本發明屬于冶金技術領域，具體而言，本發明涉及一種處理轉爐釩鉻渣的系統和方法。

背景技術：

我國是一個貧鉻的國家，97％的鉻礦都依賴于進口。值得注意的是，攀枝花紅格地區的高鉻型釩鈦磁鐵礦中鉻含量高達900萬噸，鉻與釩在原礦中的含量相當。國內對這種紅格釩鈦磁鐵礦的處理方法為首先經過高爐冶煉成含釩鉻鐵水，然后在轉爐中氧化吹煉出轉爐釩鉻渣(或簡稱釩鉻渣)。轉爐釩鉻渣屬釩鉻相當或低釩高鉻的高鉻型釩渣，其鉻含量(5％～13％)是普通釩渣的近10倍，具有較大的應用價值。現有技術對于該釩鉻渣進行高溫氧化鈉化焙燒－水浸得到的低釩高鉻溶液，含有較多的硅、鐵、鋁、磷等雜質，沉釩產品純度不高，且得到的高鉻溶液中含少量釩難以去除，目前條件下無法獲得合格的鉻產品。

迄今為止，釩鉻渣中釩、鉻提取及分離尚未有工業化生產的工藝技術，其主要的技術難點在于釩、鉻難于實現高效提取且分離困難，釩鉻資源的高效、清潔利用更是一大難題。

目前對釩鉻渣的研究集中在如果經濟高效地分離釩和鉻上，而忽略了釩鉻渣中鐵資源的同步提取。而且現有氧化焙燒-濕法浸出技術處理釩鉻渣得到的釩鉻溶液中釩和鉻分離難度大，沒有工業化前景。

因此，現有的處理轉爐釩鉻渣的技術有待進一步改進。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種處理轉爐釩鉻渣的系統和方法，采用該系統可以實現釩鉻渣中鐵、釩和鉻資源的高效回收，并且鐵的回收率不低于87％，釩的回收率不低于90％，鉻的回收率不低于88％。

在本發明的一個方面。本發明提出了一種處理轉爐釩鉻渣的系統。根據本發明的實施例，所述系統：

氧化磁化焙燒裝置，所述氧化磁化焙燒裝置具有轉爐釩鉻渣入口、空氣入口和磁性焙砂出口；

磁選裝置，所述磁選裝置具有磁性焙砂入口、鐵精礦出口和除鐵釩鉻渣出口，所述磁性焙砂入口與所述磁性焙砂出口相連；

氧化鈣化焙燒裝置，所述氧化鈣化焙燒裝置具有除鐵釩鉻渣入口、鈣鹽入口、第一空氣入口和酸溶性釩酸鈣熟料出口，所述除鐵釩鉻渣入口與所述除鐵釩鉻渣出口相連；

酸浸提釩裝置，所述酸浸提釩裝置具有酸溶性釩酸鈣熟料入口、酸入口、銨鹽入口、五氧化二釩出口和鉻渣出口，所述酸溶性釩酸鈣熟料入口與所述酸溶性釩酸鈣熟料出口相連；

氧化鈉化焙燒裝置，所述氧化鈉化焙燒裝置具有鉻渣入口、鈉鹽入口、第二空氣入口和水溶性鉻酸鈉熟料出口，所述鉻渣入口與所述鉻渣出口相連；

水浸提鉻裝置，所述水浸提鉻裝置具有水溶性鉻酸鈉熟料入口、水入口、酸度調節劑入口和重鉻酸鈉出口，所述水溶性鉻酸鈉熟料入口與所述水溶性鉻酸鈉熟料出口相連。

根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統通過將轉爐釩鉻渣依次進行氧化磁化焙燒和磁選處理，可以分離得到鐵精礦，從而回收了釩鉻渣中的鐵資源，并且使得所得除鐵釩鉻渣中釩和鉻的品位大幅提升，從而有利于后續提釩和提鉻，同時鐵是釩鉻回收中的有害元素，除鐵或更有利于后續過程中釩和鉻的回收，然后將所得除鐵釩鉻渣依次通過氧化鈣化焙燒和酸浸提釩處理，可以實現釩資源的高效回收，接著將酸浸提釩所得鉻渣再進行氧化鈉化焙燒和水浸提鉻，可以實現鉻資源的高效回收。由此，采用該系統可以實現釩鉻渣中鐵、釩和鉻資源的高效回收，并且鐵的回收率不低于87％，釩的回收率不低于90％，鉻的回收率不低于88％。

另外，根據本發明上述實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，所述氧化磁化焙燒裝置為轉底爐、回轉窯、隧道窯或多層焙燒爐，優選隧道窯。

在本發明的一些實施例中，所述氧化鈣化焙燒裝置為轉底爐、隧道窯、回轉窯或多層焙燒爐，優選回轉窯或多層焙燒爐。

在本發明的一些實施例中，所述氧化鈉化焙燒裝置為轉底爐、回轉窯、隧道窯或多層焙燒爐，優選轉底爐。

在本發明的再一個方面，本發明提出了一種采用上述系統處理轉爐釩鉻渣的方法。根據本發明的實施例，所述方法包括：

(1)將轉爐釩鉻渣與空氣供給至所述氧化磁化焙燒裝置中進行氧化磁化焙燒處理，以便得到磁性焙砂；

(2)將所述磁性焙砂供給所述磁選裝置中進行磁選處理，以便得到鐵精礦和除鐵釩鉻渣；

(3)將所述除鐵釩鉻渣、鈣鹽和空氣供給至所述氧化鈣化焙燒裝置中進行氧化鈣化焙燒處理，以便得到酸溶性釩酸鈣熟料；

(4)將所述酸溶性釩酸鈣熟料與酸和銨鹽供給至所述酸浸提釩裝置中進行處理，以便得到五氧化二釩和鉻渣；

(5)將所述鉻渣、鈉鹽和空氣供給至所述氧化鈉化焙燒裝置中進行氧化鈉化焙燒處理，以便得到水溶性鉻酸鈉熟料；

(6)將所述水溶性鉻酸鈉與水和酸度調節劑供給至所述水浸提鉻裝置中進行處理，以便得到重鉻酸鈉。

根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法通過將轉爐釩鉻渣依次進行氧化磁化焙燒和磁選處理，可以分離得到鐵精礦，從而回收了釩鉻渣中的鐵資源，并且使得所得除鐵釩鉻渣中釩和鉻的品位大幅提升，從而有利于后續提釩和提鉻，同時鐵是釩鉻回收中的有害元素，除鐵或更有利于后續過程中釩和鉻的回收，然后將所得除鐵釩鉻渣依次通過氧化鈣化焙燒和酸浸提釩處理，可以實現釩資源的高效回收，接著將酸浸提釩所得鉻渣再進行氧化鈉化焙燒和水浸提鉻，可以實現鉻資源的高效回收。由此，采用該方法可以實現釩鉻渣中鐵、釩和鉻資源的高效回收，并且鐵的回收率不低于87％，釩的回收率不低于90％，鉻的回收率不低于88％。

另外，根據本發明上述實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，在步驟(1)中，所述轉爐釩鉻渣中Cr₂O₃質量分數為8～16％，V₂O₅質量分數為8～16％，Fe質量分數為20～35％。

在本發明的一些實施例中，在步驟(1)中，所述氧化磁化焙燒處理的溫度為300～500攝氏度，時間為5～20min，所述空氣中氧氣濃度按體積百分比計為0.5～2％。由此，可以顯著提高后續過程中鐵的回收率。

在本發明的一些實施例中，在步驟(2)中，所述除鐵釩鉻渣中鐵質量分數不大于8％。由此，可以顯著提高后續過程中釩和鉻的回收率。

在本發明的一些實施例中，在步驟(3)中，所述氧化鈣化焙燒處理的溫度為900～1100攝氏度。由此，可以進一步提高后續過程中釩和鉻的回收率。

在本發明的一些實施例中，所述除鐵釩鉻渣與所述鈣鹽的混合質量比100:(5～15)。由此，可以進一步提高后續過程中釩和鉻的回收率。

在本發明的一些實施例中，所述鈣鹽為選自碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣、硫酸鈣和氯化鈣中的至少一種。由此，可以進一步提高后續過程中釩和鉻的回收率。

在本發明的一些實施例中，在步驟(5)中，所述氧化鈉化焙燒處理的溫度為1100～1200攝氏度。由此，可以進一步提高后續過程中釩和鉻的回收率。

在本發明的一些實施例中，所述鉻渣與所述鈉鹽的混合質量比100:(10～25)。由此，可以進一步提高后續過程中釩和鉻的回收率。

在本發明的一些實施例中，所述鈉鹽為選自碳酸鈉、氯化鈉和硫酸鈉中的至少一種。由此，可以進一步提高后續過程中釩和鉻的回收率。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明一個實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統結構示意圖；

圖2是根據本發明一個實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法流程示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種處理轉爐釩鉻渣的系統。根據本發明的實施例，該系統包括：氧化磁化焙燒裝置100、磁選裝置200、氧化鈣化焙燒裝置300、酸浸提釩裝置400、氧化鈉化焙燒裝置500和水浸提鉻裝置600。

根據本發明的實施例，氧化磁化焙燒裝置100具有轉爐釩鉻渣入口101、空氣入口102和磁性焙砂出口103，且適于將轉爐釩鉻渣與空氣接觸進行氧化磁化焙燒處理，以便得到磁性焙砂。具體的，轉爐釩鉻渣為將釩鈦磁鐵礦經過高爐冶煉成含釩鉻鐵水，然后在轉爐中氧化吹煉出得到的礦渣，轉爐釩鉻渣中鐵主要以釩鐵尖晶石FeO·V₂O₃、鉻鐵尖晶石FeO·Cr₂O₃和鐵橄欖石FeO·SiO₂的形式存在，并且轉爐釩鉻渣中Cr₂O₃質量分數為8～16％，V₂O₅質量分數為8～16％，Fe質量分數為20～35％，該步驟中，轉爐釩鉻渣進行氧化磁化焙燒得到磁性焙砂，釩鐵尖晶石、釩鉻尖晶石和鐵橄欖石中的FeO被氧化成Fe₃O₄，這一過程中可能會有一部分釩被氧化，具體發生的反應如(1)～(3)所示：

3(2FeO·SiO₂)+O₂＝2Fe₃O₄+3SiO₂ (1)

6(FeO·V₂O₃)+O₂＝2Fe₃O₄+6V₂O₃ (2)

6(FeO·Cr₂O₃)+O₂＝2Fe₃O₄+6Cr₂O₃ (3)

根據本發明的一個實施例，氧化磁化焙燒處理的條件并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，氧化磁化焙燒處理的溫度可以為300～500攝氏度，時間為5～20min。發明人發現，若氧化磁化焙燒處理溫度過低或時間過短，釩鉻渣中FeO被氧化成Fe₃O₄的反應進行的不充分，從而影響鐵的回收；而溫度過高或時間過長，釩鉻渣中FeO容易被過度氧化到Fe₂O₃，由于Fe₂O₃不具有磁性，不能被磁選回收，也會影響鐵的回收。由此，采用本申請的氧化磁化焙燒條件可以顯著提高后續所得鐵的回收率。

根據本發明的再一個實施例，該步驟中，空氣中氧含量并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，采用空氣中氧氣濃度按體積百分比計為0.5～2％。發明人發現，若空氣中氧氣濃度過低，使得釩鉻渣中FeO被氧化成Fe₃O₄的反應進行的不充分，影響鐵的回收；而若空氣中氧氣濃度過高，釩鉻渣中FeO容易被過度氧化到Fe₂O₃，由于Fe₂O₃不具有磁性，不能被磁選回收，也會影響鐵的回收。由此與，采用本申請的空氣濃度可以顯著提高后續所得鐵的回收率。

根據本發明的又一個實施例，氧化磁化焙燒裝置可以為轉底爐、回轉窯、隧道窯或多層焙燒爐，優選回轉窯或多層焙燒爐。

根據本發明的實施例，磁選裝置200具有磁性焙砂入口201、鐵精礦出口202和除鐵釩鉻渣出口203，磁性焙砂入口201與磁性焙砂出口103相連，且適于將上述得到的磁性焙燒進行磁選處理，以便分離得到鐵精礦和除鐵釩鉻渣。具體的，該步驟中，磁性焙砂經過磁選后將Fe₃O₄進行回收，經過磁選后Fe₃O₄進入磁性部分的鐵精礦(鐵精礦中四氧化三鐵中的鐵占全鐵比例不低于90％)，而釩鉻氧化物進入非磁性的部分的除鐵釩鉻渣。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要對磁選處理的條件進行選擇。

根據本發明的一個實施例，除鐵釩鉻渣中鐵質量分數不大于8％。發明人發現，鐵是釩鉻回收中的有害元素，除鐵有利于后續過程中釩和鉻的回收。由此，本申請中通過將除鐵釩鉻渣中鐵質量分數控制在不大于8％時可以保證后續過程中釩鉻具有較高的回收率。

根據本發明的實施例，氧化鈣化焙燒裝置300具有除鐵釩鉻渣入口301、鈣鹽入口302、第一空氣入口303和酸溶性釩酸鈣熟料出口304，除鐵釩鉻渣入口301與除鐵釩鉻渣出口203相連，且適于將上述得到的除鐵釩鉻渣與鈣鹽和空氣接觸進行氧化鈣化焙燒處理，以便得到酸溶性釩酸鈣熟料。具體的，除鐵釩鉻渣中的三氧化二釩與鈣鹽和氧氣發生反應得到釩酸鈣。具體的，鈣鹽以氧化鈣為例，該過程具體發生的反應如(4)～(9)所示：

CaO+V₂O₃+O₂＝CaV₂O₆ (4)

2CaO+V₂O₃+O₂＝Ca₂V₂O₇ (5)

3CaO+V₂O₃+O₂＝Ca₃V₂O₈ (6)

CaO+V₂O₃+0.5O₂＝CaV₂O₅ (7)

2CaO+V₂O₃+0.5O₂＝Ca₂V₂O₆ (8)

3CaO+V₂O₃+0.5O₂＝Ca₃V₂O₇ (9)

根據本發明的一個實施例，該步驟中，氧化鈣化焙燒處理的溫度并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，氧化鈣化焙燒處理的溫度可以為900～1100攝氏度。發明人發現，若氧化鈣化焙燒溫度過低，釩的氧化鈣化反應不能進行或進行效率低下；而氧化鈣化焙燒溫度過高，就有可能達到氧化鈣和三氧化二鉻的反應溫度，鉻酸鈣一旦形成就會和釩酸鈣酸浸時一同進入到溶液中，不能完全實現釩鉻分離。由此，采用該氧化鈣化焙燒處理溫度可以保證后續所得釩鉻均具有較高的回收率。

根據本發明的再一個實施例，除鐵釩鉻渣與鈣鹽的混合比例并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，除鐵釩鉻渣與鈣鹽的混合質量比可以為100:(5～15)。發明人發現，若鈣鹽配入過少，釩酸鈣的生成反應進行的不充分，酸浸時會導致釩的損失；鈣鹽配入過多，并不能提高釩的浸出率，相反，過量的氧化鈣在酸浸時還會消耗大量的酸，造成浪費。發明人經過大量試驗發現，除鐵釩鉻渣與鈣鹽的混合質量比可以為100:(5～15)時，釩酸鈣的生成和浸出反應效果最好。

根據本發明的又一個實施例，該過程中，鈣鹽的具體類型并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，鈣鹽可以為碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣、硫酸鈣和氯化鈣中的至少一種。發明人發現，采用該類鈣鹽與除鐵釩鉻渣接觸進行氧化鈣化焙燒處理可以明顯優于其他類型鈣鹽提高V₂O₃的氧化鈣化焙燒效率，從而提高后續過程中釩的回收率。

根據本發明的又一個實施例，氧化鈣化焙燒裝置可以為轉底爐、隧道窯、回轉窯或多層焙燒爐，優選回轉窯或多層焙燒爐。

根據本發明的實施例，酸浸提釩裝置400具有酸溶性釩酸鈣熟料入口401、酸入口402、銨鹽入口403、五氧化二釩出口404和鉻渣出口405，酸溶性釩酸鈣熟料入口401與酸溶性釩酸鈣熟料出口304相連，且適于將上述得到的水溶性釩酸鈉熟料與水、酸度調節劑和銨鹽混合進行酸浸提釩處理，以便得到五氧化二釩和鉻渣。具體的，釩酸鈣熟料為酸溶性的，首先將酸溶性的釩酸鈣熟料進行酸浸得到含釩酸浸液，再將含釩酸浸液凈化除雜后進行酸性銨鹽沉釩處理得到多聚釩酸銨沉淀，最后將多聚釩酸銨進行煅燒處理得到五氧化二釩。該過程中采用銨鹽可以為氯化銨和硫酸銨。該過程具體發生的反應如(10)～(12)所示：

5CaV₂O₆+6H⁺＝H₂V₁₀O₂₈^4-+5Ca²⁺+2H₂O (10)

3H₂V₁₀O₂₈^4-+10NH₄⁺+2H⁺＝5(NH₄)₂V₆O₁₆↓+4H₂O (11)

(NH₄)₂V₆O₁₆＝3V₂O₅+2NH₃↑+H₂O (12)

根據本發明的實施例，氧化鈉化焙燒裝置500具有鉻渣入口501、鈉鹽入口502、第二空氣入口503和水溶性鉻酸鈉熟料出口504，鉻渣入口501與鉻渣出口405相連，且適于將上述得到的鉻渣與鈉鹽和空氣接觸進行氧化鈉化焙燒處理，以便得到水溶性釩酸鈉熟料。具體的，鉻渣中的三氧化二鉻與鈉鹽和氧氣發生反應得到鉻酸鈉。具體的，該過程具體發生的反應如(13)所示：其中，氧化鈉為鈉鹽經高溫處理得到。

4Na₂O+2Cr₂O₃+3O₂＝4Na₂CrO₄ (13)

根據本發明的一個實施例，該步驟中，氧化鈉化焙燒處理的溫度并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，氧化鈉化焙燒處理的溫度可以為1100～1200攝氏度。發明人發現，若氧化鈉化焙燒溫度過低，鉻酸鈉的生成反應不能進行或進行的不充分；氧化鈉化焙燒溫度過高，會導致物料熔化，影響氧的傳遞，反應的動力學條件變差，影響鉻酸鈉的生成反應。由此，采用該氧化鈉化焙燒處理的溫度可以顯著提高鉻的回收率。

根據本發明的再一個實施例，鉻渣與鈉鹽的混合比例并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，鉻渣與鈉鹽的混合質量比可以為100:(10～25)。發明人發現，若鈉鹽加入過少，與氧化鉻和氧反應就不能按照生成鉻酸鈉的化學計量進行，生成的鉻酸鈉就可能不是水溶性的，影響鉻的回收；而鈉鹽加入太多，并不能提高鉻的回收率，相反，過量的鈉容易與鉻生成復雜的化合物，不能通過后續的水浸浸出，影響鉻的回收。由此，采用該混合比例可以顯著提高鉻的回收率。

根據本發明的又一個實施例，該過程中，鈉鹽的具體類型并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，鈉鹽可以為碳酸鈉、氯化鈉和硫酸鈉中的至少一種。發明人發現，采用該類鈉鹽與鉻渣接觸進行氧化鈉化焙燒處理可以明顯優于其他類型鈉鹽提高三氧化二鉻的氧化鈉化焙燒效率，從而提高后續過程中鉻的回收率。

根據本發明的又一個實施例，氧化鈉化焙燒裝置可以為轉底爐、回轉窯、隧道窯或多層焙燒爐，優選轉底爐。

根據本發明的實施例，水浸提鉻裝置600具有水溶性鉻酸鈉熟料入口601、水入口602、酸度調節劑入口603和重鉻酸鈉出口604，水溶性鉻酸鈉熟料入口601與水溶性鉻酸鈉熟料出口504相連，且適于將上述得到的水溶性鉻酸鈉熟料與水和酸度調節劑混合進行水浸提鉻處理，以便得到重鉻酸鈉。具體的，鉻酸鈉熟料為水溶性的，首先將水溶性的鉻酸鈉熟料進行水浸得到含鉻溶液，再含鉻溶液利用中和、硫酸酸化、蒸發除硫酸鈉、冷卻結晶處理得到重鉻酸鈉。該過程中采用的酸度調節劑可以為硫酸、鹽酸和硝酸。該過程具體發生的反應如(14)所示：

2Na₂CrO₄+H₂SO₄＝Na₂Cr₂O₇+Na₂SO₄+H₂O (14)

根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統通過將轉爐釩鉻渣依次進行氧化磁化焙燒和磁選處理，可以分離得到鐵精礦，從而回收了釩鉻渣中的鐵資源，并且使得所得除鐵釩鉻渣中釩和鉻的品位大幅提升，從而有利于后續提釩和提鉻，同時鐵是釩鉻回收中的有害元素，除鐵或更有利于后續過程中釩和鉻的回收，然后將所得除鐵釩鉻渣依次通過氧化鈣化焙燒和酸浸提釩處理，可以實現釩資源的高效回收，接著將酸浸提釩所得鉻渣再進行氧化鈉化焙燒和水浸提鉻，可以實現鉻資源的高效回收。由此，采用該系統可以實現釩鉻渣中鐵、釩和鉻資源的高效回收，并且鐵的回收率不低于87％，釩的回收率不低于90％，鉻的回收率不低于88％。

如上所述，根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統可以具有選自下列的優點至少之一：

根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統通過對轉爐釩鉻渣進行磁化焙燒處理，磁選后回收鐵資源，酸性銨鹽沉釩回收釩，鉻液還原-沉淀-煅燒回收鉻，最終實現鐵、釩、鉻資源的綜合回收。

根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統中除鐵后的轉爐釩鉻渣中釩和鉻的品位大幅提升，有利于后續提釩和提鉻。

根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統中鐵是釩、鉻回收中的有害元素，除鐵后更有利于后續轉爐釩鉻渣中釩和鉻的回收。

在本發明的再一個方面，本發明提出了一種采用系統處理轉爐釩鉻渣的方法。根據本發明的實施例，參考圖2，該方法包括：

S100：將轉爐釩鉻渣與空氣供給至氧化磁化焙燒裝置中進行氧化磁化焙燒處理

該步驟中，將轉爐釩鉻渣與空氣供給至氧化磁化焙燒裝置中進行氧化磁化焙燒處理，以便得到磁性焙砂。具體的，轉爐釩鉻渣為將釩鈦磁鐵礦經過高爐冶煉成含釩鉻鐵水，然后在轉爐中氧化吹煉出得到的礦渣，轉爐釩鉻渣中鐵主要以釩鐵尖晶石FeO·V₂O₃、鉻鐵尖晶石FeO·Cr₂O₃和鐵橄欖石FeO·SiO₂的形式存在，并且轉爐釩鉻渣中Cr₂O₃質量分數為8～16％，V₂O₅質量分數為8～16％，Fe質量分數為20～35％，該步驟中，轉爐釩鉻渣進行氧化磁化焙燒得到磁性焙砂，釩鐵尖晶石、釩鉻尖晶石和鐵橄欖石中的FeO被氧化成Fe₃O₄，這一過程中可能會有一部分釩被氧化，具體發生的反應如(a)～(c)所示：

3(2FeO·SiO₂)+O₂＝2Fe₃O₄+3SiO₂ (a)

6(FeO·V₂O₃)+O₂＝2Fe₃O₄+6V₂O₃ (b)

6(FeO·Cr₂O₃)+O₂＝2Fe₃O₄+6Cr₂O₃ (c)

根據本發明的一個實施例，氧化磁化焙燒處理的條件并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，氧化磁化焙燒處理的溫度可以為300～500攝氏度，時間為5～20min。發明人發現，若氧化磁化焙燒處理溫度過低或時間過短，釩鉻渣中FeO被氧化成Fe₃O₄的反應進行的不充分，從而影響鐵的回收；而溫度過高或時間過長，釩鉻渣中FeO容易被過度氧化到Fe₂O₃，由于Fe₂O₃不具有磁性，不能被磁選回收，也會影響鐵的回收。由此，采用本申請的氧化磁化焙燒條件可以顯著提高后續所得鐵的回收率。

根據本發明的再一個實施例，該步驟中，空氣中氧含量并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，采用空氣中氧氣濃度按體積百分比計為0.5～2％。發明人發現，若空氣中氧氣濃度過低，使得釩鉻渣中FeO被氧化成Fe₃O₄的反應進行的不充分，影響鐵的回收；而若空氣中氧氣濃度過高，釩鉻渣中FeO容易被過度氧化到Fe₂O₃，由于Fe₂O₃不具有磁性，不能被磁選回收，也會影響鐵的回收。由此與，采用本申請的空氣濃度可以顯著提高后續所得鐵的回收率。

根據本發明的又一個實施例，氧化磁化焙燒裝置可以為轉底爐、回轉窯或多層焙燒爐，優選轉底爐。

S200：將磁性焙砂供給至磁選裝置中進行磁選處理

該步驟中，將上述得到的磁性焙砂供給至磁選裝置中進行磁選處理，以便分離得到鐵精礦和除鐵釩鉻渣。具體的，該步驟中，磁性焙砂經過磁選后將Fe₃O₄進行回收，經過磁選后Fe₃O₄進入磁性部分的鐵精礦(鐵精礦中四氧化三鐵中的鐵占全鐵比例不低于90％)，而釩鉻氧化物進入非磁性的部分的除鐵釩鉻渣。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要對磁選處理的條件進行選擇。

根據本發明的一個實施例，除鐵釩鉻渣中鐵質量分數不大于8％。發明人發現，鐵是釩鉻回收中的有害元素，除鐵有利于后續過程中釩和鉻的回收。由此，本申請中通過將除鐵釩鉻渣中鐵質量分數控制在不大于8％時可以保證后續過程中釩鉻具有較高的回收率。

S300：將除鐵釩鉻渣、鈣鹽和空氣供給至氧化鈣化焙燒裝置中進行氧化鈣化焙燒處理

該步驟中，將上述得到的除鐵釩鉻渣、鈣鹽和空氣供給至、氧化鈣化焙燒裝置中進行氧化鈣化焙燒處理，以便得到酸溶性釩酸鈣熟料。具體的，除鐵釩鉻渣中的三氧化二釩與鈣鹽和氧氣發生反應得到釩酸鈣。具體的，鈣鹽以氧化鈣為例，該過程具體發生的反應如(d)～(i)所示：

CaO+V₂O₃+O₂＝CaV₂O₆ (d)

2CaO+V₂O₃+O₂＝Ca₂V₂O₇ (e)

3CaO+V₂O₃+O₂＝Ca₃V₂O₈ (f)

CaO+V₂O₃+0.5O₂＝CaV₂O₅ (g)

2CaO+V₂O₃+0.5O₂＝Ca₂V₂O₆ (h)

3CaO+V₂O₃+0.5O₂＝Ca₃V₂O₇ (i)

根據本發明的一個實施例，該步驟中，氧化鈣化焙燒處理的溫度并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，氧化鈣化焙燒處理的溫度可以為900～1100攝氏度。發明人發現，若氧化鈣化焙燒溫度過低，釩的氧化鈣化反應不能進行或進行效率低下；而氧化鈣化焙燒溫度過高，就有可能達到氧化鈣和三氧化二鉻的反應溫度，鉻酸鈣一旦形成就會和釩酸鈣酸浸時一同進入到溶液中，不能完全實現釩鉻分離。由此，采用該氧化鈣化焙燒處理溫度可以保證后續所得釩鉻均具有較高的回收率。

根據本發明的再一個實施例，除鐵釩鉻渣與鈣鹽的混合比例并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，除鐵釩鉻渣與鈣鹽的混合質量比可以為100:(5～15)。發明人發現，若鈣鹽配入過少，釩酸鈣的生成反應進行的不充分，酸浸時會導致釩的損失；鈣鹽配入過多，并不能提高釩的浸出率，相反，過量的氧化鈣在酸浸時還會消耗大量的酸，造成浪費。發明人經過大量試驗發現，除鐵釩鉻渣與鈣鹽的混合質量比可以為100:(5～15)時，釩酸鈣的生成和浸出反應效果最好。

根據本發明的又一個實施例，該過程中，鈣鹽的具體類型并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，鈣鹽可以為碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣、硫酸鈣和氯化鈣中的至少一種。發明人發現，采用該類鈣鹽與除鐵釩鉻渣接觸進行氧化鈣化焙燒處理可以明顯優于其他類型鈣鹽提高V₂O₃的氧化鈣化焙燒效率，從而提高后續過程中釩的回收率。

根據本發明的又一個實施例，氧化鈣化焙燒裝置可以為轉底爐、隧道窯、回轉窯或多層焙燒爐，優選回轉窯或多層焙燒爐。

S400：將酸溶性釩酸鈣熟料與酸和銨鹽供給至酸浸提釩裝置中進行處理

該步驟中，將上述得到的酸溶性釩酸鈣熟料與酸和銨鹽供給至酸浸提釩裝置中進行處理，以便得到五氧化二釩和鉻渣。具體的，釩酸鈣熟料為酸溶性的，首先將酸溶性的釩酸鈣熟料進行酸浸得到含釩酸浸液，再將含釩酸浸液凈化除雜后進行酸性銨鹽沉釩處理得到多聚釩酸銨沉淀，最后將多聚釩酸銨進行煅燒處理得到五氧化二釩。該過程中采用銨鹽可以為氯化銨和硫酸銨。該過程具體發生的反應如(j)～(l)所示：

5CaV₂O₆+6H⁺＝H₂V₁₀O₂₈^4-+5Ca²⁺+2H₂O (j)

3H₂V₁₀O₂₈^4-+10NH₄⁺+2H⁺＝5(NH₄)₂V₆O₁₆↓+4H₂O (k)

(NH₄)₂V₆O₁₆＝3V₂O₅+2NH₃↑+H₂O (l)

S500：將鉻渣、鈉鹽和空氣供給至氧化鈉化焙燒裝置中進行氧化鈉化焙燒處理

該步驟中，將上述分離得到的鉻渣、鈉鹽和空氣供給至氧化鈉化焙燒裝置中進行氧化鈉化焙燒處理，以便得到水溶性釩酸鈉熟料。具體的，鉻渣中的三氧化二鉻與鈉鹽和氧氣發生反應得到鉻酸鈉。具體的，該過程具體發生的反應如(m)所示：其中，氧化鈉為鈉鹽經高溫處理得到。

4Na₂O+2Cr₂O₃+3O₂＝4Na₂CrO₄ (m)

根據本發明的一個實施例，該步驟中，氧化鈉化焙燒處理的溫度并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，氧化鈉化焙燒處理的溫度可以為1100～1200攝氏度。發明人發現，若氧化鈉化焙燒溫度過低，鉻酸鈉的生成反應不能進行或進行的不充分；氧化鈉化焙燒溫度過高，會導致物料熔化，影響氧的傳遞，反應的動力學條件變差，影響鉻酸鈉的生成反應。由此，采用該氧化鈉化焙燒處理的溫度可以顯著提高鉻的回收率。

根據本發明的再一個實施例，鉻渣與鈉鹽的混合比例并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，鉻渣與鈉鹽的混合質量比可以為100:(10～25)。發明人發現，若鈉鹽加入過少，與氧化鉻和氧反應就不能按照生成鉻酸鈉的化學計量進行，生成的鉻酸鈉就可能不是水溶性的，影響鉻的回收；而鈉鹽加入太多，并不能提高鉻的回收率，相反，過量的鈉容易與鉻生成復雜的化合物，不能通過后續的水浸浸出，影響鉻的回收。由此，采用該混合比例可以顯著提高鉻的回收率。

根據本發明的又一個實施例，該過程中，鈉鹽的具體類型并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，鈉鹽可以為碳酸鈉、氯化鈉和硫酸鈉中的至少一種。發明人發現，采用該類鈉鹽與鉻渣接觸進行氧化鈉化焙燒處理可以明顯優于其他類型鈉鹽提高三氧化二鉻的氧化鈉化焙燒效率，從而提高后續過程中鉻的回收率。

根據本發明的又一個實施例，氧化鈉化焙燒裝置可以為轉底爐、回轉窯、隧道窯或多層焙燒爐，優選轉底爐。

S600：將水溶性鉻酸鈉與水和酸度調節劑供給至水浸提鉻裝置中進行處理

該步驟中，將上述得到的水溶性鉻酸鈉與水和酸度調節劑供給至水浸提鉻裝置中進行處理，以便得到重鉻酸鈉。具體的，鉻酸鈉熟料為水溶性的，首先將水溶性的鉻酸鈉熟料進行水浸得到含鉻溶液，再含鉻溶液利用中和、硫酸酸化、蒸發除硫酸鈉、冷卻結晶處理得到重鉻酸鈉。該過程中采用的酸度調節劑可以為硫酸、鹽酸和硝酸。該過程具體發生的反應如(n)所示：

2Na₂CrO₄+H₂SO₄＝Na₂Cr₂O₇+Na₂SO₄+H₂O (n)

根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法通過將轉爐釩鉻渣依次進行氧化磁化焙燒和磁選處理，可以分離得到鐵精礦，從而回收了釩鉻渣中的鐵資源，并且使得所得除鐵釩鉻渣中釩和鉻的品位大幅提升，從而有利于后續提釩和提鉻，同時鐵是釩鉻回收中的有害元素，除鐵或更有利于后續過程中釩和鉻的回收，然后將所得除鐵釩鉻渣依次通過氧化鈣化焙燒和酸浸提釩處理，可以實現釩資源的高效回收，接著將酸浸提釩所得鉻渣再進行氧化鈉化焙燒和水浸提鉻，可以實現鉻資源的高效回收。由此，采用該方法可以實現釩鉻渣中鐵、釩和鉻資源的高效回收，并且鐵的回收率不低于87％，釩的回收率不低于90％，鉻的回收率不低于88％。

下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。

實施例1

將轉爐釩鉻渣(Cr₂O₃質量分數為8％，V₂O₅質量分數為8％，Fe質量分數為20％)在隧道窯內進行氧化磁性焙燒，溫度300℃，氧氣濃度0.5％，焙燒時間5min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三鐵中的鐵占全鐵比例為92％，在磁選裝置(磁選機)內對磁性焙砂進行磁選處理，得到磁性鐵精礦和非磁性的除鐵釩鉻渣(鐵質量分數7.5％)，鐵精礦可以作為高爐煉鐵的優質原料。將除鐵釩鉻渣與氧化鈣按質量比100:5混合后在回轉窯內900℃氧化鈉化焙燒1h得到酸溶性釩酸鈣熟料，酸溶性釩酸鈣熟料中四價釩和五價釩之和占全釩的比例為92％，將酸溶性釩酸鈣熟料進行酸浸提釩處理得到五氧化二釩和鉻渣。將鉻渣與碳酸鈉按質量比100:10混合后在轉底爐內1100℃氧化鈉化焙燒1h得到水溶性鉻酸鈉熟料，將水溶性鉻酸鈉熟料進行水浸提鉻處理得到重鉻酸鈉。整個工藝鐵回收率87％，釩回收率90％，鉻回收率88％。

實施例2

將轉爐釩鉻渣(Cr₂O₃質量分數為10％，V₂O₅質量分數為10％，Fe質量分數為24％)在隧道窯內進行氧化磁性焙燒，溫度500℃，氧氣濃度1.5％，焙燒時間15min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三鐵中的鐵占全鐵比例為94％，在磁選裝置(磁選機)內對磁性焙砂進行磁選處理，得到磁性鐵精礦和非磁性的除鐵釩鉻渣(鐵質量分數7.2％)。將除鐵釩鉻渣與氫氧化鈣按質量比100:10混合后在回轉窯內1000℃氧化鈉化焙燒1.5h得到酸溶性釩酸鈣熟料，酸溶性釩酸鈣熟料中四價釩和五價釩之和占全釩的比例為93％，將酸溶性釩酸鈣熟料進行酸浸提釩處理得到五氧化二釩和鉻渣。將鉻渣與氯化鈉按質量比100:15混合后在轉底爐內1150℃氧化鈉化焙燒1.5h得到水溶性鉻酸鈉熟料，將水溶性鉻酸鈉熟料進行水浸提鉻處理得到重鉻酸鈉。整個工藝鐵回收率89％，釩回收率92％，鉻回收率89％。

實施例3

將轉爐釩鉻渣(Cr₂O₃質量分數為12％，V₂O₅質量分數為12％，Fe質量分數為30％)在隧道窯內進行氧化磁性焙燒，溫度450℃，氧氣濃度2％，焙燒時間20min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三鐵中的鐵占全鐵比例為96％(鐵質量分數6.5％)，在磁選裝置(磁選機)內對磁性焙砂進行磁選處理，得到磁性鐵精礦和非磁性的除鐵釩鉻渣。將除鐵釩鉻渣與碳酸鈣按質量比100:12混合后在多層焙燒爐內1050℃氧化鈉化焙燒2h得到酸溶性釩酸鈣熟料，酸溶性釩酸鈣熟料中四價釩和五價釩之和占全釩的比例為94％，將酸溶性釩酸鈣熟料進行酸浸提釩處理得到五氧化二釩和鉻渣。將鉻渣與硫酸鈉按質量比100:20混合后在轉底爐內1175℃氧化鈉化焙燒2h得到水溶性鉻酸鈉熟料，將水溶性鉻酸鈉熟料進行水浸提鉻處理得到重鉻酸鈉。整個工藝鐵回收率90％，釩回收率94％，鉻回收率90。

實施例4

將轉爐釩鉻渣(Cr₂O₃質量分數為16％，V₂O₅質量分數為16％，Fe質量分數為35％)在隧道窯內進行氧化磁性焙燒，溫度350℃，氧氣濃度1.5％，焙燒時間15min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三鐵中的鐵占全鐵比例為91％，在磁選裝置(磁選機)內對磁性焙砂進行磁選處理，得到磁性鐵精礦和非磁性的除鐵釩鉻渣(鐵質量分數5.9％)。將除鐵釩鉻渣與氯化鈣按質量比100:15混合后在多層焙燒爐內1100℃氧化鈉化焙燒1.5h得到酸溶性釩酸鈣熟料，酸溶性釩酸鈣熟料中四價釩和五價釩之和占全釩的比例為95％，將酸溶性釩酸鈣熟料進行酸浸提釩處理得到五氧化二釩和鉻渣。將鉻渣與氯化鈉按質量比100:25混合后在轉底爐內1200℃氧化鈉化焙燒2h得到水溶性鉻酸鈉熟料，將水溶性鉻酸鈉熟料進行水浸提鉻處理得到重鉻酸鈉。整個工藝鐵回收率88％，釩回收率95％，鉻回收率92％。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。