[发明专利]一种钒铬废渣资源化利用方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种钒铬废渣资源化利用方法。

背景技术

钒铬废渣，是钒渣提钒生产工艺产生的氨氮废水，经还原、中和等过程沉淀出的污泥状固体废弃物。其主要成分为：Cr₂O₃，V₂O₅，Fe₂O₃，水分及其他杂质元素，包括钠、硅、硫、磷、钙等。

钒铬废渣中铬、钒元素既是危害巨大的环境污染物，又是宝贵的矿产、战略资源。一旦堆存或排放，必然产生极其严重的环境危害和资源浪费。此类钒铬废渣因其成分复杂、有价元素均处于低价态等原因，一直被公认为难于处理的固体废弃物，当前处理主要途径有以下两种：

第一种方式是对钒铬废渣中的有价元素进行分步提取。专利申请号201310677718.X公开了一种钠盐焙烧提取该类废渣中钒、铬的方法，同通过焙烧可使废渣中钒、铬的浸出率达到90%以上，但该方法存在浸出液钒、铬元素难于分离，生产过程中化学药剂加入量过大，生产成本高、产出废水处理困难，易造成二次污染等问题。

第二种方式是将钒铬废渣经初步处理后，作为添加剂直接返回炼钢系统。专利公开号CN 103131852A公开了一种将含钒铬污泥烘干后加入有机粘结剂和碳化硅粉末，制得含钒铬污泥球，返回炼钢LF炉精炼工序，利用LF炉将含钒铬泥球中钒铬元素还原后进行钢水微合金化的方法。该方法具有处理成本低、钒铬元素有效利用率较高等优点，但由于钒铬废渣中除钒、铬有益元素外，还含有硅、硫、磷等大量炼钢有害元素，上述方法不可避免的将这些有害元素引入炼钢系统，严重影响微合金钢质量。

发明内容

本发明针对当前处理钒铬废渣的各种工艺中存在处理成本高、有价元素利用率低、存在二次污染风险、有害元素危害微合金钢质量等问题，提供一种钒铬废渣的资源化利用方法，该方法能实现有价金属元素的综合性应用。

为解决上述技术问题，本发明一种钒铬废渣资源化利用方法采用下述工艺步骤：

（1）干燥压球：所述的钒铬废渣于300-450℃下干燥脱水，控制其含水量小于5%后，在20-22Mpa压力下压制成球料，即生团球；

（2）三期还原：将生球团、还原剂、氧化钙分三期依次加入至合金炉中，每期加入生球团：还原剂：氧化钙质量比为100～150:60～80:120～170，在电弧加热下保持1500～1800℃，反应2.5～4h；加一期料前先在电炉底部铺加生球团；通电后加入一期混合原料，熔化完全后加入还原剂还原，冶炼出贫渣后顺序加入二、三期物料，并还原即可得到钒铬铁合金。

本发明所述步骤（1）球料密度2.0～3.5g/㎝³。

本发明所述步骤（2）中所述的还原剂分别为硅质还原剂和碳质还原剂，其中硅质还原剂为硅铁合金与硅铝铁合金的混合物，其硅铁合金与硅铝铁合金加入的质量比例为：20:1～50:1；碳质还原剂为焦丁，硅质还原剂与碳质还原剂加入的质量比为：3：1～5：1。

本发明所述步骤（2）中加一期料前铺加生球团的量为500～1000㎏。

本发明所述步骤（2）中一期投料前，需加入铁质料引弧，加入量为50～100㎏；所述的铁质料引弧为碎铁屑、废钢、铁粉中的任意一种或几种。

本发明所述步骤（2）中硅质碳质还原剂加入的顺序为：硅铁合金、碳质还原剂、硅铝铁合金。

本发明所述步骤（2）中贫渣含铬、钒含量均低于0.5%。

本发明所述步骤（2）中钒铬铁合金主要化学成分为：V：20～40%，Cr：20～40%，Fe：20～40%，Si≤2.5%，S≤0.20%，P≤0.10%，余量为不可避免的杂质。

本发明所述步骤（1）中钒铬废渣主要化学成分为：Cr₂O₃ 8～21%，V₂O₅:7～28%，SiO₂：3～4%，Fe₂O₃10～29%，水分含量为30%～60%。

本发明的反应原理如下：在高温下，钒铬废渣中的低价钒、铬化合物被还原剂硅铁及硅铝铁还原，形成钒铬铁合金，反应式如下：

3CaO + 2V₂O₃ + 3FeSi → 3FeV + 3CaO•SiO₂