一种从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺转让专利
申请号 : CN201210072330.2
文献号 : CN102586610B
文献日 : 2013-07-31
发明人 : 高明磊 , 陈东辉 , 石立新 , 祁健 , 周冰晶 , 林龙江
申请人 : 河北钢铁股份有限公司承德分公司
摘要 :
本发明涉及一种从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺，属于冶金技术领域。技术方案是：采用高配比Na2CO3做焙烧转化剂，对钒铁炉渣进行氧化钠化焙烧，将氧化钠化焙烧后的熟料用水溶液将钒、铝同时溶出,结晶出含有氢氧化铝的钒酸钠晶体，得到Al(OH)3的纯度均在95%以上，五氧化二钒在98%以上，并实现了钒、铝的共提，及钒、铝的分离和钠盐的循环利用，钒的回收率在85%以上，铝的回收率60%以上，浸后尾渣减重40%-50%，尾渣可用作酸法制备铝镁絮凝剂；本发明既实现了钒的高效率提取，又实现了渣中铝元素的资源化再利用，整个生产过程没有废水排放，碳酸化所用CO2气体可用焙烧烟气替代，降低碳排放比例，经济与环境效益显著，可有效应用于铝热法钒铁炉渣及相关物料的处理。
权利要求 :
1.一种从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺，其特征在于包含如下工艺：①将钒铁炉渣破碎细磨，其颗粒的粒度在-120目以下；在钒铁炉渣中加入Na2CO3，Na2CO3与钒铁炉渣之间的重量比为1：0.7到1：2之间，搅拌均匀，称为混合物料；②将混合物料在800-1000℃的温度下焙烧2-8h，制成熟料；③将熟料投入到水溶液中，在60-100℃的浸出温度下浸出，液固比为1.5:1到3:1之间；④浸出后过滤，过滤后的滤饼用60-100℃的水洗涤；控制浸出液的碱浓度≥13%，碱浓度就是Na2O的含量，温度在20-45℃之间，结晶出含有氢氧化铝的钒酸钠晶体；⑤含有氢氧化铝的钒酸钠晶体加水浸泡后，清洗过滤出氢氧化铝固体，完成一部分提铝；得到含钒酸钠的水溶液，加入碳酸氢铵，即可析出钒酸氨沉淀，焙烧后得到V2O5，完成提钒；⑥结晶出含有氢氧化铝的钒酸钠晶体后的碳分溶液，通入CO2，分解出氢氧化铝，完成另一部分提铝。
2.如权利要求1所述一种从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺，其特征在于所述的浸出液碱浓度未达到结晶浓度要求时，浸出液作为钠盐返回浸出工序循环利用。
3.如权利要求1或2所述一种从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺，其特征在于尾渣洗液和氢氧化铝洗液返回浸出工序循环利用。
4.如权利要求1或2所述一种从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺，其特征在于所述的结晶出含有氢氧化铝的钒酸钠晶体后的碳分溶液，通入CO2，分解出氢氧化铝，碳分时间2-5h，温度50-90℃保温过滤分离。
说明书 :
一种从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺，属于冶金技术领域。
背景技术
[0002] 目前，生产钒铁大都采用铝热还原法，生产过程中会产生大量的钒铁炉渣，我国每年铝热法钒铁炉渣产出在15000t以上。该炉渣中含有65-85%的氧化铝和1.3%-4%的五氧化二钒。由于钒铁炉渣是在近2000℃高温下形成，结晶致密，且成份复杂，钒铁炉渣成份波动较大。例如：攀宏公司生产的80钒铁炉渣中的Al2O3在78-83%，CaO在10-17%，MgO在1.0-2.5%，其主要物相组成为CA(CaO •Al2O3)、CA6(CaO•6 Al2O3)以及少量的刚玉相；承钢公司生产的80钒铁炉渣中的Al2O3在67-75%，CaO在3-6%，MgO在12-15%，其主要物相组成为MgO•Al2O3(镁铝尖晶石) 、CA(CaO •Al2O3)以及少量的刚玉相。钒大都以低价钒存在，因此对钒、铝的高效回收极其困难，铝主要以镁铝尖晶石存在，使得其处理更加困难。背景技术对钒铁炉渣利用的研究报道和专利较少，目前，对钒铁炉渣的处理和回收利用主要有三种方法：一是用作耐火材料的原料，钒铁炉渣是高熔点、高化学惰性的固体废渣，耐火度大于1790℃，经过破碎和粉磨后可直接用作为普通耐火材料的原料使用，生产高铝复合浇注料、高铝水泥、铁钩捣打料、炮泥等产品；二是提取氧化铝，实验室采用拜耳法提取氧化铝，可实现铝的回收率在80%左右；三是生产铝酸盐胶凝材料，该方法适合氧化钙含量在10%以上的钒铁炉渣，其性质与铝酸盐水泥熟料性质接近，可将钒铁炉渣经过破碎和粉磨，用细度
0.045mm的方口筛筛余不超过20%，即可得到铝酸盐胶凝材料，也可以添加无水石膏来改善炉渣的胶凝性能。上述方法都是对炉渣中铝的回收利用，钒在处理过程中都被浪费掉了。虽然钒铁炉渣中V2O5含量较低(1.3%-4%)，但是，它与石煤中V2O5含量(0.13-1.2%)相比，仍然要高出很多。相比石煤而言，钒铁炉渣也是很好的钒的二次资源。背景技术中，中国专利CN 1824607 A，为回收钒的工艺，采用碳酸钠(6.5-7.5%)做焙烧转化剂，并添加MgSO4做转化剂，得到钒的回收率为65-75%，该工艺虽然能回收炉渣中一部分钒，但是钒的回收率低，炉渣中的铝未能资源化利用。
0.045mm的方口筛筛余不超过20%，即可得到铝酸盐胶凝材料，也可以添加无水石膏来改善炉渣的胶凝性能。上述方法都是对炉渣中铝的回收利用，钒在处理过程中都被浪费掉了。虽然钒铁炉渣中V2O5含量较低(1.3%-4%)，但是，它与石煤中V2O5含量(0.13-1.2%)相比，仍然要高出很多。相比石煤而言，钒铁炉渣也是很好的钒的二次资源。背景技术中，中国专利CN 1824607 A，为回收钒的工艺，采用碳酸钠(6.5-7.5%)做焙烧转化剂，并添加MgSO4做转化剂，得到钒的回收率为65-75%，该工艺虽然能回收炉渣中一部分钒，但是钒的回收率低，炉渣中的铝未能资源化利用。
发明内容
[0003] 本发明目的是提供一种从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺，同时回收和利用钒铁炉渣中钒、铝，提高回收率，解决背景技术存在的上述问题。
[0004] 本发明技术方案是：
[0005] 一种从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺，包含如下工艺：①将钒铁炉渣破碎细磨，在钒铁炉渣中加入Na2CO3，Na2CO3与钒铁炉渣之间的重量比为1：0.7到1：2之间，搅拌均匀，称为混合物料；②将混合物料在800-1000℃的温度下焙烧2-8h，制成熟料；③将熟料投入到水溶液中，在60-100℃的浸出温度下浸出，液固比为1.5:1到3:1之间；④浸出后过滤，过滤后的滤饼用60-100℃的水洗涤；控制浸出液的碱浓度≥13%，碱浓度就是Na2O的含量，温度在20-45℃之间，结晶出含有氢氧化铝的钒酸钠晶体；⑤含有氢氧化铝的钒酸钠晶体加水浸泡后，清洗过滤出氢氧化铝固体，完成一部分提铝；得到含钒酸钠的水溶液，加入碳酸氢铵，即可析出钒酸氨沉淀，焙烧后得到V2O5，完成提钒；⑥结晶出含有氢氧化铝的钒酸钠晶体后的碳分溶液，通入CO2，分解出氢氧化铝，完成另一部分提铝。
[0006] 所述的浸出液碱浓度未达到结晶浓度要求时，浸出液作为钠盐返回浸出工序循环利用；本发明的尾渣洗液和氢氧化铝洗液返回浸出工序循环利用。
[0007] 所述的钒铁炉渣破碎细磨，控制其颗粒的粒度在-120目以下。
[0008] 所述的结晶出含有氢氧化铝的钒酸钠晶体后的碳分溶液，通入CO2，分解出氢氧化铝，碳分时间2-5h，温度50-90℃保温过滤分离。
[0009] 本发明的积极效果是：本发明采用高配比Na2CO3做焙烧转化剂，对钒铁炉渣进行氧化钠化焙烧，将氧化钠化焙烧后的熟料用水溶液将钒、铝同时溶出, 结晶出含有氢氧化铝的钒酸钠晶体，得到Al(OH)3的纯度均在95%以上 ，五氧化二钒在98%以上，并实现了钒、铝的共提，及钒、铝的分离和钠盐的循环利用，钒的回收率在85%以上，铝的回收率60%以上，浸后尾渣减重40%-50%，尾渣可用作酸法制备铝镁絮凝剂；本发明既实现了钒的高效率提取，又实现了渣中铝元素的资源化再利用，整个生产过程没有废水排放，碳酸化所用CO2气体可用焙烧烟气替代，降低碳排放比例，经济与环境效益显著，可有效应用于铝热法钒铁炉渣及相关物料的处理。
附图说明
[0010] 附图1 为本发明实施例工艺流程图。
具体实施方式
[0011] 以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
[0012] 实施例一，从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺，包含如下步骤：
[0013] (1) 将钒铁炉渣破碎球磨，使其颗粒的粒度在-120目以下；
[0014] (2) 配料：Na2CO3与钒铁炉渣按重量比在1:1的比例混合，搅拌均匀；
[0015] (3) 焙烧：将混合物料在900℃的温度下焙烧4h；
[0016] (4) 浸出；将熟料投入到浸出液中，在80℃的浸出温度下浸出，浸出时间30min、液固比为1.5:1，浸出液的碱度为260.5g/L。五氧化二钒的浸出率89.1%，铝的浸出率为69.3%，浸出液中铝的浓度为102.3g/L，钒的浓度为9.26g/L；
[0017] (5) 洗涤：过滤后的滤饼用80℃的水洗涤；
[0018] (6) 钒酸钠结晶：浸出液温度降至室温，3h后有晶体析出，再放置1h后过滤得到含钒11.2%、铝9.8%的钒酸钠晶体，钒酸钠结晶后液中含钒3.01g/L；
[0019] (7) 沉钒：钒酸钠晶体加水浸泡，过滤出氢氧化铝，得到含钒酸钠的水溶液，加入碳酸氢铵，析出钒酸氨沉淀，在550℃下焙烧1h得到纯度为98.5%的V2O5；
[0020] (8)碳酸化分解：结晶后母液通入CO2，分解出氢氧化铝，碳分时间3h，温度60℃，CO2流量3L/min，铝酸钠分解率为97%；得到氢氧化铝的纯度为97.1%；
[0021] 实施例2，从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺，包含如下步骤：
[0022] (1) 将钒铁炉渣破碎球磨，使其颗粒的粒度在-120目以下；
[0023] (2) 配料：补充Na2CO3与上次反应的返回液(碳分母液)钒铁炉渣按重量比在1：1.0的比例混合；
[0024] (3) 焙烧：将混合物料在900℃的温度下焙烧5h；
[0025] (4) 浸出；将熟料投入到浸出液中(上次反应的尾渣洗液和氢氧化铝洗液)，在80℃的浸出温度下浸出，浸出时间30min、液固比为2:1，浸出液的碱度为281.5g/L。钒的浸出率87.6%，铝的浸出率为72.5%。浸出液含铝113.6g/L，含钒11.65g/L；
[0026] (5) 洗涤：过滤后的滤饼用80℃的水洗涤；
[0027] (6) 钒酸钠结晶：浸出液温度降至室温，有晶体析出，过滤后得到含钒10.4%、铝10.1%的钒酸钠晶体；
[0028] (7) 沉钒：钒酸钠晶体加水浸泡，过滤出氢氧化铝，得到含钒酸钠的水溶液，加入碳酸氢铵，析出钒酸氨沉淀，在550℃下焙烧1h得到纯度为98.3%的V2O5；
[0029] (8)碳酸化分解：结晶后液通入CO2，分解出氢氧化铝，碳分时间3h，温度60℃，CO2流量3L/min，铝酸钠分解率为97.2%；得到氢氧化铝的纯度为98.1%。