本發(fā)明屬于釩渣濕法冶金與釩化工領(lǐng)域，涉及一種降低含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量的方法。
背景技術(shù)：
：釩鈦磁鐵礦是世界釩資源的主要礦物，釩渣是由釩鈦磁鐵礦冶煉成鐵水，再氧化吹煉得到的釩含量較高的爐渣，釩渣是我國(guó)目前提釩的主要原料。釩是一種有色金屬，是“現(xiàn)代工業(yè)的味精”，是十分重要的戰(zhàn)略資源，世界上釩產(chǎn)量的88％是從釩鈦磁鐵礦中獲得。從釩渣中提釩的傳統(tǒng)工藝為鈉化焙燒-水浸法，其主要原理是以碳酸鈉、氯化鈉或者硫酸鈉等鈉鹽作為添加劑，在700～900℃下焙燒，過(guò)程中各種物相分解，低價(jià)態(tài)組份氧化成高價(jià)態(tài)組份，其中釩被氧化成五價(jià)并與鈉形成釩酸鈉，水浸釩焙砂得到偏釩酸鈉溶液。根據(jù)溶液雜質(zhì)含量情況進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，加銨鹽沉偏釩酸銨；或調(diào)整溶液pH至酸性水解沉釩以及沉多釩酸銨，再堿溶粗釩，得到高濃度釩溶液，加銨鹽沉偏釩酸銨。該方法存在的主要問(wèn)題是焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的氯氣和二氧化硫等會(huì)造成環(huán)境污染，而且后續(xù)工藝流程長(zhǎng)，廢水中有大量芒硝，廢水處理能耗較大，成本高。從釩渣中提釩的方法還有全濕法提釩工藝。CN101412540A公開了一種硫酸浸取提釩的方法，浸出液先用石灰乳和純堿中和至適合萃取的pH，再用萃取劑P2O4進(jìn)行萃取，硫酸反萃，含釩反萃溶液經(jīng)過(guò)氧化、氨水沉淀和熱解得到五氧化二釩。酸浸提釩缺點(diǎn)主要是浸液中各種金屬雜質(zhì)較多，后續(xù)酸性廢水處理困難。CN102127655A公開了一種氫氧化鈉溶液常壓分解釩渣的方法，其利用亞熔鹽工藝，高溫高壓強(qiáng)堿浸取提釩，浸出液蒸發(fā)冷卻結(jié)晶得到正釩酸鈉產(chǎn)品。所述方法的優(yōu)點(diǎn)是母液中的堿可以循環(huán)使用，然而，亞熔鹽強(qiáng)堿浸出的主要問(wèn)題是硅和鋁等雜質(zhì)含量較高，釩酸鈉產(chǎn)品純度不高，且正釩酸鈉只是中間產(chǎn)品。濕法提釩雖然避免了高溫焙燒產(chǎn)生有毒氣體，但依然存在沉釩廢水和芒硝副產(chǎn)物產(chǎn)生量大等問(wèn)題。CN102560086A公開了一種碳酸銨浸出釩渣焙砂的提釩方法，所述方法將CaO/V2O5的摩爾比為2～3的釩渣鈣化焙燒，用濃度為200～800g/L的碳酸銨溶液浸出，過(guò)濾得到含釩浸液。該方法存在的主要問(wèn)題是CaO/V2O5的摩爾比較大，鈣鹽用量大，銨鹽濃度太高，造成浸出劑消耗大，成本高，工作環(huán)境較差，洗滌液加入浸出液會(huì)導(dǎo)致浸出液中釩濃度較低的問(wèn)題，不利于沉釩。因此，如何找到一種可降低含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量，且工藝簡(jiǎn)單的方法是需要解決的問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量較多，且工藝流程復(fù)雜，成本高等問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種降低含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量的方法。本發(fā)明所述方法將含釩物料與改質(zhì)劑混合后進(jìn)行低鈣富氧焙燒后在弱堿性條件下進(jìn)行浸出，可以避免硅鋁元素進(jìn)入浸出液，從而得到低雜質(zhì)含量的偏釩酸銨溶液。所述溶液通過(guò)結(jié)晶過(guò)濾可制備出高純的偏釩酸銨產(chǎn)品；并且，該方法具有釩回收率高，浸液雜質(zhì)含量少，工藝成本低，流程短以及過(guò)程清潔等優(yōu)點(diǎn)。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種降低含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量的方法，所述方法包括以下步驟：(1)將含釩物料與鈣質(zhì)劑混合配料后在氧氣的體積濃度為85～95％的含氧氣氛下進(jìn)行焙燒，得到熟料；(2)將步驟(1)得到的熟料在堿性條件下浸出，然后固液分離得到釩液和尾渣。其中，氧氣的體積濃度可為85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％或95％等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。本發(fā)明中所述尾渣為含有硅酸鈣和鋁酸鈣的尾渣。本發(fā)明中，步驟(1)中含釩物料是經(jīng)過(guò)預(yù)處理后與鈣質(zhì)劑混合的，步驟(1)中的焙燒溫度可為800～900℃但并不僅限于此，步驟(1)中的預(yù)處理過(guò)程以及焙燒處理均為本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)手段，故此處不再贅述。步驟(2)中浸出過(guò)程也為本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)手段，此處不再贅述。本發(fā)明所述方法將含釩物料在富氧氣氛下進(jìn)行富氧鈣化焙燒，可以使釩渣中的低價(jià)物質(zhì)，如硅和鋁元素等發(fā)生鈣化反應(yīng)，釩渣中低價(jià)釩被氧化為五價(jià)態(tài)，其中涉及的化學(xué)反應(yīng)有：SiO2+CaO＝CaSiO3Al2O3+CaO＝Ca(AlO2)2V2O3+O2＝V2O5V2O5+NH4HCO3＝NH4VO3+H2O+CO2同時(shí)，本發(fā)明在富氧氣氛下進(jìn)行鈣化焙燒，還可以使含釩物料中各組分的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，更有利于后續(xù)在弱堿性條件下的浸出反應(yīng)。以下作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，但不作為本發(fā)明提供的技術(shù)方案的限制，通過(guò)以下技術(shù)方案，可以更好的達(dá)到和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的和有益效果。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)中所述含釩物料經(jīng)過(guò)預(yù)處理后與鈣質(zhì)劑混合。優(yōu)選地，所述預(yù)處理為破碎球磨。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)中所述鈣質(zhì)劑為氧化鈣、碳酸鈣、氯化鈣、硫酸鈣、硝酸鈣或氫氧化鈣中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實(shí)例有：氧化鈣和碳酸鈣的組合，氯化鈣和硫酸鈣的組合，硝酸鈣和氫氧化鈣的組合，硫酸鈣和硝酸鈣的組合，氧化鈣、碳酸鈣和氯化鈣的組合，硫酸鈣、硝酸鈣和氫氧化鈣的組合，氧化鈣、碳酸鈣、氯化鈣、硫酸鈣、硝酸鈣和氫氧化鈣的組合等。優(yōu)選地，步驟(1)中所述鈣質(zhì)劑的用量為含釩物料的0.1～3wt％，例如0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.7wt％、1wt％、1.3wt％、1.5wt％、1.7wt％、2wt％、2.3wt％、2.5wt％、2.7wt％或3wt％等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5～2.5wt％，特別優(yōu)選為1～2wt％。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)中所述含氧氣氛為空氣、氧氣或臭氧中任意一種或至少兩種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選為空氣、氧氣或臭氧中任意一種或任意兩種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選為氧氣。優(yōu)選地，步驟(1)中焙燒過(guò)程中通入含氧氣體的流速為0.05～3L/min，例如0.05L/min、0.1L/min、0.3L/min、0.5L/min、0.7L/min、1L/min、1.3L/min、1.5L/min、1.7L/min、2L/min、2.3L/min、2.5L/min、2.7L/min或3L/min等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為0.3～2L/min，特別優(yōu)選為0.5～1L/min。本發(fā)明中，所述含氧氣體的流速是指在處理1～2kg混合物料時(shí)的流速。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所述浸出過(guò)程pH值為7～14，例如7、8、9、10、11、12、13或14等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為7.8～12.8，特別優(yōu)選為8.5～10.5。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所述浸出過(guò)程中的浸出溶劑為碳酸氫銨、碳酸銨或氨水中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實(shí)施例有：碳酸氫銨和碳酸銨的組合，碳酸銨和氨水的組合，碳酸氫銨、碳酸銨和氨水的組合等。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所得釩液中Si元素的濃度為3～6mg/L，Al元素的濃度為0.5～3mg/L。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述方法包括以下步驟：(1)將含釩物料與含釩物料質(zhì)量1～2wt％的鈣質(zhì)劑混合配料后，在氧氣的體積濃度為85～95％的含氧氣氛下進(jìn)行焙燒，得到熟料，其中，通入含氧氣體的流速為0.5～1L/min；(2)將步驟(1)得到的熟料在pH為8.5～10.5的堿性條件下浸出，然后固液分離得到釩液和尾渣。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)本發(fā)明所述方法將含釩物料與改質(zhì)劑混合后進(jìn)行低鈣富氧焙燒后在弱堿性條件下進(jìn)行浸出，進(jìn)而得到低雜質(zhì)含量的釩液，具有較高的釩浸取率，可達(dá)90％以上；并且，所述釩液通過(guò)結(jié)晶過(guò)濾可制備出高純的偏釩酸銨產(chǎn)品，所得偏釩酸銨產(chǎn)品的純度可達(dá)99％以上；(2)本發(fā)明所述方法得到的釩液中雜質(zhì)含量少，Si元素含量低于6mg/L，Al元素含量低于3mg/L，進(jìn)而可簡(jiǎn)化后續(xù)凈化過(guò)程，有利于制備高純釩產(chǎn)品，降低生產(chǎn)成本；(3)本發(fā)明所述方法產(chǎn)生的尾渣少，且尾渣中不含鈉鹽，簡(jiǎn)化了后續(xù)處理過(guò)程。(4)本發(fā)明所述方法中整個(gè)過(guò)程所用設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作，安全性高，為釩渣銨浸工藝的應(yīng)用提供了保障。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明所述降低含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量的方法的工藝流程圖。具體實(shí)施方式為更好地說(shuō)明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。但下述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的簡(jiǎn)易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。如圖1所示，本發(fā)明具體實(shí)施例部分提供了一種降低含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量的方法，所述方法包括以下步驟：(1)將含釩物料與鈣質(zhì)劑混合配料后在氧氣的體積濃度為85～95％的含氧氣氛下進(jìn)行焙燒，得到熟料；(2)將步驟(1)得到的熟料在堿性條件下浸出，然后固液分離得到釩液和無(wú)鈉浸出尾渣。以下為本發(fā)明典型但非限制性實(shí)施例：以下各實(shí)施例所處理的釩渣取自承鋼釩鈦事業(yè)部生產(chǎn)車間，ICP數(shù)據(jù)分析：元素AlCaCrFeKMgMnPSiTiV含量(mg/L)1.421.342.91831.8760.1711.5744.4050.1137.8827.3977.45實(shí)施例1：本實(shí)施例提供了一種降低含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量的方法，所述方法為：(1)稱取10kg經(jīng)過(guò)破碎球磨的釩渣與100g固體氧化鈣混合配料后，在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行富氧鈣化焙燒，其中，氧氣的體積濃度為90％，控制氧氣的流速為0.5L/min(處理1kg混料)，得到熟料；(2)將步驟(1)得到的熟料在pH為8.5的碳酸氫銨溶液中浸出，然后固液分離得到釩液和無(wú)鈉浸出尾渣。本實(shí)施例中，釩的浸取率為95％，反應(yīng)所得的釩液采用等離子電感耦合儀器進(jìn)行分析，其處理結(jié)果如表1中所示。表1：實(shí)施例1中浸出釩液的電感耦合儀器分析結(jié)果表元素AlCaCrFeKMgMnNaPSiTiV_含量(mg/L)0.80218.600.580.15232.2050.330.66731.2012.2505.4210.02017175實(shí)施例2：本實(shí)施例提供了一種降低含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量的方法，所述方法為：(1)稱取10kg經(jīng)過(guò)破碎球磨的釩渣與130g固體氧化鈣混合配料后，在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行富氧鈣化焙燒，其中，氧氣的體積濃度為85％，控制氧氣的流速為0.62L/min(處理1kg混料)，得到熟料；(2)將步驟(1)得到的熟料在pH為8.9的碳酸氫銨溶液中浸出，然后固液分離得到釩液和無(wú)鈉浸出尾渣。本實(shí)施例中，釩的浸取率為94％，反應(yīng)所得的釩液采用等離子電感耦合儀器進(jìn)行分析，其處理結(jié)果如表2中所示。表2：實(shí)施例2中浸出釩液的電感耦合儀器分析結(jié)果表元素AlCaCrFeKMgMnNaPSiTiV_含量(mg/L)1.69016.990.820.25211.20057.641.70807.707.0893.3511.25013130實(shí)施例3：本實(shí)施例提供了一種降低含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量的方法，所述方法為：(1)稱取10kg經(jīng)過(guò)破碎球磨的釩渣與150g固體氧化鈣混合配料后，在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行富氧鈣化焙燒，其中，氧氣的體積濃度為95％，控制氧氣的流速為0.71L/min(處理1kg混料)，得到熟料；(2)將步驟(1)得到的熟料在pH為9.5的碳酸氫銨溶液中浸出，然后固液分離得到釩液和無(wú)鈉浸出尾渣。本實(shí)施例中，釩的浸取率為93％，反應(yīng)所得的釩液采用等離子電感耦合儀器進(jìn)行分析，其處理結(jié)果如表3中所示。表3：實(shí)施例3中浸出釩液的電感耦合儀器分析結(jié)果表實(shí)施例4：本實(shí)施例提供了一種降低含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量的方法，所述方法為：(1)稱取10kg經(jīng)過(guò)破碎球磨的釩渣與170g固體氧化鈣混合配料后，在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行富氧鈣化焙燒，其中，氧氣的體積濃度為90％，控制氧氣的流速為0.83L/min(處理1kg混料)，得到熟料；(2)將步驟(1)得到的熟料在pH為9.9的碳酸氫銨溶液中浸出，然后固液分離得到釩液和無(wú)鈉浸出尾渣。本實(shí)施例中，釩的浸取率為92％，反應(yīng)所得的釩液采用等離子電感耦合儀器進(jìn)行分析，其處理結(jié)果如表4中所示。表4：實(shí)施例4中浸出釩液的電感耦合儀器分析結(jié)果表實(shí)施例5：本實(shí)施例提供了一種降低含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量的方法，所述方法為：(1)稱取10kg經(jīng)過(guò)破碎球磨的釩渣與200g固體氧化鈣混合配料后，在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行富氧鈣化焙燒，其中，氧氣的體積濃度為90％，控制氧氣的流速為1.0L/min(處理1kg混料)，得到熟料；(2)將步驟(1)得到的熟料在pH為10.5的碳酸氫銨溶液中浸出，然后固液分離得到釩液和無(wú)鈉浸出尾渣。本實(shí)施例中，釩的浸取率為92％，反應(yīng)所得的釩液采用等離子電感耦合儀器進(jìn)行分析，其處理結(jié)果如表5中所示。表5：實(shí)施例5中浸出釩液的電感耦合儀器分析結(jié)果表實(shí)施例6：本實(shí)施例提供了一種降低含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量的方法，所述方法除了步驟(1)中鈣質(zhì)劑為碳酸鈣，其添加量為50g，氧氣的流速為0.3L/min；步驟(2)中pH為7.8外，其他物料用量與制備方法均與實(shí)施例1中相同。本實(shí)施例中，釩的浸取率為91％，反應(yīng)所得的釩液采用等離子電感耦合儀器進(jìn)行分析，其處理結(jié)果如表6中所示。表6：實(shí)施例6中浸出釩液的電感耦合儀器分析結(jié)果表實(shí)施例7：本實(shí)施例提供了一種降低含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量的方法，所述方法除了步驟(1)中鈣質(zhì)劑為碳酸鈣，其添加量為250g，氧氣的流速為2L/min；步驟(2)中pH為12.8外，其他物料用量與制備方法均與實(shí)施例1中相同。本實(shí)施例中，釩的浸取率為90％，反應(yīng)所得的釩液采用等離子電感耦合儀器進(jìn)行分析，其處理結(jié)果如表7中所示。表7：實(shí)施例7中浸出釩液的電感耦合儀器分析結(jié)果表元素AlCaCrFeKMgMnNaPSiTiV_含量(mg/L)1.23116.731.020.58244.6865.430.66731.207.2503.4210.02017175實(shí)施例8：本實(shí)施例提供了一種降低含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量的方法，所述方法除了步驟(1)中鈣質(zhì)劑為碳酸鈣，其添加量為300g，氧氣的流速為3L/min外，其他物料用量與制備方法均與實(shí)施例1中相同。本實(shí)施例中，釩的浸取率為88％，反應(yīng)所得的釩液采用等離子電感耦合儀器進(jìn)行分析，其處理結(jié)果如表8中所示。表8：實(shí)施例8中浸出釩液的電感耦合儀器分析結(jié)果表元素AlCaCrFeKMgMnNaPSiTiV_含量(mg/L)0.85732.790.290.21259.1948.420.53700.276.2503.3130.10216978對(duì)比例1：本對(duì)比例提供了一種降低含釩物料浸出液中雜質(zhì)含量的方法，所述方法除了步驟(1)中在常規(guī)空氣中進(jìn)行焙燒(非富氧氣氛)外，其他物料用量與制備方法均與實(shí)施例1中相同。本對(duì)比例中，釩的浸取率為62％，反應(yīng)所得的釩液采用等離子電感耦合儀器進(jìn)行分析，其處理結(jié)果如表9中所示。表9：對(duì)比例1中浸出釩液的電感耦合儀器分析結(jié)果表元素AlCaCrFeKMgMnNaPSiTiV_含量(mg/L)1.83221.600.280.17262.2040.330.57757.315.2503.4210.02010648綜合實(shí)施例1-8和對(duì)比例1的結(jié)果可以看出，本發(fā)明所述方法將含釩物料與鈣質(zhì)劑混合后進(jìn)行低鈣富氧焙燒后在弱堿性條件下進(jìn)行浸出，進(jìn)而得到低雜質(zhì)含量的釩液，具有較高的釩浸取率，可達(dá)90％以上；并且，所述釩液通過(guò)結(jié)晶過(guò)濾可制備出高純的偏釩酸銨產(chǎn)品，所得偏釩酸銨產(chǎn)品的純度可達(dá)99％以上。同時(shí)，本發(fā)明所述方法得到的釩液中雜質(zhì)含量少，Si元素含量低于6mg/L，Al元素含量低于3mg/L，進(jìn)而可簡(jiǎn)化后續(xù)凈化過(guò)程，有利于制備高純釩產(chǎn)品，降低生產(chǎn)成本；本發(fā)明所述方法產(chǎn)生的尾渣少，且尾渣中不含鈉鹽，簡(jiǎn)化了后續(xù)處理過(guò)程。并且，本發(fā)明所述方法中整個(gè)過(guò)程所用設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作，安全性高，為釩渣銨浸工藝的應(yīng)用提供了保障。申請(qǐng)人聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3