CN108754125A - 一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明系一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,含钒物料矿加氯化钠混匀磨细,团矿焙烧,焙烧烟气用吸附剂脱除其中的有害气体后达标排放,所得焙砂先水浸再碱浸,焙砂加水浸出,过滤得水浸液和水浸渣,水浸渣再加碳酸钠盐溶液浸出,过滤得碱浸液和浸出渣,水浸液加氯化钙沉淀富集钒,过滤得钒酸钙滤饼和沉钒后液,沉钒后液返回焙砂水浸工序或含钒物料拌矿或团矿工序循环使用,所得钒酸钙滤饼用碱浸液分解,过滤得碳酸钙和钒富集液,碳酸钙煅烧转化成氧化钙后返回高温烟气净化工序继续使用,钒富集液加铵盐结晶析出钒,过滤得偏钒酸铵及其结晶母液,偏钒酸铵热解得五氧化二钒产品,结晶母液直接返回碱浸工序,或加钙沉钒后再返回碱浸工序循环使用。氯化钠、石灰、碳酸钠盐及水在工艺过程循环利用,具有工艺简单,钒回收率高,生产成本低,清洁环保等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺。
背景技术
钒渣和石煤都是含钒物料,它们是生产五氧化二钒的主要原料。
钒渣中的钒主要以尖晶石的形式存在,目前钒渣提钒的主要生产工艺是钒渣钠化焙烧——水浸——净化——弱酸铵盐沉钒——多钒酸铵热分解得五氧化二钒产品。沉钒后液还原——中和沉淀钒铬——沉淀后液蒸发浓缩得硫酸铵/硫酸钠/氯化钠的混合物。钒渣钠化焙烧提钒工艺产生的沉钒后液处理工艺复杂、生产成本高,且产生的钒铬还原渣和含钒铬的硫酸铵/硫酸钠/氯化钠的混合物都是危险固废。
石煤中的钒主要是低价钒以类质同相的形式存在于云母中,要从石煤中提取钒,必须将钒从云母晶相中解离出来。
石煤提钒工艺大致可分为,酸浸工艺、碱浸工艺、及钠化焙烧—水浸工艺,这些工艺各有优缺点。石煤酸浸提钒工艺钒的浸出率比较高,通常可达80-90%,但浸出过程酸的利用率低,且大量的杂质进入溶液,浸出渣液固分离性能差,石煤提钒产生的废水、废渣处理难度大。石煤碱浸提钒工艺只适用于碱性脉石较多的石煤提钒,且碱浸前必须将石煤中的钒氧化成五价,石煤氧化焙烧对焙烧温度和气氛要求苛刻,工业生产难以满足工艺要求。钠化焙烧—水浸提钒工艺是石煤提钒的传统工艺,其工艺过程为:石煤钠化焙烧——水浸——离子交换——弱碱铵盐沉钒——偏钒酸铵热分解五氧化二钒产品。含钒物料采用钠化焙烧—水浸提钒工艺,钒的浸出率较低,一般只有50~60%。含钒物料钠化焙烧产生的烟气用碱液喷淋吸收可达标排放,但费用较高,产生大量的含盐废水废渣,浸出液中的钒用离子交换富集,由于Cl-离子的竞争,料液中Cl-离子越高树脂对V的交换容量就越小,因此料液在交换前必须稀释,且交后液不能返回继续使用,只能外排,从而产生大量的含盐废水,这不仅造成氯化钠资源的让费,而且导致环境污染。
发明内容
本发明的目的在于降低含钒物料提钒生产成本,保护环境,提供一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺。
本发明一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺包括下述步骤:
第一步:含钒物料钠化焙烧所得焙砂水浸后,向水浸液中加钙沉淀富集钒,过滤得钒酸钙滤饼和沉钒后液;水浸渣用钠的碳酸盐溶液进行碱浸,过滤得含钒碱浸液和碱浸渣;第二步:将所得钒酸钙滤饼用含钒碱浸液分解,过滤得碳酸钙滤饼和钒富集液,使焙砂水浸液和碱浸液中的钒全部集中到钒富集液中,所得钒富集液加铵盐沉钒。
本发明一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,第一步中,加钙沉淀富集钒是指按水浸液中的钒转化成钒酸钙化学计量数的0.8~1.2倍加入含钙化合物,所述含钙化合物选自氯化钙或/和氧化钙或/和氢氧化钙,0~100℃反应0.5~2.5h,优选40~60℃反应1~1.5h,过滤得到钒酸钙滤饼和沉钒后液,沉钒后液返回焙砂水浸工序或含钒物料团矿工序作原料循环使用,所加氯化钙优选高温烟气净化得到的氯化钙。
本发明一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,铵盐沉钒是指按钒富集液中的钒转化成偏钒酸铵化学计量数的0.7~1.3倍加入碳酸铵或碳酸氢铵或氯化铵,使其中的钒结晶析出,过滤得偏钒酸铵及其结晶母液,结晶母液直接返回碱浸工序循环使用,或先加入氧化钙或氢氧化钙沉钒后再返回碱浸工序循环使用。
本发明一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,第一步中,向水浸渣中添加的钠的碳酸盐溶液是指碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的至少一种。
本发明一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,第一步中,碱浸是指水浸渣按固液比1:1~4g/mL加入0.5~2.5mol/L的钠的碳酸盐溶液中,0~100℃浸出1~5h,优选25~65℃浸出2~3h,过滤得碱浸液和碱浸渣。
本发明一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,第一步中,水浸渣经碱浸后,焙砂中钒的总浸出率达到80~95%。
本发明一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,第二步中,碱浸液分解是指钒酸钙滤饼与含钒碱浸液混合,0~100℃搅拌或搅拌球磨0.5~5h,优选室温搅拌球磨1~2h,使其中的钒进入溶液,过滤得碳酸钙和钒富集液。
本发明一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,第一步中得到的沉钒后液返回含钒物料钠化焙烧提钒工艺的团矿工序或焙砂水浸工序循环使用;
第二步得到的碳酸钙直接返回用作含钒物料钠化焙烧烟气净化的原料或煅烧转化成氧化钙后返回用作烟气净化的原料循环使用;
铵盐沉钒是向钒富集液中加铵盐结晶析出钒,过滤得偏钒酸铵及其结晶母液,偏钒酸铵热解得五氧化二钒产品;结晶母液直接返回水浸渣碱浸工序循环使用,或加钙沉钒后再返回水浸渣碱浸工序循环使用。
本发明一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,所述含钒物料包括钒渣和石煤;
含钒物料钠化焙烧是将氯化钠或/和碳酸钠加入含钒物料或预脱碳含钒物料中磨细混匀、焙烧,或磨细混匀、团矿、焙烧;氯化钠和碳酸钠的量为含钒物料矿质量的5%~25%,其中氯化钠/碳酸钠的质量比为1~100。
本发明一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,含钒物料钠化焙烧产生的烟气直接用吸附剂干法吸收脱除其中的有害气体,或用吸附剂与水混合物喷淋吸收脱除其中的有害气体,使之净化后达标排放;吸附剂选自氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙中的至少一种;净化过程烟气中的含氯气体与吸附剂作用后转化为氯化钙。
本发明一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,含钒物料钠化焙烧工艺中,水浸是将焙砂按固液比1:1~5g/mL加水,0~100℃浸出1~10h,优选室温浸出2~3h,过滤得水浸液和水浸渣。
本发明实施的具体工艺过程为:
工艺流程如图1所示,主要包括以下步骤:含钒物料钠化焙烧、烟气净化、焙砂先水浸再碱浸、水浸液加钙富集钒、钒酸钙碱浸液分解、钒富集液铵盐沉钒、偏钒酸铵热解得五氧化二钒产品,其工艺过程的相应参数为:含钒物料矿粉加入5~20%氯化钠混匀磨细至-100目,700~850℃焙烧1~4h,焙砂按固液比1:1~5g/mL加水,0~100℃浸出1~10h,过滤得水浸液和水浸渣,水浸渣按固液比1:1~4g/mL加入0.5~2.5mol/L的碳酸钠盐溶液中,0~100℃浸出1~5h,过滤得含钒碱浸液和浸出渣。水浸液按其中的钒转化成钒酸钙化学计量数的0.8~1.2倍加入氯化钙或/和氧化钙或/和氢氧化钙,0~100℃反应0.5~2.5h,过滤得到钒酸钙滤饼和沉钒后液,沉钒后液返回焙砂水浸工序循环使用,钒酸钙滤饼与含钒碱浸液混合,0~100℃搅拌或搅拌球磨0.5~5h,过滤得碳酸钙和钒富集液。碳酸钙经煅烧转化成氧化钙后返回焙烧烟气净化工序循环使用;钒富集液按其中的钒转化成偏钒酸铵化学计量数的0.7~1.3倍加入碳酸铵或碳酸氢铵或氯化铵,使其中的钒结晶析出,过滤得偏钒酸铵及其结晶母液,偏钒酸铵热解得五氧化二钒产品,结晶母液直接返回碱浸工序循环使用,或先加氧化钙或氢氧化钙沉钒后再返回碱浸工序循环使用,整个工艺过程水闭路循环。
本发明提供的工艺能有效提取含钒物料中的钒,制取冶金98级以上的V2O5产品,并能实现了氯化钠、氯化钙、碳酸钠盐、石灰及水在提钒工艺过程的循环利用,具有工艺简单,钒的回收率高,生产成本低,清洁环保等优点。
本发明与已有的技术相比具有以下优点及效果:
1.通过在水浸液中加氯化钙沉淀富集钒,巧妙地破解了浸出液中Cl-离子累积对钒分离富集干扰的难题,无需蒸发浓缩能实现氯化钠等化工原料在工艺过程的循环利用,工艺简单,环境友好。
2、焙砂先水浸再碱浸,使石煤这类低品位的含钒物料中钒的浸出率由60~70%提高到80~95%,所得含钒碱浸液与钒酸钙滤饼混合,不仅实现了钒与钙的分离,而且使钒得到进一步净化和富集,有利于提高钒的收率及其产品质量。
3.借助氧化钙→氯化钙→钒酸钙→碳酸钙→氧化钙的循环转化,形成了含钒物料钠化焙烧提钒的循环冶金工艺流程,实现了氯化钠、石灰、碳酸钠盐及水在工艺过程的循环利用,确保含钒物料提钒工艺过程清洁环保。
附图说明
附图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步描述,以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1
含钒(V)为0.95%的预脱碳石煤矿10kg加入600g氯化钠混匀磨细至-120目团矿,750℃焙烧2.5h,焙烧烟气用Ф10~15石灰球滤层吸收其中的有害气体,焙砂按固液比1:2g/mL加水室温浸出3h,过滤得水浸液和水浸渣。水浸渣按固液比1:2.5g/mL加入1mol/L的碳酸钠溶液,25℃搅拌浸出3h,过滤得碱浸液和浸出渣,浸出渣含钒(V)为0.15%,钒的总浸出率为84.5%。水浸液按其中的钒转化成钒酸钙化学计量数的1倍加入氯化钙,室温搅拌0.5h,过滤得到钒酸钙滤饼和沉钒后液,然后将钒酸钙滤饼搅拌加入碱浸液中,室温搅拌球磨1h,过滤得碳酸钙和钒富集液,然后按化学计量数的1倍往钒富集液中加入碳酸氢铵,并加入偏钒酸铵晶种,室温结晶4h,过滤得偏钒酸铵及其结晶母液,偏钒酸铵于550℃热解2h得纯度达99.1%的五氧化二钒产品。
实施例2
含钒(V)为1.13%的石煤矿粉(-150目)5kg加入150g氯化钠,用实施例1得到的沉钒后液团矿790℃焙烧2h,焙烧烟气用Ф10~15石灰球滤层吸收其中的有害气体,焙砂按固液比1:2g/mL加入实施例1得到的沉钒后液室温浸出2.5h,过滤得水浸液和水浸渣。水浸渣按固液比1:3g/mL加入实施例1得到的结晶母液,80℃搅拌浸出1.5h,过滤得碱浸液和浸出渣,浸出渣含钒(V)为0.093%,钒的总浸出率为91.8%。水浸液按其中的钒转化成钒酸钙化学计量数的1倍加入实施例1高温烟气净化得到的含少量氧化钙的氯化钙,室温搅拌1.5h,过滤得到钒酸钙滤饼和沉钒后液,然后将钒酸钙滤饼搅拌加入碱浸液中,65℃搅拌3h,过滤得碳酸钙和钒富集液,然后按化学计量数的0.9倍往钒富集液中加入氯化铵,并加入偏钒酸铵晶种,室温结晶6h,过滤得偏钒酸铵及其结晶母液,偏钒酸铵于530℃热解2.5h得纯度达98.5%的五氧化二钒产品。
实施例3
含钒(V)为13.5%的钒渣500g加入60g碳酸钠和40g氯化钠磨细混匀,800℃焙烧3h,焙砂按固液比1:3g/mL加水45℃浸出2.5h,过滤得水浸液和水浸渣。水浸渣按固液比1:2.5g/mL加入1.5mol/L的碳酸钠溶液,65℃搅拌浸出2h,过滤得碱浸液和浸出渣,浸出渣含钒(V)为0.57%,钒的总浸出率为95.9%。水浸液按其中的钒转化成钒酸钙化学计量数的1.2倍加入氧化钙和氯化钙的混合物,室温搅拌球磨1.5h,过滤得到钒酸钙滤饼和沉钒后液,然后将钒酸钙滤饼搅拌加入碱浸液中,65℃搅拌3h,过滤得碳酸钙和钒富集液,然后按化学计量数的1倍往钒富集液中加入碳酸氢铵,并加入偏钒酸铵晶种,室温结晶6h,过滤得偏钒酸铵及其结晶母液,偏钒酸铵于550℃热解3h得纯度达99.3%的五氧化二钒产品。
Claims (10)
1.一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺包括下述步骤:
第一步:含钒物料钠化焙烧所得焙砂水浸后,向水浸液中加钙沉淀富集钒,过滤得钒酸钙滤饼和沉钒后液;水浸渣用钠的碳酸盐溶液进行碱浸,过滤得含钒碱浸液和碱浸渣;
第二步:将所得钒酸钙滤饼用含钒碱浸液分解,过滤得碳酸钙滤饼和钒富集液,所得钒富集液加铵盐沉钒。
2.根据权利要求1所述的一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,其特征在于:第一步中,加钙沉淀富集钒是指按水浸液中的钒转化成钒酸钙化学计量数的0.8~1.2倍加入氯化钙或/和氧化钙或/和氢氧化钙,0~100℃反应0.5~2.5h,过滤得到钒酸钙滤饼和沉钒后液。
3.根据权利要求1所述的一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,其特征在于:第一步中,向水浸渣中添加的钠的碳酸盐溶液是指碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,其特征在于:第一步中,碱浸是指水浸渣按固液比1:1~4g/mL加入0.5~2.5mol/L的钠的碳酸盐溶液中,0~100℃浸出1~5h,过滤得富钒碱浸液和碱浸渣。
5.根据权利要求4所述的一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,其特征在于:水浸渣经碱浸后,焙砂中钒的总浸出率达到80~95%。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,其特征在于:第二步中,碱浸液分解是指钒酸钙滤饼与含钒碱浸液混合,0~100℃搅拌或搅拌球磨0.5~5h,优选室温搅拌球磨1~2h,使其中的钒进入溶液,过滤得碳酸钙和钒富集液。
7.根据权利要求6所述的一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,其特征在于:第一步中得到的沉钒后液返回含钒物料钠化焙烧提钒工艺的团矿工序或焙砂水浸工序循环使用;
第二步得到的碳酸钙直接返回用作含钒物料钠化焙烧烟气净化的原料或煅烧转化成氧化钙后返回用作烟气净化的原料循环使用;
铵盐沉钒是向钒富集液中加铵盐结晶析出钒,过滤得偏钒酸铵及其结晶母液,偏钒酸铵热解得五氧化二钒产品;结晶母液直接返回水浸渣碱浸工序循环使用,或加钙沉钒后再返回水浸渣碱浸工序循环使用。
8.根据权利要求7所述的一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,其特征在于:铵盐沉钒是指按钒富集液中的钒转化成偏钒酸铵化学计量数的0.7~1.3倍加入碳酸铵或碳酸氢铵或氯化铵。
9.根据权利要求8所述的一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,其特征在于:所述含钒物料包括钒渣和石煤;
含钒物料钠化焙烧是将氯化钠或/和碳酸钠加入含钒物料或预脱碳含钒物料中磨细混匀、焙烧,或磨细混匀、团矿、焙烧;氯化钠和碳酸钠的量为含钒物料矿质量的5%~25%,其中氯化钠/碳酸钠的质量比1~100。
10.根据权利要求9所述的一种含钒物料钠化焙烧提钒清洁工艺,其特征在于:含钒物料钠化焙烧工艺中,水浸是将焙砂按固液比1:1~5g/mL加水,0~100℃浸出1~10h,过滤得水浸液和水浸渣;
含钒物料钠化焙烧产生的烟气直接用吸附剂干法吸收脱除其中的有害气体,或用吸附剂与水混合物喷淋吸收脱除其中的有害气体,使之净化后达标排放;吸附剂选自氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙中的至少一种。
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