[发明专利]钒渣的综合利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及钒渣的综合利用方法，属于资源回收领域。

背景技术

钒是一种重要战略价值的元素，它具有质地坚硬，熔点高，无磁性，韧性好等优点，同时作为合金添加剂，具有超强的晶粒细化和沉淀强化效果，因此被广泛应用于钢铁工业，航空航天工业，以及医疗，电池等领域。作为目前提钒最主要的工业原料，转炉钒渣元素组成较为复杂，有价元素含量不高，化学结构较为稳定，一般只能通过强化氧化、焙烧等手段以破坏钒渣中致密的钒铁尖晶石结构才能够有效回收钒渣中的钒。目前，以钒渣为原料的提钒工艺中，主要采用焙烧-浸出工艺，经焙烧后的原料，渣中的钒转变为高价态水溶性或酸溶性钒酸盐，使渣中有价元素易于浸出。但是传统工艺焙烧过程易产生有害有毒气体，污染大气环境；需要使用沸腾炉或回转窑等设备，工艺流程长，物料消耗大；同时在钒渣资源综合利用方面还存在缺陷。随着全球对环境保护和提高资源有效利用的重视，及湿法冶金强化浸出技术的快速发展，焙烧-浸出工艺的劣势逐渐显现。

同时，转炉钒渣中除钒外，还包括锰、钛等有价元素，综合利用固体钒渣中有价元素的技术和方法并没有得到较为透彻的研究和应用。随着近年来石煤酸浸提钒工艺在国内得到较为普遍的应用，使得以转炉钒渣为提钒原料的相关工艺研究逐渐走入成熟，采用无焙烧直接酸浸工艺提钒的方法理论可行性已得到验证。通过对转炉钒渣进行氧压酸浸，使得钒渣中的钒、铁、锰等有价元素被浸出，进入浸出液；同时钛不浸出或少量浸出而留在浸出渣中形成富钛渣，这对转炉钒渣中有价元素的综合利用提供了较为适宜的环境体系。

由于氧压酸浸过程离子选择性不强，大部分有价金属均进入到酸浸液中，沉淀法和重结晶法这些传统工艺不适合处理这类杂质含量高，种类多的浸出体系。目前对于酸浸液中钒的提取主要采用离子交换法和溶剂萃取法，其中以溶剂萃取法最为常见。溶剂萃取一方面能够使低浓度钒得到富集，另一方面使酸浸液中钒与杂质分离。现行萃取法通常是以磺化煤油作为有机溶剂，按照萃取剂的选择性萃取和萃取能力，添加一种或者两种萃取剂及萃取促进剂。可从酸性溶液中萃取钒的萃取剂有胺类萃取剂和酸性磷类萃取剂。其中胺类萃取剂多用于萃取V(Ⅴ)，酸性磷类萃取剂既可以萃取V(Ⅳ)，又能萃取V(Ⅴ)，且在酸性条件下对V(Ⅳ)的萃取能力强于V(Ⅴ)。

从本世纪初开始，针对转炉钒渣焙烧-浸出提钒工艺存在的一些缺陷：(1)工艺流程长，物料消耗量大；(2)产生大量工业废气，污染大气环境；(3)钒渣资源综合利用效果较差。催生并促进了钒渣无焙烧浸出技术的发展。

(1)英国专利(申请号1394024)中报道了利用盐酸或硫酸进行焙烧-酸浸提钒工艺，将酸浸液pH值调至1.6～1.9，然后进行水解沉钒，其沉淀物烧制氧化钒产品纯度93.5％，水解沉钒效果不佳，杂质较多；

(2)中国专利200510032012.3“一种从钒矿石中提取五氧化二钒的方法”提供了一种含钒矿石钙化焙烧-稀酸浸取-钒液净化-离子交换-热解脱氨生产五氧化二钒的工艺。该工艺对于含钙较高的原料有较好的浸出效果，但是焙烧过程复杂，工艺流程长，生产过程中产生大量有害气体，污染环境；

(3)中国专利201010514573.8“一种利用含钒钛转炉渣的湿法提钒方法”采用无焙烧氧压浸出技术，然后对浸出液进行离子交换得到较为纯净的含钒交换液，NaOH解吸，沉钒，煅烧，得到V₂O₅，但是钒总收率不高；

(4)中国专利201410290331.3“转炉钒渣的提钒方法”提供了一种采用无焙烧常压浸出-萃取-反萃的提钒技术，经过四级错流萃取，三段工艺钒总收率达到95％以上，但是该工艺浸出液以及萃取液在进行下一步之前必须经过预处理，同时钒的价态控制较为严格，处理相对复杂；

(5)中国专利20060048733.8“在压力场下从转炉炼钢提钒渣中氧化转化浸出钒的方法”公开了一种在压力场氧化气氛条件下，对炼钢转炉钒渣不经过焙烧的氧压浸出技术提钒，采用50％～98％浓硫酸破坏钒渣中坚硬的钒铁尖晶石结构，避免添加氟盐助熔产生的强烈腐蚀性产物，是一种低污染的处理方法，但仍存在很多不足之处。

因此，寻找一种低污染、高效率的无焙烧-浸出工艺的钒渣提钒及综合利用回收钒、钛、锰的方法，尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钒渣的综合利用方法。

本发明钒渣的综合利用方法，包括如下步骤：

a、氧压酸浸：在0.4～0.6MPa氧压下，将钒渣中加入硫酸、搅拌、过滤，得浸出液和浸出渣；