專利名稱：一種酸浸提釩殘渣的化學(xué)脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金渣處理及回收利用領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種酸浸提釩殘渣的 化學(xué)脫硫方法。
背景技術(shù)：
一般來說，釩的冶煉需要經(jīng)過下面幾個步驟首先，從含釩礦物制得釩渣；然后，通過對釩渣進行預(yù)處理、氧化焙燒、熟料浸出、沉釩、熔化制得五氧化二釩；最后，采用鈣熱 還原法、鎂熱還原法、真空碳熱還原法、熔鹽電解法、真空熔煉法或碘化物熱分解法等方法 將五氧化二釩還原為金屬釩。通常，含釩礦物在經(jīng)過一系列處理過程之后，才可得到釩元素富集的釩渣。例如， 對于釩鈦磁鐵礦來說，其首先要經(jīng)過火法處理(例如，高爐煉鐵過程)得到含釩鐵水；然后， 用轉(zhuǎn)爐對含釩鐵水進行吹煉，以制得釩元素富集的釩渣。釩渣在經(jīng)過預(yù)處理工序(包括釩 渣破碎、粉碎、配料、混料)之后，進行氧化焙燒(鈉化焙燒或鈣化焙燒)，以得到含釩熟料， 然后通過浸出工序得到釩酸鈉或釩酸鈣溶液和提釩殘渣，其中，對于釩酸鈉或釩酸鈣溶液， 可通過沉釩和熔化制得五氧化二釩，而提釩殘渣一般采取直接堆放或填埋的方式進行處 理。在提釩生產(chǎn)工藝中，釩渣與石灰類添加劑混合后在高溫下進行氧化焙燒，釩與鈣 類物質(zhì)結(jié)合生成含釩酸鈣的焙砂，然后對所得含釩酸鈣的焙砂進行磨碎處理，用硫酸浸出 焙砂即可得到提釩殘渣。一般情況下，經(jīng)磨碎處理后的含釩酸鈣的焙砂的粒徑約在80目至 120目之間，提釩殘渣的粒徑也大致在上述范圍之內(nèi)。在酸浸過程中，釩酸鈣與硫酸反應(yīng)，釩 被浸出并進入溶液，同時生成的硫酸鈣進入提釩殘渣。硫酸鈣主要以懸浮物狀態(tài)存在，也有 少量與提釩殘渣顆粒夾雜，很難除去。對于提釩殘渣，直接堆放和填埋會污染環(huán)境且占用土 地，同時也造成一定程度的資源浪費，所以需要對其進行除雜處理以便實現(xiàn)提釩殘渣的二 次利用。關(guān)于提釩殘渣的二次利用，可以有多個領(lǐng)域。例如，因提釩殘渣中含有鐵、釩、鉻等 有用元素，所以其可以返回?zé)Y(jié)工序用作燒結(jié)原料，也可作高爐冷卻劑，或者通過直接還原 熔煉將其中有用元素富集，然而這些用途都要求提釩殘渣含有較低含量的硫，由此可見，對 提釩殘渣進行脫硫處理是實現(xiàn)提釩殘渣的二次利用的必要步驟。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述提釩殘渣中硫含量高，影響殘渣二次利用的問題，本發(fā)明提供了一種化 學(xué)脫硫方法，通過利用可溶的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽與提釩殘渣中的硫酸鈣反應(yīng)，可成功 分離出提釩殘渣中的硫，從而便于實現(xiàn)提釩殘渣的回收利用。本發(fā)明提供了一種酸浸提釩殘渣的化學(xué)脫硫方法，包括步驟:A、將酸浸提釩殘渣 和水按照固液比小于1或等于的比例混合，形成固液混合物，所述固液比是指提釩殘渣和 水的重量比；B、向所述固液混合物中加入可溶的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽，充分反應(yīng)后，使得 硫酸根進入液相中，從而脫除酸浸提釩殘渣中的硫元素。
根據(jù)本發(fā)明的酸浸提釩殘渣的化學(xué)脫硫方法，步驟B中加入的碳酸鹽可以是從 Na2C03、(NH4)2C03或K2C03中選擇的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的酸浸提釩殘渣的化學(xué)脫硫方法，步驟B中加入的碳酸氫鹽可以是從 NaHC03、NH4HC03或KHC03中選擇的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的酸浸提釩殘渣的化學(xué)脫硫方法，可以在步驟A和步驟B中攪拌所述 固液混合物，以加速混合和反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的酸浸提釩殘渣的化學(xué)脫硫方法，可以在步驟A和步驟B中對所述固 液混合物進行加熱，以使得所述固液混合物的溫度范圍為20 70°C。本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是(1)解決了因提釩殘渣的直接堆放或填埋產(chǎn)生的環(huán)境問題；(2)便于實現(xiàn)提釩殘渣的二次利用。
具體實施例方式可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)本發(fā)明根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，提供了一種酸浸提釩殘渣的化學(xué)脫硫方法，包括以下 步驟(1)在反應(yīng)器中，將酸浸提釩殘渣和水按照固液比小于或等于1的比例混合并攪 拌均勻，形成固液混合物，同時加熱反應(yīng)器，可使反應(yīng)器的溫度處于20 70°C的范圍內(nèi)，其 中，所述固液比指提釩殘渣和水的重量比，優(yōu)選地，所述固液比的范圍為1 1 1 3;(2)向反應(yīng)器內(nèi)的上述固液混合物中加入適量可溶的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽，使 提釩殘渣中的硫酸鈣與加入的可溶的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽在20 70°C的溫度范圍內(nèi)充 分反應(yīng)，以使得硫酸根盡量多的進入液相中，從而實現(xiàn)脫除酸浸提釩殘渣中的硫元素的目 的，其中，上述的適量可溶的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽是指加入的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽中的 碳酸根的摩爾量與二分之一的碳酸氫根的摩爾量之和等于或大于固液混合物中的硫酸鈣 的摩爾量，優(yōu)選地，加入的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽中的碳酸根和碳酸氫根的摩爾量稍大于 固液混合物中的硫酸鈣的摩爾量，另外，所述碳酸鹽可從Na2C03、(NH4) 2C03和K2C03中選擇一 種或多種，所述碳酸氫鹽可從NaHC03、NH4HC03和KHC03中選擇一種或多種。根據(jù)本發(fā)明的提釩殘渣脫硫方法，通過利用碳酸根和/或碳酸氫根與提釩殘渣中 的固態(tài)的硫酸鈣在水中進行反應(yīng)，使得提釩殘渣中的流進入液相，以成功分離出提釩殘渣 中的硫，從而便于實現(xiàn)提釩殘渣的回收利用。下面的化學(xué)反應(yīng)方程式可反映出本發(fā)明所依 據(jù)的主要原理CO廣+CaS04 — CaC03 I +C042-2HC03>CaS04 — Ca (HC03) 2+S042-Ca (HC03) 2 — CaC03 I +H20+C02 個下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的闡述。實施例僅用于說明本發(fā)明，而不是以 任何方式來限制本發(fā)明。實施例1取提釩殘渣(其中，S元素的質(zhì)量百分比為3.13%)50g，加入150g水?dāng)嚢杈鶆颍?向反應(yīng)容器中加入NaHC03量為4. 0g,測得反應(yīng)體系的pH值為8. 5，反應(yīng)溫度為40°C，反應(yīng)時間40min，反應(yīng)完成后，過濾，洗滌，測得提釩殘渣中的硫元素的質(zhì)量百分比為0.44%，脫 硫率為85. 9%0實施例2取提釩殘渣(其中，S元素的質(zhì)量百分比為3. 13% ) 50g,加入150g水?dāng)嚢杈鶆?，?反應(yīng)容器中加入NH4HCO3量為4. 5g，測得反應(yīng)體系的pH值為9. 0，反應(yīng)器的溫度為50°C，反 應(yīng)時間60min，反應(yīng)完成后，過濾，洗滌，測得提釩殘渣中的硫元素的質(zhì)量百分比為0. 21%, 脫硫率為93.4%。實施例3取提釩殘渣(其中，S元素的質(zhì)量百分比為1.53%)50g，加入50g水?dāng)嚢杈鶆?，?反應(yīng)容器中加入Na2CO3量為2. 6g，測得反應(yīng)體系的pH值為8. 1，反應(yīng)器的溫度為70°C，反 應(yīng)時間25min，反應(yīng)完成后，過濾，洗滌，測得提釩殘渣中的硫元素的質(zhì)量百分比為0. 53%, 脫硫率為83.0%。實施例4取提釩殘渣(其中，S元素的質(zhì)量百分比為3. 13%)50g，加入IOOg水?dāng)嚢杈鶆颍?向反應(yīng)容器中加入Na2CO3和NH4HCO3各2g，測得反應(yīng)體系的pH值為9. 2，反應(yīng)器的溫度為 20°C，反應(yīng)時間30min，反應(yīng)完成后，過濾，洗滌，測得提釩殘渣中的硫元素的質(zhì)量百分比為 0. 44%，脫硫率為86%。通過上述的實施例，本發(fā)明的技術(shù)方案的脫硫率可達83.0%以上，由此可見本發(fā) 明具有脫硫率高、操作簡單等特點，從而可以便于實現(xiàn)提釩殘渣的回收利用，并避免了因提 釩殘渣而造成的環(huán)境污染。根據(jù)本發(fā)明的酸浸提釩殘渣的化學(xué)脫硫方法，可采用化學(xué)方法對通常作為棄渣直 接堆積或者填埋的酸浸提釩殘渣進行處理，通過返學(xué)反應(yīng)使得提釩殘渣中的硫元素以硫酸 根的形式進入液相，從而實現(xiàn)了脫除提釩殘渣中的硫元素的目的，使得脫硫后的提釩殘渣 滿足資源回收利用的條件。使用本發(fā)明的方法得到的低硫含量的提釩殘渣具有多種用途，例如，可用作燒結(jié) 原料、高爐冷卻劑，或者用作通過直接還原熔煉工藝富集諸如釩、鉻等有用元素的原料，等等。本發(fā)明采用化學(xué)方法解決了提釩殘渣的脫硫問題并且有助于解決因提釩殘渣的 直接堆放或填埋而產(chǎn)生的環(huán)境問題，對實現(xiàn)提釩殘渣的二次利用具有重要意義。盡管示出了本發(fā)明的示例性實施例，但是本發(fā)明不限于上述實施例，而且本領(lǐng)域 技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可對本發(fā)明做出 各種變形和修改。
權(quán)利要求
一種酸浸提釩殘渣的化學(xué)脫硫方法，包括步驟A、將酸浸提釩殘渣和水按照固液比小于或等于1的比例混合，形成固液混合物，所述固液比是指提釩殘渣和水的重量比；B、向所述固液混合物中加入可溶的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽，充分反應(yīng)后，使得硫酸根進入液相中，從而脫除酸浸提釩殘渣中的硫元素。
2.如權(quán)利要求1所述的酸浸提釩殘渣的化學(xué)脫硫方法，其特征在于，步驟B中加入的碳 酸鹽是從Na^Oy (NH4)2C03或K2C03中選擇的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的酸浸提釩殘渣的化學(xué)脫硫方法，其特征在于，步驟B中加入的碳 酸氫鹽是從NaHC03、NH4HC03或KHC03中選擇的至少一種。
4.如權(quán)利要求1所述的酸浸提釩殘渣的化學(xué)脫硫方法，其特征在于，在步驟A和步驟B 中攪拌所述固液混合物，以加速混合和反應(yīng)。
5.如權(quán)利要求1所述的酸浸提釩殘渣的化學(xué)脫硫方法，其特征在于，在步驟A和步驟B 中對所述固液混合物進行加熱，以使得所述固液混合物的溫度范圍為20 70°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種酸浸提釩殘渣的化學(xué)脫硫方法，包括以下步驟將酸浸提釩殘渣和水按照固液比混合，形成固液混合物；向所述固液混合物中加入可溶的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽，充分反應(yīng)，使得硫酸根進入液相中，從而實現(xiàn)脫除酸浸提釩殘渣中的硫元素。本發(fā)明采用化學(xué)方法解決了提釩殘渣的脫硫問題以及因提釩殘渣的直接堆放或填埋而產(chǎn)生的環(huán)境問題，對實現(xiàn)提釩殘渣的二次利用具有重要意義。
文檔編號C22B34/22GK101798637SQ20101012797
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者付自碧, 孫朝暉, 常志, 張帆, 張 林, 彭毅 申請人:攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司