一种用富钒渣制备富钒液的方法
阅读说明：本技术 一种用富钒渣制备富钒液的方法 (Method for preparing vanadium-rich liquid by using vanadium-rich slag ) 是由 游香米 杨宁川 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用富钒渣制备富钒液的方法,包括以下步骤：将富钒渣进行破碎,去除渣中的渣铁,筛分得到富钒渣筛下料；配料：将富钒渣筛下料和添加剂混合,然后将混合物干燥；将干燥后的混合物置于焙烧炉内进行焙烧,焙烧完成之后将焙烧产物取出,空冷至室温；将冷却后的焙烧产物置于浸出槽内,加入硫酸,水浴加热,然后浸出、过滤、洗涤得到富钒液。本发明以低品位富钒渣为原料,采用“钠化焙烧-酸浸”的方法制得富钒液,本发明的方法钒回收率高,能够充分回收富钒渣中的钒资源,提高钒资源的综合利用率。(The invention discloses a method for preparing vanadium-rich liquid by using vanadium-rich slag, which comprises the following steps: crushing the vanadium-rich slag, removing iron slag in the slag, and screening to obtain vanadium-rich slag screen blanking; preparing materials: mixing the vanadium-rich slag sieve blanking material with an additive, and then drying the mixture; placing the dried mixture into a roasting furnace for roasting, taking out a roasted product after roasting is finished, and cooling the roasted product to room temperature in air; and placing the cooled roasted product into a leaching tank, adding sulfuric acid, heating in a water bath, and then leaching, filtering and washing to obtain a vanadium-rich solution. The method takes the low-grade vanadium-rich slag as a raw material, and adopts a sodium salt roasting-acid leaching method to prepare the vanadium-rich liquid.)
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种用富钒渣制备富钒液的方法。
背景技术
钒是重要的战略物资，广泛应用于冶金和化工领域。富钒渣是钒钛铁精矿经直接还原和电炉熔分工艺得到的中间产品，是重要的提钒原料之一。与普通钒渣相比(V2O512～25％、CaO/V2O5<0.22)，此类富钒渣品位低(渣中V2O5为0.5～10％)，且渣中CaO含量相对高，经济高效利用的难度较大。
针对此类富钒渣的综合利用，有学者做过相应实验室研究工作。如论文《高硅低钒钒渣提取五氧化二钒的研究》(来源：铁合金，2008年第3期)，文中指出采用钠化焙烧-水浸工艺处理高硅低钒钒渣提取五氧化二钒时，钒总收率达到75％；另一篇论文《高硅高钙低品位钒渣提取五氧化二钒的研究》(来源：稀有金属，2011年9月，第35卷第5期)，文中指出采用碳酸钠作为添加剂，通过优化碳酸钠加入量、焙烧温度、焙烧时间、浸出温度、浸出时间、浸出液固比等众多参数，可使钒浸出率达到89.5％以上。
分析来看，目前利用该富钒渣的工艺主要集中在采用成熟的钠化焙烧-水浸工艺或钙化焙烧-酸浸工艺为主。但上述工艺研究因存在下述问题，限制了其技术的工业化应用，具体如下：
1)采用钙化焙烧工艺时，因富钒渣中化学成分较复杂，浸出液中杂质多，其转浸率偏低，钒浸出率约73％；
2)采用钠化焙烧工艺时，虽说实验室研究可使钒浸出率达到89.5％以上，但因富钒渣中的CaO含量偏高，易与渣中V2O5反应生成不溶于水的钒酸钙，影响钒资源的综合回收利用率，钒总收率仅为75％，与普通钒渣采用钠化焙烧工艺生产片钒时钒总收率80％以上相比，还有一定的差距。
因此，针对此类富钒渣的利用，不论是采用钠化焙烧-水浸还是采用钙化焙烧-酸浸，钒浸出率均相对偏低。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用富钒渣制备富钒液的方法本发明的方法钒浸出率高，能够充分回收富钒渣中的钒资源，提高钒资源的综合利用率。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种用富钒渣制备富钒液的方法包括以下步骤：
(1)破碎：将富钒渣进行破碎，去除渣中的渣铁，筛分得到富钒渣筛下料；
(2)配料：将富钒渣筛下料和添加剂混合，进入下步工序；
(3)干燥：将富钒渣筛下料和添加剂的混合物置于干燥箱中干燥；
(4)焙烧：将步骤(3)干燥后的混合物置于焙烧炉内，进行焙烧，焙烧完成之后将焙烧产物取出，空冷至室温；
(5)浸出：将步骤(4)冷却后的焙烧产物置于浸出槽内，加入硫酸，加热浸出，浸出结束后过滤、用水洗涤得到富钒液。
进一步，步骤(1)中，所述富钒渣中V2O5含量为3～10％，钙钒比为CaO/V2O5>0.22，TiO2含量为16～20％，FeO含量为20～25％；优选地，所述富钒渣中V2O5含量为4～6％，钙钒比为CaO/V2O5＝0.5～1.5，TiO2含量为18～20％，FeO含量为20～25％；更优选地，所述富钒渣中V2O5含量为5～6％，钙钒比为CaO/V2O5＝1.2。
进一步，步骤(1)中，所述富钒渣筛下料在200目及以下。
进一步，步骤(2)中，所述添加剂为钠盐；优选地，所述钠盐选自Na2CO3、NaCl、Na2SO4中的至少一种；更优选地，所述钠盐为Na2CO3。
进一步，步骤(2)中，所述富钒渣筛下料和添加剂的用量比为n(钠盐)/n(V2O5)＝5～10。
进一步，步骤(3)中，干燥温度为90～110℃，干燥时间不低于120min。
进一步，步骤(4)中，焙烧条件为：焙烧温度850～1000℃，焙烧时间为60～150min；优选地，焙烧温度为910～1000℃，焙烧时间为90～150min。
进一步，步骤(4)中，所使用的硫酸浓度为5～20％，优选为10～20％。
进一步，步骤(4)中，硫酸的加入量为液固比例8：1～10：1。
进一步，步骤(5)中，浸出条件为：浸出温度50～70℃，浸出时间25～35min。
进一步，步骤(5)中，浸出时采用水浴加热。
本发明第二方面提供如第一方面所述的方法在制备富钒液以及将所得富钒液用于生产片钒上的应用。
如上所述，本发明提供的用富钒渣制备富钒液的方法，具有以下有益效果：
本发明以低品位富钒渣为原料，采用“钠化焙烧-酸浸”的方法，先将富钒渣破碎后去除渣铁，然后筛分，再通过配料，将添加剂按合适配比与富钒渣筛下料进行混合，经干燥后将混合物进行焙烧，焙烧产物经冷却后放入浸出槽内进行浸出，得到富钒液。本发明方法的钒浸出率可达到92％以上。
相较于传统转炉提钒得到的钒渣，本发明的富钒渣中V2O5含量略低，CaO含量高，渣中钒主要以三价形式赋存于钒铁尖晶石相中，且包裹在钒铁尖晶石外层的硅酸盐成分较一般钒渣更多，因此采用“钠化焙烧+酸浸”的方式，并优化了焙烧工艺参数和浸出工艺参数，以进一步提高钒的浸出率。
本发明能实现富钒渣中钒资源的有效利用，提高钒资源的综合利用率，变废为宝。
附图说明
图1显示为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明提供一种用富钒渣制备富钒液的方法，其工艺流程示意图如图1所示，包括以下步骤：
(1)破碎：选择V2O5含量为3～10％，钙钒比为CaO/V2O5>0.22，TiO2含量为16～20％，FeO含量为20～25％的富钒渣，将富钒渣进行破碎，去除渣中的渣铁，筛分得到200目及以下的富钒渣筛下料。
(2)配料：将富钒渣筛下料和添加剂混合，用量比为n(钠盐)/n(V2O5)＝5～10，进入下步工序；所述添加剂为钠盐，可采用Na2CO3、NaCl、Na2SO4中的一种，以下实施例中，采用的钠盐均为Na2CO3，富钒渣筛下料和添加剂Na2CO3的用量比为n(Na2CO3)/n(V2O5)＝5～10。
(3)干燥：将富钒渣筛下料和添加剂的混合物置于干燥箱中干燥，干燥温度为90～110℃，干燥时间不低于120min。
(4)焙烧：将步骤(3)干燥后的混合物置于焙烧炉内，进行焙烧，焙烧条件为：焙烧温度850～1000℃，焙烧时间为60～150min。焙烧完成之后将焙烧产物取出，空冷至室温。
(5)浸出：将步骤(4)冷却后的焙烧产物置于浸出槽内，加入浓度为5～20％的硫酸，硫酸的加入量为液固比例8：1～10：1，然后水浴加热，进行浸出，浸出条件为：浸出温度50～70℃，浸出时间25～35min。浸出结束后过滤、洗涤得到富钒液。
本发明以低品位富钒渣为原料，相较于传统转炉提钒得到的钒渣，本发明的富钒渣中V2O5含量略低，CaO含量高，渣中钒主要以三价形式赋存于钒铁尖晶石相中，且包裹在钒铁尖晶石外层的硅酸盐成分较一般钒渣更多，因此采用“钠化焙烧+酸浸”的方式，具体是先将富钒渣破碎后去除渣铁，然后筛分，再通过配料，将添加剂钠盐按合适配比与富钒渣筛下料进行混合，经干燥后将混合物进行焙烧，焙烧产物经冷却后放入浸出槽内进行浸出，得到富钒液；本发明还进一步优化了焙烧工艺参数和浸出工艺参数，以进一步提高钒的浸出率本发明方法的钒浸出率可达到92％以上。
另外，采用本发明的方法制得的富钒液可进一步用于片钒生产。
下面具体的例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行具体的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
根据如图1所示的工艺流程，将富钒渣(V2O5含量为4.97％，CaO含量为6.1％，钙钒比为CaO/V2O5＝1.2，TiO2含量为18.8％，FeO含量为22.3％)破碎，去除渣中的渣铁，通过筛分得到200目以下的富钒渣筛下料，之后，将富钒渣筛下料和Na2CO3添加剂按照n(Na2CO3)/n(V2O5)为9的比例进行混合，然后将混合物置于干燥箱中100℃干燥120min；取出干燥后的混合后置于焙烧炉内进行焙烧，焙烧温度为900℃，焙烧时间90min；焙烧结束后将焙烧产物置于浸出槽内，加入10％的硫酸，硫酸和焙烧产物的液固比例为10：1，浸出温度60℃，浸出30min后，经过滤、用去离子水洗涤得到富钒液，实验数据经计算得到钒浸出率为93.09％。
实施例2
根据如图1所示的工艺流程，将富钒渣(V2O5含量为4.2％，CaO含量为5％，钙钒比为CaO/V2O5＝1.2，TiO2含量为17.8％，FeO含量为24.4％)破碎，去除渣中的渣铁，通过筛分得到200目以下的富钒渣筛下料，之后，将富钒渣筛下料和Na2CO3添加剂按照n(Na2CO3)/n(V2O5)为10的比例进行混合，然后将混合物置于干燥箱中100℃干燥150min；取出干燥后的混合后置于焙烧炉内进行焙烧，焙烧温度为950℃，焙烧时间120min；焙烧结束后将焙烧产物置于浸出槽内，加入10％的硫酸，硫酸和焙烧产物的液固比例为10：1，浸出温度60℃，浸出30min后，经过滤、用去离子水洗涤得到富钒液，实验数据经计算得到钒浸出率为92.39％。
实施例3
根据如图1所示的工艺流程，将富钒渣(V2O5含量为6.20％，CaO含量为6.5％，钙钒比为CaO/V2O5＝1.05，TiO2含量为16.8％，FeO含量为20.7％)破碎，去除渣中的渣铁，通过筛分得到200目以下的富钒渣筛下料，之后，将富钒渣筛下料和Na2CO3添加剂按照n(Na2CO3)/n(V2O5)为9的比例进行混合，然后将混合物置于干燥箱中100℃干燥60min；取出干燥后的混合后置于焙烧炉内进行焙烧，焙烧温度为950℃，焙烧时间120min；焙烧结束后将焙烧产物置于浸出槽内，加入10％的硫酸，硫酸和焙烧产物的液固比例为10：1，浸出温度60℃，浸出35min后，经过滤、用去离子水洗涤得到富钒液，实验数据经计算得到钒浸出率为92.08％。
实施例4
根据如图1所示的工艺流程，将富钒渣(V2O5含量为3.05％，CaO含量为4.57％，钙钒比为CaO/V2O5＝1.5，TiO2含量为19.8％，FeO含量为21.6％)破碎，去除渣中的渣铁，通过筛分得到200目以下的富钒渣筛下料，之后，将富钒渣筛下料和Na2CO3添加剂按照n(Na2CO3)/n(V2O5)为5的比例进行混合，然后将混合物置于干燥箱中90℃干燥80min；取出干燥后的混合后置于焙烧炉内进行焙烧，焙烧温度为850℃，焙烧时间150min；焙烧结束后将焙烧产物置于浸出槽内，加入10％的硫酸，硫酸和焙烧产物的液固比例为8：1，浸出温度70℃，浸出25min后，经过滤、用去离子水洗涤得到富钒液，实验数据经计算得到钒浸出率为92.79％。
实施例5
根据如图1所示的工艺流程，将富钒渣(V2O5含量为9.98％，CaO含量为5.6％，钙钒比为CaO/V2O5＝0.56，TiO2含量为17.6％，FeO含量为21.02％)破碎，去除渣中的渣铁，通过筛分得到200目以下的富钒渣筛下料，之后，将富钒渣筛下料和Na2CO3添加剂按照n(Na2CO3)/n(V2O5)为7的比例进行混合，然后将混合物置于干燥箱中110℃干燥90min；取出干燥后的混合后置于焙烧炉内进行焙烧，焙烧温度为1000℃，焙烧时间120min；焙烧结束后将焙烧产物置于浸出槽内，加入5％的硫酸，硫酸和焙烧产物的液固比例为9：1，浸出温度50℃，浸出35min后，经过滤、用去离子水洗涤得到富钒液，实验数据经计算得到钒浸出率为92.45％。
对比例1
本对比例采用实施例1中的富钒渣制备富钒液，采用“钠化焙烧-水浸”方式，钠化焙烧工艺流程按照实施例1的方法进行，不同之处在于：焙烧结束后，将焙烧产物置于浸出槽内，加入去离子水，去离子水和焙烧产物的液固比例为10：1，浸出温度60℃，浸出30min后，经过滤、用去离子水洗涤得到富钒液，实验数据经计算得到钒浸出率为82.9％。
将实施例1和对比例1的钒浸出率对比可知，本发明采用“钠化焙烧-酸浸”方式，相较于采用钠化焙烧-水浸工艺，能进一步提高钒的浸出率。
对比例2
本对比例采用实施例1中的富钒渣制备富钒液，采用“钠化焙烧-酸浸”方式，且工艺流程按照实施例1的方法进行，不同之处在于：焙烧温度为800℃。最后经计算得到钒浸出率为81.5％。
将实施例1和对比例2的钒浸出率对比可知，焙烧温度的提高，能有效提高钒的浸出率。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种串级淋洗离子型稀土尾矿中氨氮的工艺