钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法

摘要

本发明提供了一种钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，包括：向设定量的设定浓度的酸溶液中加入所述提钒尾渣；使所述酸溶液与所述提钒尾渣在设定温度下反应设定时间，以去除所述提钒尾渣中的Na2O；分离反应完成后的所述提钒尾渣与所述酸溶液。本发明提供的钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，在常压设定温度下操作，不仅易于操作而且安全性好，可实现钒钛磁铁矿提钒尾渣中钠的高效脱除，且经处理后获得的钒钛磁铁矿提钒尾渣中以Na2O计的钠含量可保持在0.2%以下，满足直接应用于高炉炼铁的要求，有效避免了烧结矿还原粉化、引起球团矿异常膨胀、破坏高炉内衬，最终导致料柱透气透液性下降，煤气流分布失调的问题，可有效提高高炉的炼铁良率和使用寿命。

权利要求

1.一种钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，所述提钒尾渣中Na2O的质量百分比不小于

0.2％；其特征在于，包括：

步骤102，向设定量的设定浓度的酸溶液中加入所述提钒尾渣；

步骤104，使所述酸溶液与所述提钒尾渣在设定温度下反应设定时间，以去除所述提钒尾渣中的Na2O；

步骤106，分离反应完成后的所述提钒尾渣与所述酸溶液；

其中，所述步骤102中，所述酸溶液的质量浓度为0.2～2％；

所述步骤102中，所述酸溶液与所述提钒尾渣的体积质量比为4～10 L:1kg；

所述步骤104中，所述设定温度为60～95℃；

所述提钒尾渣为所述钒钛磁铁矿采用钠化焙烧-水浸提钒工艺提钒后所产生的尾渣。

2.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，其特征在于，还包括：步骤

108，对分离后的所述提钒尾渣进行洗涤。

3.根据权利要求2所述的钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，其特征在于，所述步骤108中，在20～80℃下对分离后的所述提钒尾渣进行水洗涤。

4.根据权利要求3所述的钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，其特征在于，所述步骤108中，进行洗涤的所述水与所述提钒尾渣的体积质量比为0.5～2L:1kg。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，其特征在于，所述酸溶液为硝酸溶液、盐酸溶液或硫酸溶液。

6.根据权利要求5所述的钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，其特征在于，所述步骤104中，所述设定时间为10～60min。

说明书

钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及工业尾渣处理技术领域，更具体而言，涉及一种钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法。

背景技术

[0002] 钒钛磁铁矿为典型的多金属共伴生金属矿产资源，我国已探明的远景储量超过100亿吨，保有储量67.3亿吨，居世界第三位，且为钒、钛、铁等多金属共伴生，资源综合利用价值很高，其中钛资源量达8.7亿吨，钒资源量达1579万吨，分别占全国钛、钒储量的
90.5%和62%。

[0003] 钒钛磁铁矿中的钒是在20世纪初研究发现了钒在钢中能显著改善钢材的力学性能之后才得到工业化开发的。在数十年的研发过程中，形成的钒钛磁铁矿提钒工艺主要有三种：第一种是钒钛磁铁矿钠化焙烧-水浸提钒工艺，第二种是钒钛磁铁矿冶炼-铁水提钒-钒渣生产氧化钒工艺，第三种是尚处于试验阶段的钒钛磁铁矿非高炉冶炼-电炉熔分-熔分渣提钒工艺。钒钛磁铁矿钠化焙烧-水浸提钒工艺适用于含钒量高（V2O5含量大于1.0%）的钒钛磁铁矿，在芬兰、南非等国得到了广泛应用，但国内的钒钛磁铁矿V2O5含量低，SiO2含量相对较高，在国内尚未得到产业化推广。

[0004] 采用钒钛磁铁矿钠化焙烧-水浸提钒工艺提钒后得到的提钒尾渣含铁高，Fe2O3含量一般在60%以上，极具利用价值，但因尾渣含钠高（Na2O的质量百分比为0.7～5%），如直接返回高炉炼铁，会加剧烧结矿还原粉化、引起球团矿异常膨胀、破坏高炉内衬，最终导致料柱透气透液性下降，煤气流分布失调，给高炉的长寿高效生产带来诸多不利影响。目前，提钒尾渣缺乏有效的综合利用方法，以堆存为主，不仅占用土地，还造成巨大的资源浪费。

[0005] 因此，对钒钛磁铁矿钠化焙烧-水浸提钒工艺后所产生提钒尾渣进行脱钠，以满足其返回高炉炼铁的需求，对于实现提钒尾渣资源化利用，具有重要的资源价值意义和环境保护意义。

发明内容

[0006] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

[0007] 为此，本发明提供了一种钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，该方法在低温常压下操作，不仅易于操作而且安全性好，可实现钒钛磁铁矿提钒尾渣中钠的高效脱除，且经处理后获得的钒钛磁铁矿提钒尾渣中以Na2O计的钠含量的质量百分比在0.2%以下，可直接应用于高炉炼铁，有效避免了烧结矿还原粉化、引起球团矿异常膨胀、破坏高炉内衬，最终导致料柱透气透液性下降，煤气流分布失调的问题，有效提高了高炉的炼铁良率和使用寿命。

[0008] 本发明提供了一种钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，所述提钒尾渣中Na2O的质量百分比不小于0.2%；包括：

[0009] 步骤102，向设定量的设定浓度的酸溶液中加入所述提钒尾渣；

[0010] 步骤104，使所述酸溶液与所述提钒尾渣在设定温度下反应设定时间，以去除所述提钒尾渣中的Na2O；

[0011] 步骤106，分离反应完成后的所述提钒尾渣与所述酸溶液。

[0012] 本发明提供的钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，在常压设定温度下操作，不仅易于操作而且安全性好，可实现钒钛磁铁矿提钒尾渣中钠的高效脱除，且经处理后获得的钒钛磁铁矿提钒尾渣中以Na2O计的钠含量可保持在0.2%以下，满足直接应用于高炉炼铁的要求，有效避免了烧结矿还原粉化、引起球团矿异常膨胀、破坏高炉内衬，最终导致料柱透气透液性下降，煤气流分布失调的问题，可有效提高高炉的炼铁良率和使用寿命，并实现了提钒尾渣的资源化利用。

[0013] 根据本发明的一个实施例，所述钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法还包括：

[0014] 步骤108，对分离后的所述提钒尾渣进行洗涤。

[0015] 根据本发明的一个实施例，所述步骤108中，在20～80℃下对分离后的所述提钒尾渣进行水洗涤。

[0016] 根据本发明的一个实施例，所述步骤108中，进行洗涤的所述水与所述提钒尾渣的体积质量比为0.5～2L:1kg。

[0017] 根据本发明的一个实施例，所述步骤102中，所述酸溶液的质量浓度为0.2～2%。

[0018] 根据本发明的一个实施例，所述步骤102中，所述酸溶液与所述提钒尾渣的体积质量比为4～10L:1kg。

[0019] 根据本发明的一个实施例，所述酸溶液为硝酸溶液、盐酸溶液或硫酸溶液。

[0020] 根据本发明的一个实施例，所述步骤104中，所述设定温度为60～95℃。

[0021] 根据本发明的一个实施例，所述步骤104中，所述设定时间为10～60min。

[0022] 根据本发明的一个实施例，所述提钒尾渣为所述钒钛磁铁矿采用钠化焙烧-水浸提钒工艺提钒后所产生的尾渣。

[0023] 综上所述：本发明提供的钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，在低温常压下操作，不仅易于操作而且安全性好，可实现钒钛磁铁矿提钒尾渣中钠的高效脱除，且经处理后获得的钒钛磁铁矿提钒尾渣中以Na2O计的钠含量在0.2%以下，可直接应用于高炉炼铁，有效避免了烧结矿还原粉化、引起球团矿异常膨胀、破坏高炉内衬，最终导致料柱透气透液性下降，煤气流分布失调等问题，有效提高了高炉的炼铁良率和使用寿命，并实现了提钒尾渣的资源化利用。

[0024] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0025] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0026] 图1是本发明所述钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法一实施例的流程图；

[0027] 图2是本发明所述钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法另一实施例的流程图。

具体实施方式

[0028] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0029] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

[0030] 本发明提供的钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，如图1所示，以Na2O计所述提钒尾渣中的含钠量的质量百分比不小于0.2%；包括：

[0031] 步骤102，向设定量的设定浓度的酸溶液中加入所述提钒尾渣；

[0032] 步骤104，使所述酸溶液与所述提钒尾渣在设定温度下反应设定时间，以去除所述提钒尾渣中的Na2O；

[0033] 步骤106，分离反应完成后的所述提钒尾渣与所述酸溶液。

[0034] 本发明提供的钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，对于以Na2O计的钠含量的质量百分比在0.2%以上的提钒尾渣，在常压设定温度下操作，不仅易于操作而且安全性好，可实现钒钛磁铁矿提钒尾渣中钠的高效脱除，满足直接应用于高炉炼铁的要求，有效避免了烧结矿还原粉化、引起球团矿异常膨胀、破坏高炉内衬，最终导致料柱透气透液性下降，煤气流分布失调的问题，可有效提高高炉的炼铁良率和使用寿命，并实现了提钒尾渣的资源化利用。

[0035] 应当指出：钒钛磁铁矿提钒尾渣中的钠盐和其他难溶水的物质是相互混合成块状存在的，本申请采用特定浓度的酸溶液可将块状的钒钛磁铁矿提钒尾渣中的钠盐（全部或大部分）反应溶解或直接溶解，而少量溶解其他物质（可以理解为酸将外层Fe2O3反应掉，则2- 3+
内部的Na2CO3中的CO3 最终与Fe 相结合，分离后最终仍以Fe2O3形式存在，然而，其中的+
Na则被溶解去除）；其中，Na2O包含Na2CO3、NaOH、Na2O等，均用Na2O进行表示（如Na2CO3等效成Na2O和CO2），而并非特指单一的Na2O物质。

[0036] 其中，所述提钒尾渣为所述钒钛磁铁矿采用钠化焙烧-水浸提钒工艺提钒后所产生的尾渣。

[0037] 本发明的一个实施例中，如图2所示，所述钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法还包括：

[0038] 步骤108，对分离后的所述提钒尾渣进行洗涤；从而充分去除分离后的提钒尾渣中的钠的含量，使分离后的提钒尾渣中的钠溶解于洗涤液中以随洗涤液去除。

[0039] 优选地，所述步骤108中，在20～80℃下对分离后的所述提钒尾渣进行水洗涤，且进行洗涤的所述水与所述提钒尾渣的体积质量比为0.5～2L:1kg；以实现使用少量水进行+洗涤而快速除去分离后的提钒尾渣中的大部分Na的目的。

[0040] 本发明的一个实施例中，所述步骤102中，所述酸溶液的所述设定浓度（为质量浓度）为0.2～2%；所述酸溶液与所述提钒尾渣的体积质量比为4～10L:1kg；则可避免大量除去分离后的提钒尾渣中的其他物质（如：Fe2O3）。

[0041] 较好地，所述酸溶液为硝酸溶液、盐酸溶液或硫酸溶液等。

[0042] 其中，所述步骤104中，所述设定温度为60～95℃，所述设定时间为10～60min；在60～95℃的温度范围内酸溶液与提钒尾渣可快速反应，能够缩短反应的时间，以有效提高除钠效率。

[0043] 本发明再提供一钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法的实施例，具体为：

[0044] 混合：向酸溶液中加入提钒尾渣，其中，酸溶液的浓度为0.2～2%（即：酸溶液的质量浓度），酸溶液与提钒尾渣的体积质量比为4～10L:1kg；

[0045] 反应：使酸溶液与提钒尾渣在60～95℃温度范围内反应10～60min；

[0046] 分离：分离反应完成后的提钒尾渣（为固体）和酸溶液（此时，溶液中已无H+）；

[0047] 洗涤：在20～80℃对分离后的提钒尾渣（固体）进行水洗涤，进行洗涤的水与提钒尾渣的体积质量比为0.5～2L:1kg。

[0048] 以下结合具体数值的实施例，对按照本发明所述对钒钛磁铁矿提钒尾渣进行脱钠的方法来进行进一步说，可进一步理解本发明所述的方法，并可对本发明所述的方法进行验证：

[0049] 本发明提供了钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的一实施例为：将Na2O的质量与提钒尾渣的质量百分比为3.0%的提钒尾渣与浓度为1.5%的酸溶液混合，且酸溶液与提钒尾渣的体积质量比为7L:1kg，并使二者在80℃反应40min；待反应完成后分离出提钒尾渣，并采用50℃的水对分离出的提钒尾渣进行洗涤，且进行洗涤的水与提钒尾渣的体积质量比为1.5L:1kg；待洗涤完成后测得提钒尾渣中Na2O的质量百分比为0.17%（小于0.2%）。

[0050] 本发明提供了钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的另一实施例为：将Na2O的质量与提钒尾渣的质量百分比为5.0%的提钒尾渣与浓度为2%的酸溶液混合，且酸溶液与提钒尾渣的体积质量比为10L:1kg，并使二者在95℃反应60min；待反应完成后分离出提钒尾渣，并采用80℃的水对分离出的提钒尾渣进行洗涤，且进行洗涤的水与提钒尾渣的体积质量比为2L:1kg；待洗涤完成后测得提钒尾渣中Na2O的质量百分比为0.18%（小于0.2%）。

[0051] 本发明提供了钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的再一实施例为：将Na2O的质量与提钒尾渣的质量百分比为2.5%的提钒尾渣与浓度为0.2%的酸溶液混合，且酸溶液与提钒尾渣的体积质量比为4L:1kg，并使二者在60℃反应10min；待反应完成后分离出提钒尾渣，并采用20℃的水对分离出的提钒尾渣进行洗涤，且进行洗涤的水与提钒尾渣的体积质量比为0.5L:1kg；待洗涤完成后测得提钒尾渣中Na2O的质量百分比为0.16%（小于0.2%）。

[0052] 上述三实施例处理后的提钒尾渣均可直接应用于高炉炼铁，能够避免烧结矿还原粉化、引起球团矿异常膨胀、破坏高炉内衬，最终导致料柱透气透液性下降，煤气流分布失调等问题，能够提高高炉的炼铁良率和使用寿命，实现了提钒尾渣的资源化利，且炼制成的铁制品性能优良，并验证本发明所述的方法是有效的，可实现本发明的发明目的。

[0053] 综上所述：本发明提供的钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，在低温常压下操作，不仅易于操作而且安全性好，可实现钒钛磁铁矿提钒尾渣中钠的高效脱除，且经处理后获得的钒钛磁铁矿提钒尾渣中以Na2O计的钠含量在0.2%以下，可直接应用于高炉炼铁，有效避免了烧结矿还原粉化、引起球团矿异常膨胀、破坏高炉内衬，最终导致料柱透气透液性下降，煤气流分布失调等问题，有效提高了高炉的炼铁良率和使用寿命，并实现了提钒尾渣的资源化利用。

[0054] 在本说明书的描述中，术语“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0055] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。