[发明专利]一种钒渣铵盐浸取制备偏钒酸铵的方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属冶金领域，尤其涉及一种钒渣铵盐浸取制备偏钒酸铵的方法。

背景技术

钒是一种有色金属，是“现代工业的味精，是十分重要的战略资源。以其优良的合金性能和催化性能，被广泛地应用于冶金、国防、化工、机械、电子、汽车、铁路及轻工等领域，85%的钒被钢铁行业消耗。

钒钛磁铁矿是世界钒资源的主要矿物，世界上钒产量的88%是从钒钛磁铁矿中获得。我国钒钛磁铁矿资源储量丰富，主要分布在攀枝花、承德和马鞍山地区。钒钛磁铁矿中钒、钛、铬、铁等多金属共生，具有很高的资源利用价值。钒渣是由钒钛磁铁矿冶炼成铁水，再氧化吹炼得到的钒含量较高的炉渣，钒渣是我国目前提钒的主要原料。

从钒渣中提钒的传统工艺为钠化焙烧—水浸法。其主要原理是以碳酸钠、氯化钠或者硫酸钠等钠盐作为添加剂，在700～900℃焙烧，过程中各种物相分解以及低价态组份氧化成高价钛组份，其中钒被氧化成五价并与钠形成钒酸钠，水浸钒焙砂得到偏钒酸钠溶液，根据溶液杂质含量情况进行蒸发浓缩，加铵盐沉偏钒酸铵，或调整溶液pH至酸性水解沉钒以及沉多钒酸铵，再碱溶粗钒，得到高浓度钒溶液，加铵盐沉偏钒酸铵，最后煅烧偏钒酸铵，可制得高纯度五氧化二钒产品。钠化焙烧水浸提钒方法主要问题是焙烧产生氯气、二氧化硫等环境污染问题，以及后续工艺流程长，废水中有大量芒硝，废水处理能耗较大。

为了解决这些问题，目前常见方法还有钙化焙烧-酸浸或者碳酸化浸出提钒方法，该方法是焙烧时加入钙源，生成钒酸钙，再利用碳酸钙以及硫酸钙的溶度积小于钒酸钙，采用硫酸化或者弱碱性碳酸化浸出，比如CN101161831A，CN103305684A，CN103305706A等。但是钙化焙烧也有钒回收率较低，通常需要较高的焙烧温度等问题。

从钒渣中提钒的其它方法还有湿法提钒工艺。如CN101412540A公开了一种酸浸提钒的工艺，将钒渣用强酸浸取，萃取富集钒，反萃得到高浓度钒溶液，但酸浸液中各种金属杂质较多，酸性废水处理困难等缺点。强碱浸出一般是在高温高压条件下，比如CN102127655A，CN102127655A，其中，碱可以得到循环使用，蒸发结晶得到正钒酸钠产品，然而，强碱浸出主要问题是硅、铝等杂质含量较高，钒酸钠产品纯度不高，且正钒酸钠只是中间产品。湿法提钒虽然避免了高温焙烧过程，但依然存在沉钒废水和芒硝副产物产生量大等问题。

发明内容

为避免现有提钒技术的不足，本发明的目的在于提供一种钒渣氧化焙烧后铵盐浸取提钒并制备偏钒酸铵的方法，它具有钒浸出率高，浸液杂质含量少，工艺流程短，操作简单，成本低，能简化提钒后续操作，清洁无污染的特点。

为达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种钒渣铵盐浸取制备偏钒酸铵的方法，包括以下步骤：

（1）钒渣预氧化得焙砂；

（2）将步骤（1）所得焙砂用铵盐水溶液浸出，液固分离；

（3）将步骤（2）分离后的液体冷却结晶并分离，得到偏钒酸铵晶体。

作为优选技术方案，本发明所述的方法，所述钒渣经破碎、球磨、筛分。

优选地，所述筛分后的粒度小于74μm。

优选地，所述预氧化的温度为600～1000℃，例如为610℃、660℃、698℃、701℃、731℃、750℃、780℃、828℃、850℃、910℃、960℃等，优选为700～900℃，更优选800℃；所述预氧化的时间为0.5～5h，例如为0.6h、1h、1.6h、2.1h、2.7h、3.5h、4.3h等，优选为1～4h，更优选2～3h。

优选地，所述预氧化的气氛为空气、氧气、臭氧中的一种或两种以上的混合。

本发明的预氧化温度和气氛下，可以以较低的能耗，获得更好的预氧化效果（尽可能多的低价钒被氧化成五价钒），从而在铵盐浸取过程中获得更高的浸出率。

作为优选技术方案，本发明所述的方法，步骤（2）所述的铵盐为碳酸铵、碳酸氢铵、氨水、硫酸铵、氯化铵、硝酸铵中的一种或者两种以上的混合，优选为碳酸铵、碳酸氢铵、氨水中的一种或者两种以上的混合，更优选为碳酸氢铵和/或碳酸铵。本发明的方法选择铵盐作为浸出剂可以直接得到偏钒酸铵，煅烧分解后即得到五氧化二钒产品，流程短，能耗低，成本低。

优选地，所述铵盐的浓度为30～300g/L，例如为31g/L，50g/L，74.8g/L，90.9g/L，150g/L、250g/L、295g/L等，优选为60～200g/L，更优选75～150g/L。