一種強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法，包括以下步驟：工業(yè)選鐵后的含釩渣作為原料進行破碎，然后磁選得到釩渣細粉；再將所述釩渣細粉進行球磨活化得到活化釩渣；然后將活化釩渣配加粉末狀含鈣化合物粉混勻得到配鈣混料；然后將配鈣混料在氧化焙燒爐中氧化焙燒，再空冷并破碎，得到焙燒熟料；將焙燒熟料在弱酸溶液中浸出得到含釩浸出液，所述含釩浸出液用于后續(xù)凈化提釩。本方法能夠降低轉(zhuǎn)爐釩渣氧化焙燒溫度，提高焙燒熟料中釩的浸出率。
【專利說明】
一種強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 釩是重要的戰(zhàn)略物資，被稱為"現(xiàn)代工業(yè)的味精"，被廣泛應用于鋼鐵工業(yè)、化學工 業(yè)、航空航天工業(yè)、輕紡工業(yè)和醫(yī)學等諸多領(lǐng)域。其中大約87%的釩應用于鋼鐵工業(yè)中。
[0003] 目前，我國90%以上的金屬釩或釩鐵合金的生產(chǎn)都是以釩鈦磁鐵礦為原料生產(chǎn)的。 國內(nèi)主要以釩鈦磁鐵礦為原料，采用高爐一轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)工藝生產(chǎn)普鋼和釩渣。從含釩爐渣中 提取五氧化二釩最為成熟的工藝是鈉化提釩法。鈉化提釩法是以鈉鹽為添加劑在回轉(zhuǎn)窯中 氧化焙燒，將釩轉(zhuǎn)化為水溶性釩酸鹽，然后通過浸出、沉釩、煅燒等工藝得到v 2〇5產(chǎn)品。
[0004] 然而，目前整個工藝流程中釩的回收率僅為42%左右。鈉化提釩技術(shù)雖然成熟并具 有許多優(yōu)點，但是其對環(huán)境造成了嚴重污染，如有害氣體的排放，廢渣廢水中的鈉污染。隨 著對環(huán)境問題的關(guān)注和環(huán)境保護的立法的健全，鈉化提釩的局限性日益突出。
[0005] 鈣化提釩方法是一種可替代傳統(tǒng)鈉化提釩方法的清潔生產(chǎn)工藝，但是基礎(chǔ)研究和 工業(yè)實踐指出：鈣化提釩工藝釩轉(zhuǎn)浸率低已經(jīng)成為其限制其完全取代鈉化提釩工藝的致命 缺點。鈣化焙燒效果直接影響釩轉(zhuǎn)浸率，雖然提高焙燒溫度可以改善焙燒的速率和效率，但 是提高回轉(zhuǎn)窯焙燒溫度易造成原料的燒結(jié)形成結(jié)圈，降低生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法， 旨在提高轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化焙燒效率，降低焙燒溫度以緩解回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈現(xiàn)象。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 一種強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法，包括以下步驟： 1)將工業(yè)選鐵后的含釩渣作為原料，將原料破碎至粒度小于125微米，然后磁選以去除 金屬鐵，得到釩渣細粉。
[0008] 2)將步驟1)得到的f凡渣細粉進行球磨活化，得到活化f凡渣。
[0009] 3)將步驟2)中得到的活化釩渣與粉末狀的含鈣化合物按照釩鈣摩爾比1:1混合均 勻，得到配鈣混料。
[0010] 4)將步驟3)得到的配鈣混料在700~900°C的氧化焙燒爐中焙燒lh，然后空冷至室 溫，再破碎至粒度小于125微米，得到焙燒熟料。
[0011] 5)將浸出液與步驟4)得到的焙燒熟料在50°C下按質(zhì)量比為5:1混合形成混合液， 再持續(xù)攪拌60min，將混合液過濾分離以去除浸出殘渣，得到含釩浸出濾液，用于后續(xù)凈化 提釩;所述浸出液的pH值為2.5。
[0012] 其中，所述釩渣細粉的粒度為1.7~125微米，平均粒徑為50微米，比表面積為 0.2m2/g。所述活化釩渣的粒度為0.04~45微米，平均粒度為1~5微米，比表面積為2.5~ 3.3m2/g 〇
[0013] 作為優(yōu)化，為保證球磨活化的效果，步驟2)中所述的球磨活化使用高能球磨機進 行球磨活化，使用時的料球質(zhì)量比為5:1，該高能球磨機的轉(zhuǎn)速設(shè)定為400rpm，球磨時間為 20~80min。
[0014] 為降低成本，所述浸出液選用pH值為2.5的硫酸溶液。
[0015] 作為優(yōu)化，為保證浸出的效果，進一步提高浸出率，步驟5)在持續(xù)攪拌過程中還需 不斷加入質(zhì)量濃度為15%的硫酸溶液，以使混合液的pH值保持在2.5 ±0.2。
[0016] 作為優(yōu)化，所述的含鈣化合物為氧化鈣或碳酸鈣。
[0017]作為優(yōu)化，所述的氧化焙燒爐為回轉(zhuǎn)窯、隧道窯或馬弗爐等氧化焙燒設(shè)備。
[0018] 作為優(yōu)化，為使浸出液與焙燒熟料充分反應，步驟5)中持續(xù)攪拌的速率為200rpm。
[0019] 與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果： 1、相比傳統(tǒng)鈣化焙燒工藝中采用提高焙燒溫度來提高氧化焙燒效率，本發(fā)明采用機械 活化手段來提高氧化焙燒效率，將氧化焙燒溫度降低了 l〇〇°C左右。
[0020] 2、在保證氧化焙燒效果的情況下，本發(fā)明通過降低焙燒溫度可以降低燒結(jié)物相出 現(xiàn)的比例，有效的緩解了回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的問題。
[0021] 3、本發(fā)明采用機械活化強化了轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩效果，機械活化后的釩渣粒度更 小，比表面積更大，晶粒尺寸越小，晶格應變越大，也有利于浸出，使得釩的最大浸出率提高 了 3%左右。
[0022] 4、機械活化強化工藝比較成熟，球磨設(shè)備簡單，操作簡單，適用范圍廣。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的工藝流程圖； 圖2為未活化釩渣細粉配鈣混料等溫氧化熱重圖； 圖3為球磨80min活化釩渣配鈣混料等溫氧化熱重圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0025] 實施例1 一種強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法，參照圖1的示的工藝流程，包括如下步驟： 1)將工業(yè)選鐵后的含釩渣作為原料，在球磨機或粉碎機中破碎篩分至粒度小于125微 米，然后使用干式磁選機磁選得到釩渣細粉，該釩渣細粉粒度分布在1.7~125微米，平均粒 度為46微米，比表面積約為0.2m 2/g。。
[0026 ] 2 )將步驟1)得到的f凡渣細粉裝入高能球磨機，按照料球質(zhì)量比5 :1，球磨機轉(zhuǎn)速 400rpm，球磨80min，得到活化f凡渣?；罨痜凡渣的粒度分布在0.04~45微米，平均粒度在5微 米，比表面積為3.3m2/g。
[0027] 3)將步驟2)得到的活化釩渣運用混料機與粉末狀碳酸鈣按照釩鈣摩爾比1:1混合 均勻，得到配鈣混料。
[0028] 4)先將馬弗爐升溫至800°C，再將裝有步驟3)得到的配鈣混料的氧化鋁坩堝置于 馬弗爐爐膛中心，在該溫度下恒溫氧化焙燒lh，然后取出氧化鋁坩堝，空冷至室溫。將坩堝 中配鈣混料取出，并破碎至粒度小于125微米，得到焙燒熟料。
[0029] 5)將步驟4)得到的焙燒熟料在燒瓶中進行浸出，浸出液為pH=2.5的硫酸溶液，浸 出液與焙燒熟料質(zhì)量比為5:1，浸出溫度為50 °C，采用機械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為200rpm。浸出過 程中不斷補加 15%的硫酸維持浸出液pH在2.5±0.2。浸出過程持續(xù)60min后，過濾分離以去 除浸出殘渣，得到含釩浸出濾液，用于后續(xù)凈化提釩。
[0030]最后，可以取樣分析浸出濾液中釩含量，以得到釩的浸出率，其浸出率為91.98%。 [0031] 實施例2至10 采用與實施例1相同的方法，不同之處僅在于步驟2)的球磨時間不同和步驟4)中的焙 燒溫度不同。實施例2至10的球磨和焙燒參數(shù)和浸出效果詳見表1所示。未球磨釩渣細粉配 鈣混料和80min球磨活化釩渣配鈣混料等溫氧化焙燒熱重曲線圖如圖2和圖3所示。
[0032 ]表1實施例2至10的球磨、焙燒參數(shù)以及浸出率
從表1中的數(shù)據(jù)可以看出：實施例7-10均采用釩渣細粉直接配加碳酸鈣氧化焙燒，球磨 時間為Omin，當焙燒溫度為750°C時，焙燒熟料的浸出率僅為40.69%，繼續(xù)提高焙燒溫度至 900°C，焙燒熟料的浸出率逐漸提高至89.08%。然而釩渣細粉球磨80min后，如實施例2中經(jīng) 過750°C焙燒的焙燒熟料的浸出率相比實施例7提高了39%;實施例1中經(jīng)過800 °C的焙燒熟 料的浸出率達到最大，達到了 91.98%;繼續(xù)提高焙燒溫度至900°C反而降低了焙燒熟料的浸 出率(如實施例3和4)，這是由于過度焙燒導致了物相的燒結(jié)液相包裹了礦粒，阻礙了浸出。 實施例5和6分別為球磨40min和20min，其焙燒熟料浸出率分別為91.25%和90.40%，但焙燒 溫度要增加。由上述實施例可知，在保證相同的浸出的條件下(浸出率>90%)，球磨活化使最 佳焙燒溫度顯著降低，降低了約100 °C。
[0033]圖2和圖3分別為球磨時間為Omin的釩渣細粉配鈣混料和球磨80min的活化釩渣配 鈣混料的等溫氧化熱重圖，其中混合的鈣原料均選用由碳酸鈣焙燒分解的氧化鈣。由圖2可 知，未經(jīng)過球磨活化的釩渣混料的氧化速率在850°C以下非常緩慢，900°C時氧化速率達到 最大，在60min內(nèi)氧化率達到最大，繼續(xù)提高溫度至1000°C并不能繼續(xù)提高氧化率，由此可 知，未球磨活化的釩渣配鈣混料最佳氧化焙燒溫度為900°C。球磨80min的活化釩渣配鈣混 料在低溫下的氧化速率明顯高于未球磨活化的釩渣配鈣混料。在800 °C時氧化率速率達到 最大，繼續(xù)提高溫度至l〇〇〇°C也不能繼續(xù)提高氧化率，因此，球磨80min的活化釩渣配鈣混 料的最佳氧化焙燒溫度為800°C。氧化焙燒的效果會直接影響焙燒熟料的釩浸出率，圖2和 圖3的等溫熱重結(jié)果與實施例1~4和7~10的結(jié)果能互相印證。
[0034]本發(fā)明的上述實施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施 方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不 同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案 所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
【主權(quán)項】
1. 一種強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 將工業(yè)選鐵后的含釩渣作為原料，將原料破碎至粒度小于125微米，然后磁選以去除 金屬鐵，得到釩渣細粉； 2) 將步驟1)得到的銀渣細粉進行球磨活化，得到活化f凡渣； 3) 將步驟2)中得到的活化釩渣與粉末狀的含鈣化合物按照釩鈣摩爾比1:1混合均勻， 得到配鈣混料； 4) 將步驟3)得到的配鈣混料在700~900°C的氧化焙燒爐中焙燒lh，然后空冷至室溫，再 破碎至粒度小于125微米，得到焙燒熟料； 5) 將浸出液與步驟4)得到的焙燒熟料在50°C下按質(zhì)量比為5:1混合形成混合液，再持 續(xù)攪拌60min，將混合液過濾分離以去除浸出殘渣，得到含釩浸出濾液，用于后續(xù)凈化提釩； 所述浸出液的pH值為2.5。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法，其特征在于，所述釩渣細粉的 粒度為1.7~125微米，平均粒徑為50微米，比表面積為0.2m 2/g。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法，其特征在于，步驟2)中所述的 球磨活化使用高能球磨機進行球磨活化，使用時的料球質(zhì)量比為5:1，該高能球磨機的轉(zhuǎn)速 設(shè)定為400rpm，球磨時間為20~80min。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法，其特征在于，所述活化釩渣的 粒度為〇. 04~45微米，平均粒度為1~5微米，比表面積為2.5~3.3m2/g。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法，其特征在于，所述浸出液為pH 值為2.5的硫酸溶液。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法，其特征在于，步驟5)在持續(xù)攪 拌過程中還需不斷加入質(zhì)量濃度為15%的硫酸溶液，以使混合液的pH值保持在2.5 ±0.2。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法，其特征在于，所述的含 鈣化合物為氧化鈣或碳酸鈣。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法，其特征在于，所述的氧 化焙燒爐為回轉(zhuǎn)窯、隧道窯或馬弗爐。9. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的強化轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化提釩的方法，其特征在于，步驟5)中 持續(xù)攪拌的速率為200rpm。
【文檔編號】C22B1/02GK105886786SQ201610295574
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】呂學偉, 向俊, 向俊一, 黃青云, 白晨光
【申請人】重慶大學