[发明专利]一种钒渣的综合利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钒渣的综合利用方法，属于冶金技术领域。

背景技术

南非、俄罗斯和中国是世界产钒大国和出口大国，欧盟、日本和美国是主要进口国。据预测，在未来10年间全球可提供钒（折合五氧化二钒）10万吨/年的市场空间。预计从2011年到2020年间，世界钒需求量将保持持续增长趋势，年增长率4.3%左右。钒通常以含钒矿物或类质同相的形式存在，这使钒不能象铜铅锌等有色金属那样，通过机械选矿的方法得到钒精矿，故现有的提钒工艺中，处理的矿石和/或废渣品位都较低，因此找到一条适合对低品位钒矿石和/或废渣的处理工艺更具有现实意义。

四川攀枝花、河北承德及安徽马鞍山等地都有大量的废弃钒渣，每年排放近120万吨，这些钒渣中钒含量普遍较低，一般为 2％左右，大部分存在于钒钛酸钙中，是提钒的主要对象，由于含有近40％的CaO而较其它钒矿难以提取。

专利申请号为200710202445.8的技术采用钙化焙烧—硫酸浸出工艺，以CaCO₃作为钙源添加剂，对钒渣进行焙烧，并以硫酸浸出焙烧后产物中的钒。但该工艺存在如下缺点：⑴有新的废弃与新的污染，造成了部分矿物资源的流失；⑵浸出时间长，且耗酸量较大，每产出1t五氧化二钒要消耗81t硫酸，目前尚无法回收利用；⑶工艺过程中有二氧化硫挥发，会产生较严重的空气污染及操作人员中毒等问题；⑷加热条件下硫酸具有强腐蚀性，对设备腐蚀严重，生产上不安全。

钠化焙烧提钒是含钒原料提钒应用较多的工艺，其基本原理是：以食盐或苏打等钠盐为添加剂，通过焙烧将多价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐： 4NaCl+2V₂O₅+O₂=4NaVO₃+Cl₂

再对钠化焙烧产物直接水浸，可得到含钒及少量铝杂质的浸取液，后加入铵盐(酸性铵盐沉淀法)制得偏钒酸铵沉淀，经焙烧得到粗五氧化二钒。再经碱溶、除杂并用铵盐二次沉钒得偏钒酸铵，焙烧后可得到纯度大于98%的V₂O₅。也可用硫酸浸渍焙烧产物：

2NaVO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+ V₂O₅

分离得到粗V₂O₅，后经碱溶、除杂并用铵盐二次沉钒得偏钒酸铵，经焙烧可得高纯五氧化二钒。钠化焙烧提钒法工艺相对成熟、操作简单，早期投入小，因对钒选择性强、回收率高，一直是我国从原矿中提钒的主要方法。但由于钠化焙烧时产生大量Cl₂、HCl及SO₂等有毒气体，随着全球对环境的保护和提高资源有效利用的重视，寻找新的低污染、高效率的提钒工艺已成为全球钒冶炼工业中一个亟待解决的问题。

发明内容

发明目的：本发明提供一种钒渣的综合利用方法，其目的是解决以往利用钒渣提钒方法中所存在的高污染、低效率和不安全的问题；本发明从钒渣中获取五氧化二钒和氧化铁。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种钒渣的综合利用方法，其特征在于按以下步骤进行：

⑴破碎和粉磨：将钒渣经破碎和粉磨得到直径70～170μm的粉末；

⑵混料：将钒渣粉末与硫酸铵和硫酸铵钾混合均匀，物料混合按重量百分比为钒渣粉末：硫酸铵：硫酸铵钾=1:5～12:2～5；

⑶熔融：将上述混匀的物料升温至270～440℃并保温10～45min，得到块状固体和氨气；

⑷溶解和过滤：将上述所获块状固体置于浓度为0.1～0.3mol/L的EDTA的水溶液中溶解，使块状固体中的铁与EDTA发生螯合反应，形成稳定的螯合物，且EDTA与块状固体中的铁的摩尔比为0.5～1.1:1，然后过滤得到滤液和残渣，残渣为铁水泥；

⑸钒的沉淀：向上述的滤液中通入步骤⑶得到的氨气，并控制pH为1.3～2.7，温度为40～80℃，使滤液中的钒沉淀，并在220～360℃灼烧30～150min，得到五氧化二钒；

⑹氧化铁的制备：向钒沉淀的母液中通入步骤⑶得到的氨气，调节pH为6.8～7.5，并将母液在400～520℃灼烧30～60min，获取氧化铁；将灼烧过程中产生的气态物质冷却，得到硫酸铵和硫酸铵钾混合物，该混合物循环到步骤⑵进行再利用。