[发明专利]一种实现钛、钒、铁、钙、硅、硫和氮循环利用的方法

说明书

本发明公开一种实现钛、钒、铁、钙、硅、硫和氮资源循环利用的方法，包括：S1、对含钛高炉渣进行硝酸加压浸出，去除钙元素，得到钛硅料和含钛高炉渣酸浸液，钛硅料作为硫酸钛白原料进行酸解、水解工序，同时副产稀硫酸；S2、含钒钢渣经破碎磨细后，用S1副产的稀硫酸进行常压浸出，浸出浆料固液分离后得到建筑石膏产品及含钒浸出液；S3、含钒浸出液经冷却结晶析出硫酸亚铁，硫酸亚铁与含钛高炉渣酸浸液反应制备高纯硫酸钙和硝酸铁，硝酸铁加热分解联产硝酸和高纯铁红产品。本发明将含钒钢渣和含钛高炉渣两种工业固废资源化利用进行有机结合，不仅钒、钛资源综合利用率高，同时钙、铁、硅也得到了利用，具有经济成本低、绿色环保的优点。

技术领域

本发明属于固体废弃物综合回收利用领域，特别涉及一种实现钛、钒、铁、钙、硅、硫和氮循环利用的方法。

背景技术

含钛高炉渣是高炉冶炼生铁时排出的废渣，主要化学元素包括钛、铁、钙、硅等，属于一般工业废物。目前，仅攀枝花地区堆存的含钛高炉渣就在8000万t以上，并且以360万t/年的速度增加。含钛高炉渣可用于水泥、建材等领域，但有价金属钛及杂质元素钙、硅等未被有效利用，造成资源浪费。

含钒钢渣是钒钛磁铁矿冶炼过程中产生的工业废渣，其钒含量在1％～4％，理论上可作为提钒原料使用。但钢渣中钒赋存形式复杂、分布极不均匀，并且还含有大量钙、铁、硅等元素，不仅影响钒分离提纯，同时提钒经济成本居高不下，难以实现工业化应用。

国内科研工作者针对含钛高炉渣、含钒钢渣资源化利用作了大量研究，含钛高炉渣的利用方法有：①铝热法、碳热法生产钛铁合金；②酸浸法、碱熔盐法回收钛资源；③高温碳化-低温氯化制取四氯化钛；④制备光催化降解剂等。含钒钢渣的利用方法有：①二次冶炼制备高品位钒渣；②高温还原制备含钒生铁；③钠化焙烧-浸出提钒；④钙化焙烧-浸出提钒；⑤直接浸出提钒等。科研人员研发出了大量含钛高炉渣、含钒钢渣提钛、钒资源的技术工艺，但存在综合回收率不高、大量废水排放污染环境、原材料消耗高，处理成本高等缺点，规模化应用技术还未成熟。

CN108359806A公开了一种钢渣、钒渣、钛白废酸的综合处理方法，将钒渣、钢渣、钛白废酸混合后进行焙烧，再通过水浸-树脂吸附回收钒资源，全流程钒收率可达90％。方法将钛白废酸、钒渣、钢渣混合焙烧，会产生大量含硫废气，污染大气环境，需增加尾气处理系统。同时钛白废酸中含有大量铁、磷、铝等杂质元素，加大后续浸出液处理成本。

CN103952567B公开了一种利用多段酸浸取从含钛高炉渣回收钛、硅、铝、钙和镁的方法，采用多段酸浸-萃取工艺回收钛、铝、钙、镁等有用金属。方法采用多段盐酸浸出以及氯气氧化，不仅对设备可靠性要求高，同时生产流程长，不利于产业化。

发明内容

针对现有技术存在从含钛高炉渣和含钒钢渣中回收金属具有工艺流程长、操作要求及难度较大、综合回收率不高等问题，本发明提供了一种实现钛、钒、铁、钙、硅、硫和氮循环利用的方法，能够实现含钛高炉渣和含钒钢渣中钛、钒、铁、硫，以及联产硝酸的综合回收利用，不仅资源综合利用率高、无新废水废渣产生，同时具有经济效益好、绿色环保的优点。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种实现钛、钒、铁、钙、硅、硫和氮资源循环利用的方法，所述方法包括以下步骤：

S1、对含钛高炉渣进行硝酸加压浸出，去除主要杂质钙元素，得到TiO₂含量为40～45％的钛硅料和含钛高炉渣酸浸液，所述钛硅料作为硫酸钛白原料进行酸解、水解工序后，得到二氧化钛产品和活性硅，同时副产质量浓度为23％～27％的稀硫酸；

S2、含钒钢渣经破碎磨细后，用S1副产的稀硫酸进行常压浸出，浸出浆料固液分离后得到建筑石膏产品及含钒浸出液；