[发明专利]一种回收含钒钢渣中钒元素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钒化工冶金技术领域，具体涉及一种回收含钒钢渣中钒元素的方法。

背景技术

我国每年排放的含钒钢渣近百万吨，不仅污染环境，且易造成有价元素钒的损失。目前，含钒钢渣提钒主要有2种途径，一是含钒钢渣返回炼铁富集钒，炼出高含钒渣，再进一步提钒，即将含钒钢渣作为熔剂添加在烧结矿中进入高炉冶炼，钒熔于铁水中，经吹钒得到高品位钒渣，作为提钒或冶炼钒铁合金的原料。该工艺不仅能回收铁、锰等有价元素，且降低铁钢比的能耗，但易造成磷在铁水中循环富集，加重钢渣脱磷任务；且钢渣杂质多，有效CaO含量相对较少，会降低烧结矿品位，增加炼铁过程能耗，因此该法未能得到推广。另一种含钒钢渣的处理方法是直接提钒法，有钠化焙烧、钙化焙烧、降钙焙烧和直接酸浸等工艺。钠化焙烧是以食盐或苏打为添加剂，通过焙烧将低价钒氧化为5价钒的可溶性钠盐，采用水或碳酸化浸出。该工艺钒的转浸率较低，钠盐耗量大，焙烧过程污染空气、难以治理，且该工艺不适合V₂O₅含量低、CaO含量高的转炉钢渣。钙化焙烧是以石灰等作焙烧熔剂，采用碳酸化浸出等浸出钒。此法对物料有一定的选择性，对一般钢渣存在转化率偏低、成本偏高等问题，不适于规模化生产。

CN102071321A中提出了用高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒、铬的方法，此方法不需要高温焙烧，反应温度降低到160-240℃，湿法提钒铬，过程中有效杜绝了C1₂、HCl、SO₂、粉尘等大气污染物，并降低了废水产生量和排放量；缺点是KOH介质价格昂贵，而KOH与钢渣的质量比为3:1到5:1、反应碱浓度为60％-90％，则损耗的KOH介质较多，导致生产成本偏高，产品效益降低。CN102094123A中提出了一种用高浓度的氢氧化钠介质从含钒钢渣中提取钒的方法，该方法反应温度为180-240℃，湿法提钒，过程中无废气、粉尘污染；缺点是碱浓度偏高，碱度为65％-90％，则导致介质循环利用时的蒸发浓缩需要的热量较高，则生产成本较高，且终渣中残余的V量较高，浸出率不高，终渣中V含量为0.3％-0.5％。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种回收含钒钢渣中钒元素的方法，实现了对含钒钢渣中钒元素高效、低成本、清洁的回收，钒的回收率＞90％，最高可达97％以上。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种回收含钒钢渣中钒元素的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将含钒钢渣和碳酸氢钠溶液混合，通入二氧化碳，在加压的条件下进行碳化分解反应，反应完成后得到混合浆料；

(2)将步骤(1)得到的混合浆料固液分离得到尾渣和含钒浸出液。

含钒钢渣主要成分为硅酸钙、铁酸钙、氧化铁及钛磁铁矿，其中钒主要包裹在硅酸钙和铁酸钙中，这些钙盐在高温、高压的碳酸氢钠溶液中会发生分解反应，生成碳酸钙和硅酸钠，从而将钢渣中的钒解离出来，溶入碱溶液生成钒酸钠，进而实现钒的提取。CO₂气体在高温高压下与生成的氢氧化钠反应生成碳酸氢钠，利用通入CO₂气体加压浸出的方法能够增强硅酸钙的分解能力并且降低了碳酸氢钠的加入量，可实现钒的经济高效浸出。

根据本发明，对步骤(1)所述的含钒钢渣在混合前进行预处理；所述预处理的操作为：将含钒钢渣破碎到≤15mm的颗粒后球磨成-100目的粉料。

上述破碎后得到的含钒钢渣颗粒的粒径≤15mm，例如可以是0.01mm、0.1mm、1mm、3mm、5mm、7mm、9mm、11mm、13mm或15mm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

上述球磨后得到的含钒钢渣粉料的粒径为-100目，例如可以是-115目、-130目、-180目、-200目、-250目、-300目、-400目、-500目、-600目或-1000目等，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，步骤(1)所述碳酸氢钠溶液的浓度为5-25wt％，例如可以是5wt％、8wt％、10wt％、12wt％、15wt％、18wt％、20wt％、23wt％或25wt％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。