專利名稱：用高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩、鉻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩、鉻的方法，法，屬 于冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
含釩鋼渣是含釩鐵水因種種原因(未經(jīng)氧化提釩工序)直接煉鋼(正常造渣)所 形成的含V205在2%-10%的含釩鋼渣，與正常釩渣相比其鈣含量大大超標(biāo)。由于其鈣、鐵、 硅含量高，釩含量較低，釩賦存狀態(tài)復(fù)雜、彌散分布于多種礦物相中，使得其中的釩按傳統(tǒng) 的焙燒法工藝難以回收利用。我國每年有數(shù)百萬噸含釩鋼渣排放而未被處理，不但是釩資 源的損失，也造成了環(huán)境負(fù)擔(dān)。現(xiàn)有提釩工藝雖多，但很難適應(yīng)含釩鋼渣的資源特性，且普 遍存在成本高、污染重、回收率低等諸多問題。傳統(tǒng)的提釩工藝主要采用鈉化或鈣化焙燒加 浸出方法提釩。鈉化培燒工藝釩的轉(zhuǎn)浸率較低，鈉鹽耗量大，焙燒溫度高，能耗大，而且該工 藝并不適合于量大的含釩品位低、CaO高的高堿度鋼渣提釩。鈣化焙燒對(duì)物料有一定的選 擇性，對(duì)一般鋼渣存在轉(zhuǎn)化率偏低、成本偏高等問題，不適于大量生產(chǎn)。另外，還有采用火法 冶煉來回收鋼渣中的釩，該工藝是將含釩鋼渣添加在燒結(jié)礦中作為熔劑進(jìn)入高爐冶煉，釩 在鐵水中富集，使鐵水含釩量增加，再吹煉得到高品位的釩渣，以此制取V205或釩鐵合金。 該法易產(chǎn)生磷、硫在鐵水中的循環(huán)富集，加重?zé)掍撁摿琢蛉蝿?wù)。此外，鋼渣雜質(zhì)多，有效氧化 鈣含量相對(duì)較低，會(huì)降低燒結(jié)礦品位，增加煉鐵過程能耗，不宜大量配入，所以該工藝對(duì)含 釩鋼渣的處理量達(dá)不到實(shí)際生產(chǎn)的需求。而一些新興技術(shù)如選擇性析出、微生物浸出、礦漿 電解等，用于含釩鋼渣提釩的研究，雖然效果較好，但工藝尚不成熟，因此對(duì)含釩鋼渣的提 釩工藝具有很大的局限性。另外含釩鋼渣中還含有1%_5%的鉻，由于傳統(tǒng)的焙燒工藝對(duì)鉻 無法回收，因此在提釩的過程中產(chǎn)生高毒性的含鉻渣，對(duì)后續(xù)處理造成一定的困難。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩、鉻的 方法，在濕法條件下進(jìn)行，不需要高溫焙燒，縮短反應(yīng)時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)釩、鉻的單次高效提取， 解決背景技術(shù)存在的上述問題。本發(fā)明的技術(shù)方法如下
用高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩、鉻的方法，包含如下工藝過程鋼渣原 料破碎為< IOmm的顆粒后磨成-100目的粉料，與水、氫氧化鉀一道加入反應(yīng)器，其中，氫氧 化鉀與鋼渣的質(zhì)量比為3:1到5:1，氫氧化鉀介質(zhì)的質(zhì)量濃度(有效作用濃度)為60%-90%， 在常壓條件下進(jìn)行分解，反應(yīng)溫度160-240°C，有效反應(yīng)時(shí)間l_6h，再將得到的反應(yīng)漿料用 稀釋劑進(jìn)行冷卻稀釋，得到含氫氧化鉀、釩酸鉀、硅酸鉀、鉻酸鉀以及尾渣的混合漿料；控制 混合漿料的氫氧化鉀堿度> 100g/L，在80-130°C對(duì)混合漿料進(jìn)行保溫過濾分離，得到尾渣 和含釩、鉻的水溶液，然后用常規(guī)方法完成除雜及釩、鉻回收。所說的氫氧化鉀介質(zhì)是以氫氧化鉀為基體，包括純氫氧化鉀及氫氧化鉀與不同配比的鉀鹽混合介質(zhì)，鉀鹽包括硝酸鉀、碳酸鉀、氯化鉀等。本發(fā)明在反應(yīng)過程中通入氧化性氣體，完成釩、鉻同時(shí)提取，例如通入空氣或者氧 氣。對(duì)于低鉻含釩鋼渣不需要回收鉻時(shí)，可以在不通入氧化性氣體的條件下完成釩的回收。所用的稀釋劑是水或者稀堿溶液。本發(fā)明的有益效果采用本發(fā)明，使含釩鋼渣處理工藝可以在濕法條件下完成， 不需要高溫焙燒，縮短反應(yīng)時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)釩、鉻的單次高效提取，和釩、鉻的同時(shí)提取；不 僅對(duì)含釩鋼渣中釩、鉻的單次回收率高；釩的單次回收率在95%-99%、鉻的單次回收率在 90%-97%，溶出溫度低160-240°C，而且在提釩過程中有效杜絕了焙燒帶來的C12、HC1、粉 塵、S02等大氣污染物。另外，在浸出過程中，產(chǎn)生的液相返回浸出工序循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)零排 放，與傳統(tǒng)焙燒工藝相比有效降低了廢水的產(chǎn)生量和排放量，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明的各實(shí)施例中，含釩鋼渣化學(xué)成分為
Τ 02 =4. 82% ； MnO= 1. 70% ； TFe =15. 27% ； S =0. 281 % ；V205 =3. 63 %；Cr203= 1. 18% ； FeO =7.76 % ；Al203= 2. 79% ；Si02= 11. 23% ； CaO =44. 51% ； MgO =11. 80% ； P= 0. 594%οKOH選用分析純和工業(yè)純，工業(yè)純KOH含有氫氧化鉀90%，3%碳酸鉀，1%的氯化鉀。實(shí)施例1
一種高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩鉻的方法稱取固體分析純KOH 200g與反應(yīng)釜中，加入67mL的去離子水至初始濃度75%，開通攪拌，加熱升溫至200°C，稱 取50g含釩鋼渣與反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中以2L/min通入空氣，反應(yīng)時(shí)間他。反應(yīng)終點(diǎn)向反 應(yīng)釜中加入水400mL水稀釋，抽濾過濾，液相的堿度為343. 6g/L，對(duì)渣進(jìn)行三次洗滌。采用 化學(xué)分析和儀器分析分析渣相和液相的含量。尾渣中含釩總量在0. 122wt%(以五氧化二釩 計(jì))，尾渣中含鉻總量在0. 103 wt%(以三氧化二鉻計(jì))。所得釩的浸出率為96.5%，鉻的溶出 率為91. 3%ο實(shí)施例2:
一種高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鉻鋼渣中提取釩鉻的方法稱取固體工業(yè)純KOH 200g與反應(yīng)釜中，加入50mL的去離子水至初始濃度80%，開通攪拌，加熱升溫至220°C，稱 取50g含釩鋼渣與反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中以2L/min通入空氣，反應(yīng)時(shí)間4h。反應(yīng)終點(diǎn)向反 應(yīng)釜中加入水600mL水稀釋，抽濾過濾，液相的堿度為230. 2g/L，對(duì)渣進(jìn)行三次洗滌。采用 化學(xué)分析和儀器分析分析液相和渣相的含量。尾渣中含釩總量在0. 101wt%(以五氧化二釩 計(jì))，尾渣中含鉻總量在0.0743 wt% (以三氧化二鉻計(jì))。所得釩的溶出率為97. 1%，鉻的溶 出率為93. 7%。實(shí)施例3:
一種高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩鉻的方法稱取固體分析純KOH169g、KN03 31g于反應(yīng)釜中，加入108mL的去離子水至初始?jí)A濃度55%，KN03初始濃度10%， 開通攪拌，加熱升溫至180°C，稱取50g含釩鋼渣于反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中以2L/min通入空 氣，反應(yīng)時(shí)間證。反應(yīng)終點(diǎn)向反應(yīng)釜中加入水500mL稀釋，抽濾過濾，液相的堿度為236. 3g/ L，對(duì)渣進(jìn)行三次洗滌。采用化學(xué)分析和儀器分析分析液相和渣相的含量。尾渣中含釩總量 在0. 136wt% (以五氧化二釩計(jì))，尾渣中含鉻總量在0. 0684wt% (以三氧化二鉻計(jì))。所得釩 的溶出率為96. 1%，鉻的溶出率為94. m。實(shí)施例4:
一種高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩鉻的方法稱取固體分析純KOH 200g與反應(yīng)釜中，加入IOSmL的去離子水至初始濃度65%，開通攪拌，加熱升溫至160°C，稱 取50g含釩鋼渣與反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中以2L/min通入空氣，反應(yīng)時(shí)間證。反應(yīng)終點(diǎn)向反 應(yīng)釜中加入水500mL水稀釋，抽濾過濾，液相的堿度為觀0. 6g/L，對(duì)渣進(jìn)行三次洗滌。采用 化學(xué)分析和儀器分析分析液相和渣相的含量。尾渣中含釩總量在0. 146wt%(以五氧化二釩 計(jì))，尾渣中含鉻總量在0. 114 wt%(以三氧化二鉻計(jì))。所得釩的溶出率為95.8%，鉻的溶出 率為90. 3%ο實(shí)施例5:
一種高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩鉻的方法稱取固體分析純KOH 200g與反應(yīng)釜中，加入67mL的去離子水至初始濃度75%，開通攪拌，加熱升溫至240°C，稱取 50g含釩鋼渣與反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中以2L/min通入空氣，反應(yīng)時(shí)間他。反應(yīng)終點(diǎn)向反應(yīng) 釜中加入水500mL水稀釋，抽濾過濾，液相的堿度為279. 8g/L，對(duì)渣進(jìn)行三次洗滌。采用化 學(xué)分析和儀器分析分析液相和渣相的含量。尾渣中含釩總量在0. 0278wt% (以五氧化二釩 計(jì))，尾渣中含鉻總量在0.0389 wt% (以三氧化二鉻計(jì))。所得釩的溶出率為99.2%，鉻的溶 出率為96. 7%。實(shí)施例6:
一種高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩鉻的方法稱取固體工業(yè)純KOH 200g與反應(yīng)釜中，加入67mL的去離子水至初始濃度75%，開通攪拌，加熱升溫至200°C，稱 取50g含釩鋼渣與反應(yīng)釜中，在不通入空氣的條件下，反應(yīng)時(shí)間6h。反應(yīng)終點(diǎn)向反應(yīng)釜中加 入水400mL水稀釋，抽濾過濾，液相的堿度為323. 7g/L，對(duì)渣進(jìn)行三次洗滌。采用化學(xué)分析 和儀器分析分析渣相和液相的含量。尾渣中含釩總量在0. 139wt%(以五氧化二釩計(jì))，尾渣 中含鉻總量在0. 04-0. 1 wt% (以三氧化二鉻計(jì))。所得釩的浸出率為96.0%，鉻的溶出率為 97%。
權(quán)利要求
1.一種用高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩、鉻的方法，其特征是包含如 下工藝過程鋼渣原料破碎為彡IOmm的顆粒后磨成-100目的粉料，與水、氫氧化鉀一道 加入反應(yīng)器，其中，氫氧化鉀與鋼渣的質(zhì)量比為3:1到5:1，氫氧化鉀介質(zhì)的質(zhì)量濃度為 60%-90%，在常壓條件下進(jìn)行分解，反應(yīng)溫度160-240°C，有效反應(yīng)時(shí)間l_6h，再將得到的反 應(yīng)漿料用稀釋劑進(jìn)行冷卻稀釋，得到含氫氧化鉀、釩酸鉀、硅酸鉀、鉻酸鉀以及尾渣的混合 漿料；控制混合漿料的氫氧化鉀堿度> 100g/L，在80-13(TC對(duì)混合漿料進(jìn)行保溫過濾分 離，得到尾渣和含釩、鉻的水溶液，然后用常規(guī)方法完成除雜及釩、鉻回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1以所述的用高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩、鉻的方 法，其特征在于所說的氫氧化鉀介質(zhì)是以氫氧化鉀為基體，包括純氫氧化鉀及氫氧化鉀與 不同配比的鉀鹽混合介質(zhì)，。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩、鉻的方 法，其特征在于在反應(yīng)過程中通入氧化性氣體，完成釩、鉻同時(shí)提取。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩、鉻的方 法，其特征在于所用的稀釋劑是水或者稀堿溶液。
5.據(jù)權(quán)利要求2所述的用高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩、鉻的方法，其 特征在于所說的鉀鹽包括硝酸鉀、碳酸鉀就或氯化鉀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2以所述的用高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩、鉻的 方法，其特征在于對(duì)于低鉻含釩鋼渣，在不通入氧化性氣體的條件下完成釩的回收。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用高堿度的氫氧化鉀介質(zhì)從含釩鋼渣中提取釩、鉻的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是鋼渣與水、氫氧化鉀一道加入反應(yīng)器，在常壓條件下進(jìn)行分解再將得到的反應(yīng)漿料用稀釋劑進(jìn)行冷卻稀釋，得到含氫氧化鉀、釩酸鉀、硅酸鉀、鉻酸鉀以及尾渣的混合漿料；控制混合漿料的氫氧化鉀堿度≥100g/L，在80-130℃對(duì)混合漿料進(jìn)行保溫過濾分離，得到尾渣和含釩、鉻的水溶液。本發(fā)明不需要高溫焙燒，縮短反應(yīng)時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)釩、鉻的單次高效提取，和釩、鉻的同時(shí)提?。辉谔徕C過程中有效杜絕了焙燒帶來的Cl2、HCl、粉塵、SO2等大氣污染物，與傳統(tǒng)焙燒工藝相比有效降低了廢水的產(chǎn)生量和排放量,實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C22B34/32GK102071321SQ20111000770
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者劉曉華, 李蘭杰, 杜浩, 王浩宇, 解萬里, 鄭詩禮, 陳東輝, 高明磊, 黃榮艷 申請(qǐng)人:河北鋼鐵股份有限公司承德分公司