[发明专利]一种含钒中和渣的回收方法

说明书

本发明提供一种含钒中和渣的回收方法，包括以下步骤：将含钒中和渣、浓硫酸和水混合得到浆液；向浆液中加入还原剂，进行还原浸出；将还原浸出后的浆液固液分离，用硫酸钠溶液清洗滤渣，获得含钒浸出液和富钙渣；向含钒浸出液中加入硫酸铵，并用氨水调节浸出液的pH值，冷却结晶，固液分离得到铵明矾晶体和中和液；将中和液经过逆流萃取、逆流反萃、逆流再生和逆流洗涤后，获得高纯度硫酸氧钒溶液。本发明含钒中和渣的回收方法，在解决含钒中和渣中钒元素对环境的污染的同时，实现了含钒中和渣中富钙渣和钒元素高附加值资源化利用。

技术领域

本发明涉及废弃物处理技术，尤其涉及一种含钒中和渣的回收方法。

背景技术

钒是一种有重要的国防战略资源，堪称为“工业的维生素”，广泛应用于钢铁、合金、化工、医药、原子能和钒电池等领域。自然界中钒矿物有70多种，主要是和其他金属矿共生，至今没有发现独立的钒矿物，钒年产量的88％来自于钒钛磁铁矿矿石。我国的钒钛磁铁矿和含钒石煤矿资源较丰富，其中含钒石煤矿是我国的另外一大特色的钒矿资源，所含V₂O₅占我国总储量的87％，是我国钒钛磁铁矿中V₂O₅储量的6.7倍。因此，从石煤中提钒也将成为我国利用钒资源的一个重要的发展方向。

酸浸提钒工艺是一种清洁且低能耗的工艺，其原理是采用一定的温度和酸度条件下，直接采用酸来破坏含钒矿物的晶体结构，经钒释放出来后被酸溶解，其主要的生产工艺流程为：钒矿(主要是石煤和钒钛磁铁矿)→破碎→磨矿→硫酸浸出→中和→溶剂萃取→氧化→沉钒→热解→五氧化二钒产品，由于酸浸提钒工艺过程没有焙烧过程，能耗相对较小，避免了烟气污染等问题，且五氧化二钒的产品纯度符合国标要求，因此该提钒工艺在我国得到广泛的发展。但是该提钒工艺存在硫酸消耗量大、浸出时间长、废水处理难等问题，由于石灰的价格低廉，原料充足被大量的应用于中和过程。

随着新能源与电子信息科学的快速发展，V₂O₅的需求量逐年增加，带动了钒冶金行业的快速发展，这将导致中和渣的排放量也逐年增加，据统计每生产1t V₂O₅约产生10～15t的中和渣，然而中和渣中的钒含量可以高达0.8～1.1％，而目前中和渣仅仅堆放处理，并没有合理有效的处理方法，这不仅造成钒资源的浪费，还潜在对于土壤和水体污染的风险，根据相关的研究结果表明，中和渣中重金属钒的浸出毒性较高，远高于国家要求检出限低于0.05mg·L^-1的要求，钒属于重金属，其化合物的毒性较大，一旦进入水体或者土壤中，将对水体和土壤造成污染，通过食物链进入人体，最终对人的身体健康造成伤害。鉴于重金属对于环境的污染，若能将其回收再利用，对于可持续发展和环境保护具有重要的意义。

中国专利(公开号为CN104131169A)描述的是采用石灰进行中和，将得到的中和渣堆存，并没有进行提钒处理，且其中的钙资源液仅仅作为建筑材料处理，经分析该专利不适用于钒和钙的有效分离，富钙渣且并没有得到高附加值的应用。中国专利(公开号为CN101717999B)描述的是首先采用纯的CaSO₄·2H₂O，利用醇热法制备高纯度的硫酸钙晶种或者市售长径比大于5:1的纳米硫酸钙纤维作为晶种，再以提纯后的废渣石膏为原料，采用醇水热法制备硫酸钙晶须，此专利在制备硫酸钙晶须的过程中的步骤较繁琐(首先制备高纯晶种)，且对于晶种的要求较高(长径比大于5的纳米硫酸钙晶须)，同时采用醇水热合成法制备硫酸钙晶须需要保持高温高压的环境，经分析该专利生产成本高，不易于实现工业化生产。中国专利(公开号为CN101319382B)描述的是将采用海水的卤水经过蒸发结晶、晶须转化、过滤洗涤和蒸发析盐操作，利用卤水本身的Ca²⁺和SO₄²⁺制备硫酸钙晶须，此专利不是采用提钒后的富钙渣制备硫酸钙晶须，且卤水蒸发结晶析出硫酸钙，这一过程需要大量的能量，经分析该专利不适用于采用提钒富钙渣制备硫酸钙晶须。

发明内容