN102094123A提出了一种用高浓度的氢氧化钠介质从含钒钢渣中提取钒的方法，该方法反应温度为180～240℃，湿法提钒，过程中无废气、粉尘污染；缺点是碱浓度偏高，碱度为65%～90%，则导致介质循环利用时的蒸发浓缩需要的热量较高，则生产成本较高，且终渣中残余的V量较高，浸出率不高，终渣中V含量为0.3%～0.5%。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种浸出率高、成本较低的从含钒钢渣中回收钒的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：该方法采用下述工艺步骤：（1）反应：含钒钢渣在质量浓度为10%～50%的NaOH溶液中进行反应，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，反应压力为0.3～12MPa；

（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100～400g/L，得到含富铁尾渣以及氢氧化钠、钒酸钠的混合浆料；

（3）固液分离：将混合浆料进行固液分离，得到富钙尾渣和含氢氧化钠、钒酸钠及水溶性杂质组分的溶出液；

（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）结晶：将除杂后液冷却结晶，即得到钒酸钠产品。