[发明专利]一种高温焙烧法从含铬钒渣中提取铬和钒的方法

说明书

本发明涉及一种高温焙烧法从含铬钒渣中提取铬和钒的方法，所述方法为：将含铬钒渣与添加剂混合后进行焙烧，得到焙烧熟料；所述添加剂为钙源和钠盐的组合；将焙烧熟料用水进行浸出提铬，固液分离后得到含铬浸出液和富钒熟料；将富钒熟料进行浸出提钒，固液分离后得到含钒浸出液和尾渣。本发明通过在高温焙烧添加钠盐、钙源混合添加剂，实现了钒、铬的后续分步分离；同时避免了结窑、结圈现象的发生。本发明可实现钒铬的高效提取，尾渣中钒、铬的含量均在1％以下，同时有效解决了含铬钒渣钒铬分离难题，从源头实现钒、铬的分离，得到的浸出液易于后续制备得到钒、铬产品，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于钒渣湿法冶金与钒化工领域，具体涉及一种高温焙烧法从含铬钒渣中提取铬和钒的方法。

背景技术

钒钛磁铁矿为我国重大特色多金属矿产资源，储量居世界第三位，我国已探明储量超过100亿吨，远景储量达300亿吨以上，主要分布在四川攀西(攀枝花-西昌)、河北承德和安徽马鞍山等地区。钒钛磁铁矿中钒、钛、铁、铬等多金属共生，资源综合利用价值很高，尤其是攀西地区近36亿吨高铬型钒钛磁铁矿(攀枝花红格矿)伴生有丰富的铬资源，其储量约为900万吨(以Cr₂O₃计)，相当于我国已探明铬资源的80％，其中的铬含量甚至是钒含量的两倍。因为缺乏经济高效的钒铬共同提取技术，红格矿至今未能开发利用。

钒渣钠化焙烧是钒钛磁铁矿提钒的主流方法。钒钛磁铁矿经高炉或直接还原流程生产的含钒生铁，进一步通过选择性氧化铁水，使钒氧化后进入炉渣，得到钒含量较高的钒渣。在转炉吹钒过程中，因钒、铬性质相近，矿中的铬也一并氧化进入钒渣，得到含铬钒渣。含铬钒渣是进一步回收钒、铬的原料，由于钒、铬性质十分相似，从钒铬渣中如何经济有效地提取及分离钒、铬一直是红格矿综合开发利用的核心技术难题，也是制约红格矿能否大规模开发的主要因素。

含铬钒渣中钒以钒铁尖晶石结构存在，铬以铬铁尖晶石结构存在，在钒渣钠化焙烧提钒过程，钒铁尖晶石可在750-850℃焙烧条件下与钠盐反应生成钒酸钠，通过后续浸出钒进入液相。铬铁尖晶石的分解温度更高，在950-1150℃，在现有850℃钒渣提钒条件下，铬铁尖晶石基本不能被分解，铬基本不能回收，未利用的铬资源随尾渣废弃，极易造成二次污染。更重要的是，钒渣中二氧化硅含量达15-25％左右，高温焙烧过程以硅酸盐为主体成份的熔化玻璃体包裹在尖晶石周围，阻碍氧的传质、扩散和钒酸盐的生成，而提高反应温度将使焙烧料中的液相量显著增多，物料易粘结，致使反应传质效果变差并引起结圈结窑，甚至导致焙烧设备不能正常顺行。因此，受钒渣中硅含量高、钠盐产物熔点低的限制，难以通过提高温度的方法实现铬的回收。

CN101161831A提出了一种钒渣钙化焙烧的方法，与钠化焙烧工艺相比，钙化焙烧解决了钠化焙烧过程高盐氨氮废水污染问题，但钙化焙烧的焙烧温度仍然很高(600-950℃)，且钒的回收率低(约80％)，铬无法同步回收。

CN105112678A公开了一种钒铬渣提钒及尾渣还原磁选冶炼铬铁合金的方法，先将钒铬渣直接焙烧，酸浸提钒，酸浸所得含钒溶液加铵盐沉钒，产物用于制备五氧化二钒，酸浸所得含铬尾渣先用还原剂还原，然后磨细过筛，再将其弱磁选获得铁精粉，接着强磁选得到铬铁精粉，铁精粉返回高炉炼铁，铬铁精粉与还原剂、造渣剂熔融冶炼得到铬铁合金和炉渣，炉渣用于生产水泥或者建筑材料。该方法钒的浸出率可达99％、铬则几乎不被浸出(铬浸出率＜0.5％)，实现了钒、铬的高效分离。

CN103614566A公开了一种添加Na₂CO₃分步焙烧提钒铬的方法，第一步在700-850℃焙烧水浸得到含钒液，第二步在800-1050℃焙烧水浸得到含铬液。专利CN104178637B公开了一种第一段采用钙化焙烧-酸浸提钒，第二步采用钠化焙烧-水浸提铬的方法。此类方法钒和铬转浸率高、且便于钒和铬后续分离，但因浸出后要再次焙烧，焙烧-浸出反复操作的两段焙烧能耗高