[发明专利]还原并提取酸浸提钒尾渣中铁组分的方法

说明书

技术领域

本发明涉及提钒尾渣回收利用领域，尤其涉及一种还原并提取酸浸提钒尾渣中铁组分的方法。

背景技术

酸浸提钒尾渣是一种来自钢铁企业的固体废物，矿物组成复杂、年产量大，露天堆积不仅侵占大量土地，还给周围土壤和水环境造成严重污染。酸浸提钒尾渣中铁含量超过30％，有较高的回收利用价值。但因为矿物学组成复杂，人们对其中提取铁的技术很少关注。近年来，随着中国钢铁工业发展对铁矿资源需求量的增加和铁矿资源价格的上涨，提钒尾渣作为二次铁矿资源利用的价值逐渐引起了人们的关注。从提钒尾渣中分离提取铁不仅对冶金二次资源有效利用具有重要意义，更是建设资源节约型社会的现实体现。

对酸浸提钒尾渣开发利用主要集中在以下几个方面：一是将酸浸提钒尾渣进行二次提钒，目前研究主要集中在常压或加压酸浸提钒工艺；二是酸浸提钒尾渣经过热处理和改性可以作为远红外涂料的填料，替代钴系列黑色颜料；三是利用提钒尾渣具有较高的光热吸收率、红外辐射率和较高的光热转换效率等特性，将提钒尾渣煅烧制黑色陶瓷材料。

北京科技大学杨惠芬教授研究了以承德钢铁集团有限公司的碱性提钒尾渣为原料，采用直接还原～磨矿磁选的工艺，提钒尾渣直接还原制备金属铁粉的最终产品指标为：铁粉品位90.31％，铁的回收率为91.98％。原渣中有97.87％的TiO₂富集于磁选后的渣相中，获得的渣相中TiO₂质量分数高达14.04％，可作为进一步回收TiO₂的原料使用。

承德钢铁集团有限公司杜维玲和陈华研究了碱性提钒钒尾渣返回高炉流程的资源化利用，考虑到提钒尾渣含有的碱金属对高炉的影响，只要其配加量控制在吨矿配加20kg提钒尾渣，配加后其机烧矿转鼓指数提高了0.6％，效果明显。按照每年30万吨提钒尾渣配加，可炼铁9.3万吨，提取五氧化二钒2300吨，累计创造效益约7829万元。

虽然上述几种方法均对提钒尾渣中的铁组分进行了不同程度的利用，但工艺过程均存在不同程度的污染、总回收率偏低等问题。同时现阶段公开文献大多数针对的提钒尾渣均是钒渣经钠化焙烧提钒后的碱性提钒尾渣，未涉及酸性提钒尾渣的利用。此外上述技术中，铁组分成核及长大效果一般，影响了铁组分的回收率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够回收利用酸浸提钒尾渣中铁组分，并且回收利用率高的还原并提取酸浸提钒尾渣中铁组分的方法。

为解决上述问题采用的技术方案是：还原并提取酸浸提钒尾渣中铁组分的方法包括如下步骤：

A、在常温常压下，将酸性提钒尾渣、无烟煤和铁粉混合均匀形成混合原料，混合原料中酸性提钒尾渣、无烟煤和铁粉的重量之比为：90～93：7.5～8.5：0.5～1；

B、将混合原料放入压制设备压制成焙烧样品；

C、将焙烧样品放入具有氮气保护气氛的竖式焙烧炉内进行高温改性直接还原，还原后得到还原样品；

D、将还原样品磨碎得到磨碎样品，将磨碎样品磁选得到金属铁。

进一步的是：酸性提钒尾渣是指钒渣钙化焙烧后的钒渣熟料经硫酸浸出后的酸性滤渣，其氧化铁含量在32～40％之间、TV含量小于1％。

进一步的是：步骤B中，混合原料在40MPa压力条件下进行压制，焙烧样品为圆柱形，焙烧样品的直径为3cm，高度为0.3cm。

进一步的是：步骤C中，高温改性直接还原的工艺参数为：还原温度为1150℃，还原时间为1.5小时，氮气流量为2L/min，氮气纯度大于99％。

进一步的是：步骤D中，磨矿浓度为60％～70％；粒度小于0.074mm的磨碎样品占比为85～90％；磨碎样品在磁场强度为70kA/m条件下进行磁选。

本发明的有益效果是：1、在传统直接还原的工艺基础之上，创新性的加入了铁粉；铁粉作为形核剂，促进了铁组分的长大，利于铁组分回收利用。

2、工艺过程真正实现了清洁提铁，整个提铁工艺清洁环保、物料闭路循环、没有大量废水与废气的产生。

4、产品可直接作为炼钢原料，大大缩短了从铁矿石加工成钢材的工艺流程，避免了球团矿烧结、高炉炼铁所产生的环境污染，具有明显的环境效益与节能降耗效果。

5、工艺过程指标高，在较低的还原温度下，产品品位高，最终铁含量达到90％以上；整个提铁过程的回收率超过76％。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。

还原并提取酸浸提钒尾渣中铁组分的方法包括如下步骤：