[发明专利]一种液相氧化分解钒渣的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钒渣提钒的生产方法，特别涉及一种液相氧化分解钒渣同步提取钒、铬的方法。

背景技术

钒是一种重要的战略金属，在冶金、航天和化工部门有着广泛用途。钢铁工业中由钒钛磁铁矿生产的钒渣是提钒的主要原料。钒钛磁铁矿在高炉中或直接还原流程生产的含钒生铁，在铁水氧化吹钒过程中，使钒氧化后进入炉渣，得到含钒量较高的钒渣。钒钛磁铁矿中一般含铬，在转炉吹钒过程中，因钒、铬性质相近，铬随钒一并氧化进入渣相。

钒渣钠化焙烧提钒工艺为钒渣提钒传统工艺，其基本原理是以食盐或苏打为添加剂(中国专利CN101215005A，CN1884597A、CN86108218A)，通过高温钠化氧化焙烧(750-850℃)，将钒渣中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，经铵盐沉淀和还原焙烧后，获得钒的氧化物产品。该工艺的主要不足为：(1)如果采用食盐作为添加剂，在高温钠化焙烧过程中会产生有害的HCl、Cl₂等侵蚀性气体，污染环境；(2)钒回收率低，经多次焙烧后钒的回收率仅为80％；(3)钒渣中伴生的铬不能回收利用，同时提钒尾渣因含铬导致环境污染严重；(4)焙烧温度高(750-850℃)，且需多次焙烧，能耗较高。

最近报道的钙化焙烧钒渣工艺(CN101161831A)是将钙化合物作为熔剂添加到钒渣中造球、高温焙烧(600-950℃)，使钒氧化生成不溶于水的钒的钙盐，再用酸将其浸出进入浸出液，进而制取钒氧化物等钒产品。此法不会产生HCl、Cl₂等有害气体，焙烧后的浸出渣不含钠盐，有利于综合利用。但钙化焙烧提钒工艺对焙烧物有一定的选择性，钒的回收率不足80％，高温焙烧，能耗较高，且钒渣中伴生的铬资源仍不能同步利用。

发明内容

本发明的目的是克服现有钒渣钠化焙烧提钒生产方法中存在的钒回收率低、钒渣中伴生的铬不能同时回收利用，并且在生产过程中有含氯气体排放污染环境，以及焙烧温度高和能耗高的不足，从而提供一种在相对低温情况下，采用液相氧化分解钒渣的方法，为实现后续工艺从钒渣中同步提取钒、铬提供了条件，该方法在常压下操作，且安全性好，达到钒渣资源的高效、清洁利用。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的液相氧化分解钒渣的方法，包括以下步骤：

1)首先配制反应物料：称取钒渣、NaOH、NaNO₃，其中，NaOH与NaNO₃质量比为0.2∶1-4∶1，NaOH和NaNO₃总量与钒渣的质量比为2.5∶1-6∶1；

2)液相氧化反应：将步骤1)称好的NaOH与NaNO₃置于常压反应釜中，升温至330-480℃生成NaOH-NaNO₃熔盐，再把称好的钒渣加入到NaOH-NaNO₃熔盐中，然后通入氧化性气体，在330-480℃下进行液相氧化反应，反应0.5-6小时后得到反应浆料；其中，钒渣中的低价钒被氧化成五价钒，生成钒酸钠，同时三价铬被氧化为六价铬，生成铬酸钠；

3)反应浆料稀释：将步骤3)中生成的反应浆料用稀释剂稀释，稀释至料液氢氧化钠浓度为100-500g/L，得到含氢氧化钠、硝酸钠、钒酸钠、铬酸钠以及尾渣的混合浆料；

4)过滤分离：将步骤3)得到的混合浆料在80-130℃进行过滤分离，得到尾渣和含有钒、铬的水溶液。

在上述技术方案中，所述钒渣为由钒钛磁铁矿经高炉或直接还原流程生产的含钒(铬)生铁(水)，再在高温条件下以氧气或空气为氧化介质采用摇包提钒、铁水包提钒、及各种顶吹复吹转炉提钒等生产过程形成的钒渣。

在上述的技术方案中，所述的稀释剂为0-400g/L的氢氧化钠溶液或水。

在上述的技术方案中，在步骤2)中所述的氧化气体是空气、氧气或空气、氧气以任何体积比例混合的混合气体。

在上述的技术方案中，在步骤2)中所述的氧化性气体的流量控制在0.2-1L/min。

本发明的方法与现有技术相比具有以下优点：

1.本发明在NaOH-NaNO₃熔盐体系中采用液相氧化法分解钒渣的方法，其反应温度为330-480℃，比传统钠化焙烧工艺使用的温度降低300℃以上，与最近报道的钙化焙烧钒渣工艺(CN101161831A)相比，反应温度降低220-500℃；因此大大地节约了能耗；