[发明专利]一种控制添加剂粒径来实现钒渣高效提钒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过控制添加剂粒径来实现钒渣高效提钒的方法，属于提钒技术领域。具体说来，本方法采用合理的添加剂粒径及工艺参数，通过钠化焙烧和水浸处理，将钒渣中的水不溶性钒转化为水溶性的钒酸盐并得到含钒浸出液，达到高效提取钒渣中钒元素的目的。

 

背景技术

钒是一种重要的有价金属元素，由于其优异的抗拉强度、硬度以及抗疲劳强度等物理性质，广泛应用于钢铁、有色金属、化学化工及电子等行业，在国民经济和人们日常生产生活中发挥着积极重要的作用。

用于提钒的原料有很多，这其中储量最丰富、应用最广泛的当属钒钛磁铁矿，世界上钒年产量的88%是从钒钛磁铁矿中获得的。从钒钛磁铁矿中回收钒，常用的方法是将钒钛磁铁矿经高炉或者电炉冶炼得到含钒铁水，通过选择性氧化铁水，使钒氧化后进入炉渣，这种具有一定钒含量的渣即所谓的钒渣。

钒渣是由十多种化合物组成的一种炉渣。化学分析表明，钒渣中主要的化学成分包括FeO、SiO₂、V₂O₃、TiO₂、MnO和MgO。除此之外，还含有少量的CaO、Cr₂O₃以及Al₂O₃。由于提钒原料及含钒铁水提钒工艺的不同，不同企业生产得到的钒渣成分不一。

从钒渣中提取钒是目前最为主要的提钒方法，具有代表性的钒渣提钒工艺有以下几种：钠化焙烧提钒法、钙化焙烧提钒法、酸浸萃取提钒法和酸浸离子交换树脂提钒法等。其中，应用最为广泛的当属钠化焙烧水浸提钒法。

在钠化焙烧水浸提钒工艺条件下，钒渣经过破碎除铁等预处理后与适量的添加剂混合均匀并入炉焙烧。焙烧是在氧化性气氛下进行的，在焙烧过程中，钒渣中低价态的钒通过氧化转化为+5价的钒化合物并与添加剂发生反应生成水溶性的钒酸盐，添加剂除了与钒渣中的钒反应外还能和其他的杂质成分部分反应。钒渣经过氧化焙烧后的物料称为熟料，描述焙烧过程的好坏主要通过“焙烧转化率”来衡量，焙烧转化率是指焙烧过后熟料中可溶性钒的量占全部钒量的比例。浸出过程主要是用水和焙烧过后的熟料接触，使钒进入溶液从而和大部分的难溶杂质分离，得到含钒浸出液。浸出的效果通常用浸出率来表示，即浸出过程中进入溶液的钒与焙烧时转化的钒的百分比。

在钒渣钠化焙烧过程中，添加剂起着至关重要的作用，是不可或缺的。一般情况下，添加剂的主要作用是与钒渣反应形成可溶性钒化合物，进一步研究表明其对钒渣的氧化速度也有着重大的影响。钒渣中钒的氧化反应属于区域反应，反应发生在固体界面上，反应速率与反应物的粒径密切相关，增大添加剂与钒渣之间的接触面积能够有效改善焙烧条件以及提高钒的氧化率。这种添加剂与钒渣之间的接触面积可通过改变二者的粒径大小来进行调整，而目前研究者一般通过研究钒渣的粒径来获得好的钒渣反应动力学条件，对于添加剂粒径的研究尚未见有报道。

众所周知，添加剂的配入量也是影响着钒渣焙烧转化率的重要因素之一。配入量过少时，钒渣氧化焙烧反应不充分，焙烧转化率低；配入量过多的话，添加剂会与钒渣中的杂质成分反应生成大量的低熔点物质，并在高温焙烧下产生大量的液相，导致焙烧物料出现粘结、包裹甚至烧结等生产故障，同样影响钒的焙烧转化率。

针对上述问题，基于不同的钒渣，研究者们往往通过优化焙烧过程的工艺参数，如钒渣的粒径、添加剂的用量、焙烧温度和焙烧时间等来获得合适的工艺条件从而达到较高的钒提取率。然而这种通过优化工艺参数来提高钒浸出率的方法并不能提高添加剂的利用效率，也不能从根本上减少添加剂的用量，降低生产成本。在实际的生产过程中，由于钒渣中存在着一些能与添加剂反应的杂质成分，添加剂的加入量往往都是需要过量的。而且，若钒渣与添加剂混料不够均匀，也会引起局部添加剂含量过高，导致生产率低下，对生产带来不利影响。另外，如何在不影响焙烧转化率的条件下又能适当降低添加剂的用量，降低生产成本，这些都是值得研究者考虑的问题。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种通过控制添加剂粒径来实现钒渣高效提钒的方法。本方法能够减少添加剂结块现象，混料更均匀，提高添加剂的利用效率及钒渣的焙烧转化率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：