阅读说明：本技术 一种提高钠化焙烧过程钒渣中钒的转化率的方法 (A method of improving the conversion ratio of sodium roasting process Vanadium in Vanadium Residue ) 是由 周冰晶 李兰杰 高明磊 郑天新 张振全 柳朝阳 白瑞国 于 2019-09-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种提高钠化焙烧过程钒渣中钒的转化率的方法。所述方法包括如下步骤：(1)将钒渣、碳酸钠和碱性尾渣混合,得到混合物料；(2)将所述混合物料焙烧,得到焙烧熟料；(3)将所述焙烧熟料浸出,得到含钒溶液和浸出渣。本发明通过在钒渣钠化焙烧过程中添加碱性尾渣,碱性尾渣与钒渣具有优异的相容性,提高了钒渣钠化焙烧过程中钒的转化率；同时,本发明所述碱性尾渣找那个也含有钒元素,在提取钒渣中钒元素的过程中,碱性尾渣中的钒元素也会有效的被提取出,进而不仅能够以简单有效的方法利用碱性尾渣,节约了成本,而且回收了钒渣和碱性尾渣中的钒元素,实现了钒的高效清洁利用。(The invention discloses a kind of methods of conversion ratio for improving sodium roasting process Vanadium in Vanadium Residue.Described method includes following steps: (1) mixing vanadium slag, sodium carbonate and alkaline tailings, obtain mixed material；(2) mixed material is roasted, obtains roasting clinker；(3) the roasting clinker is leached, is obtained containing vanadium solution and leached mud.The present invention has excellent compatibility, improves the conversion ratio of vanadium during vanadium slag sodium roasting by adding alkaline tailings, alkaline tailings and vanadium slag during vanadium slag sodium roasting；Simultaneously, alkalinity tailings of the present invention looks for that also to contain vanadium, during extracting Vanadium in Vanadium Residue element, vanadium in alkaline tailings also can be effectively extracted, and then alkaline tailings can not only be utilized with simple effective method, cost has been saved, and has recycled the vanadium in vanadium slag and alkaline tailings, the high-efficiency cleaning for realizing vanadium utilizes.)

一种提高钠化焙烧过程钒渣中钒的转化率的方法

技术领域

本发明属于资源利用和环保技术领域，具体涉及一种提高钠化焙烧过程钒渣中钒的转化率的方法。

背景技术

钠化焙烧的工艺基本原理是以Na₂CO₃为添加剂，通过高温钠化焙烧将低价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐，再对钠化焙烧产物直接水浸，得到含钒的浸取液，浸出液除杂后进行酸性铵盐沉钒生成多钒酸铵(APV)，多钒酸铵经过煅烧或还原后生成五氧化二钒(V₂O₅)或三氧化二钒(V₂O₃)。钠化焙烧工艺钒回收率低，单次焙烧钒回收率为80％左右，在焙烧过程中会产生有害的HCl、Cl₂等侵蚀性气体，污染环境。

CN101215005A提出了一种钒渣和钠盐(碳酸钠、氯化钠)或钾盐(碳酸钾、氯化钾)焙烧的方法，该专利适用于高硅低钒钒渣，通过控制焙烧温度及盐配比，尾渣中V₂O₅含量可达到0.5～1％。CN1884597A对钠化焙烧工艺的添加剂及温度制度进行了不同改进，基本原理都是通过使用不同配比的添加剂(Na₂CO₃、NaCl、Na₂SO₄、Na₂SO₃等)及不同的温度来对钒的提取率进行改进和提高，但以上工艺与传统的钠化焙烧原理、操作过程、操作温度基本相同，无法避免产生有毒有害气体、钒回收率低等问题。

综上所述，现有技术中钒渣提钒过程中一般存在钒转化率回收率低，钒回收过程中存在有毒气体及大量酸性氨氮废水排放等问题，因此需要开发一种新的方法以提高钒的转化率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高钠化焙烧过程钒渣中钒的转化率的方法。本发明所述方法可以有效的回收钒渣中的钒元素，提高钒元素的提取率，实现钒渣的高效清洁利用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种提高钠化焙烧过程钒渣中钒的转化率的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将钒渣、碳酸钠和碱性尾渣混合，得到混合物料；

(2)将所述混合物料焙烧，得到焙烧熟料；

(3)将所述焙烧熟料浸出，得到含钒溶液和浸出渣。

本发明通过在钒渣钠化焙烧过程中添加碱性尾渣，碱性尾渣与钒渣具有优异的相容性，提高了钒渣钠化焙烧过程中钒的转化率；同时，本发明所述碱性尾渣中也含有钒元素，在提取钒渣中钒元素的过程中，碱性尾渣中的钒元素也会有效的被提取出，进而不仅能够以简单有效的方法利用碱性尾渣，节约了成本，而且回收了钒渣和碱性尾渣中的钒元素，实现了钒的高效清洁利用。

本发明将钒渣和碱性尾渣混合焙烧，无需添加钠盐，节约了成本，焙烧温度也显著降低。

本发明所述碱性尾渣为钒渣经过碱性介质处理得到的材料。

优选地，步骤(1)所述钒渣中V元素含量为1～5wt％，例如1.2wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％或4.8wt％等。

优选地，步骤(1)所述碱性尾渣为含有钒元素和钠元素的碱性尾渣。

优选地，所述碱性尾渣的pH值为8～10，例如8、9或10等。

优选地，所述碱性尾渣中V元素含量为0.5～1.5wt％，例如0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％或1.4wt％等。

优选地，所述碱性尾渣中Na元素含量为10～20wt％，例如11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％或19wt％等。

优选地，步骤(1)所述钒渣和碳酸钠的质量比为1:(0.05～0.15)，例如1:0.06、1:0.07、1:0.08、1:0.09、1:0.1、1:0.11、1:0.12、1:0.13或1:0.14等。

优选地，步骤(1)所述钒渣和碱性尾渣的质量比为1:(0.05～0.2)，例如1:0.06、1:0.07、1:0.08、1:0.09、1:0.1、1:0.11、1:0.12、1:0.15、1:0.16或1:0.18等。

优选地，步骤(1)所述钒渣的粒径为80～150目，例如100目、110目、120目、130目或140目等。

优选地，所述碱性尾渣的粒度为80～160目，例如100目、110目、120目、130目或140目等。

本发明所述钒渣和碱性尾渣的粒径在此范围内，可以有利于后续钒元素的提取。

优选地，步骤(2)所述焙烧的温度为700～850℃，例如720℃、740℃、750℃、760℃、780℃、800℃、820℃或840℃等。

本发明所述焙烧的温度过低，钒渣不能被完全氧化，导致钒元素的提取率较低；所述焙烧的温度过高，钒渣在焙烧氧化过程中物料容易烧结、结块。

优选地，步骤(2)所述焙烧的时间为0.5～2h，例如0.6h、0.8h、1h、1.2h、1.4h、1.5h、1.6h或1.8h等。

优选地，步骤(2)所述焙烧在马弗炉中进行。

优选地，步骤(3)所述浸出包括：将焙烧熟料在温度为80～95℃的水中浸出，例如82℃、85℃、88℃、90℃、92℃或94℃等。

本发明选取的水的温度，更有利于提高焙烧熟料中钒元素和钠元素在水中的溶解度，有利于钒元素和钠元素的提取。

优选地，所述浸出的时间为0.5～2h，例如0.6h、0.8h、1h、1.2h、1.5h、1.6h或1.8h等。

优选地，所述浸出过程，焙烧熟料与水的质量比为1:(1～3)，例如1:1.2、1:1.5、1:1.6、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.5或1:2.8等。

优选地，步骤(3)之后还包括步骤(4)：将步骤(3)所述浸出渣洗涤，得到尾渣和洗涤液。

优选地，所述浸出渣的洗涤过程包括：将所述浸出渣在温度为80～95℃的水中洗涤，例如82℃、85℃、88℃、90℃、92℃或94℃等。

优选地，所述洗涤的时间为0.5～1h，例如0.6h、0.7h、0.8h或0.9h等。

优选地，所述洗涤过程，浸出渣与水的质量比为1:(0.5～1)，例如1:0.6、1:0.7、1:0.9或1:1等。

作为优选技术方案，本发明所述一种提高钠化焙烧过程钒渣中钒的转化率的方法包括如下步骤：

(1)将粒度为80～150目的钒渣、碳酸钠和粒径为80～160目的碱性尾渣混合，得到混合物料，所述钒渣中V元素含量为1～5wt％，所述碱性尾渣中V元素含量为0.5～1.5wt％，Na元素含量为10～20wt％，所述钒渣和碳酸钠的质量比为1:(0.05～0.15)，所述钒渣和碱性尾渣的质量比为1:(0.05～0.2)；

(2)将所述混合物料置于马弗炉中，700～850℃焙烧0.5～2h，得到焙烧熟料；

(3)将所述焙烧熟料在温度为80～95℃的水中浸出0.5～2h，所述焙烧熟料与水的质量比为1:(1～3)，得到含钒溶液和浸出渣；

(4)将所述浸出渣在温度为80～95℃的水中洗涤0.5～1h，所述浸出渣与水的质量比为1:(0.5～1)，得到尾渣和洗涤液。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过在钒渣钠化焙烧过程中添加碱性尾渣，碱性尾渣与钒渣具有优异的相容性，提高了钒渣钠化焙烧过程中钒的转化率；同时，本发明所述碱性尾渣找那个也含有钒元素，在提取钒渣中钒元素的过程中，碱性尾渣中的钒元素也会有效的被提取出，进而不仅能够以简单有效的方法利用碱性尾渣，节约了成本，而且回收了钒渣和碱性尾渣中的钒元素，实现了钒的高效清洁利用。

(2)本发明将钒渣和碱性尾渣混合焙烧，无需添加钠盐，节约了成本，焙烧温度也显著降低。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

(1)破碎：将钒渣进行球磨，破碎到粒度为100目，所述钒渣中V元素含量为3wt％；

(2)配料：将钒渣、碳酸钠和碱性尾渣按1:0.1:0.07混合均匀，得到混合物料，所述碱性尾渣中V元素含量为0.9wt％，Na元素含量为12wt％，碱性尾渣的pH值为9；

(3)焙烧：将混合物料置于马弗炉中在820℃下，焙烧1.5h，得到焙烧熟料；

(4)浸出：将所述焙烧熟料用85℃热水浸出1h，所述焙烧熟料与水的质量比为1:1，得到含钒溶液和浸出渣；

(5)洗涤：将所述浸出渣用80℃的热水洗涤0.5h，所述浸出渣与水的质量比为1:0.5，得到洗涤液和尾渣。

实施例2

(1)破碎：将钒渣进行球磨，破碎到粒度为80目，所述钒渣中V元素含量为4wt％；

(2)配料：将钒渣、碳酸钠和碱性尾渣按1:0.08:0.1混合均匀，得到混合物料，所述碱性尾渣中V元素含量为1wt％，Na元素含量为13wt％，碱性尾渣的pH值为9；

(3)焙烧：将混合物料置于马弗炉中在800℃下，焙烧2h，得到焙烧熟料；

(4)浸出：焙烧熟料用95℃热水浸出，得到含钒溶液和浸出渣；

(5)洗涤：浸出渣用85℃的热水洗涤，得到洗涤液和尾渣。

实施例3

(1)破碎：将钒渣进行球磨，破碎到粒度为120目，所述钒渣中V元素含量为5wt％；

(2)配料：将钒渣、碳酸钠和碱性尾渣按1:0.05:0.15混合均匀，得到混合物料，所述碱性尾渣中V元素含量为1.2wt％，Na元素含量为15wt％，碱性尾渣的pH值为10；

(3)焙烧：将混合物料置于马弗炉中在780℃下，焙烧0.5h，得到焙烧熟料；

(4)浸出：焙烧熟料用90℃热水浸出，得到含钒溶液和浸出渣；

(5)洗涤：浸出渣用90℃的热水洗涤，得到尾渣和洗涤液。

实施例4

(1)破碎：将钒渣进行球磨，破碎到粒度为110目，所述钒渣中V元素含量为2wt％；

(2)配料：将钒渣、碳酸钠和碱性尾渣按1:0.12:0.05混合均匀，得到混合物料，所述碱性尾渣中V元素含量为0.6wt％，Na元素含量为8wt％，pH值为8；

(3)焙烧：将混合物料置于马弗炉中在750℃下，焙烧1h，得到焙烧熟料；

(4)浸出：焙烧熟料用80℃热水浸出，得到含钒溶液和浸出渣；

(5)洗涤：浸出渣用90℃的热水洗涤，得到洗涤液和尾渣。

实施例5

与实施例1的区别在于，步骤(2)所述钒渣和碳酸钠的质量比为1:0.04。

实施例6

与实施例1的区别在于，步骤(2)所述钒渣和碳酸钠的质量比为1:0.2。

对比例1

与实施例1的区别在于，将步骤(2)所述碱性尾渣替换为等量的碳酸钠。

性能测试：

测试各实施例和对比例得到的尾渣中钒元素的含量，并通过含钒溶液和洗涤液计算在钒渣和碱性尾渣中钒元素的总浸出率。

表1

通过表1可以看出，本发明实施例5相对于实施例1尾渣中钒元素含量较高，钒元素浸出率较低，因为实施例5中钒渣和碳酸钠的质量比为1:0.04，碳酸钠的含量过少，导致钒渣中的钒元素由三价到五价的氧化反应不完全，导致浸出率较低；通过表1可以看出，本发明实施例6相对于实施例1尾渣中钒元素含量较高，因为实施例6中钒渣和碳酸钠的质量比为1:0.2，碳酸钠的含量过高，导致尾渣中其他杂质元素也被浸出，含钒溶液纯度较低，因而尾渣中钒元素含量较高；同时，碳酸钠的含量过高也会导致钒渣容易结球、结块，造成钒氧化率降低，进而提取率较低。

通过表1可以看出，本发明对比例1相对于实施例1尾渣中钒元素含量较高，钒元素浸出率较低，因为对比例1中将碱性尾渣替换为等量的碳酸钠，碱性材料较多，钒渣容易结球、结块，导致钒氧化率降低，同时碳酸钠对于钒由三价到五价的转化过程促进作用较差(相对于碱性尾渣)，因此导致钒元素提取率较低。

本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。