本发明属于含钒冶金渣提钒方法技术领域,特别是钢铁厂钒渣在回转窑内一次焙烧,然后水浸提钒的方法。 钢铁厂向铁水吹氧,在铁水表面取得的含钒冶金渣即钒渣,可提取五氧化二钒。目前,国内外用钒渣提钒的方法,都是焙烧钒渣,水浸提钒方法,先将破碎、研磨成-200目、-160目或-120目的钒渣与碳酸钠混合,经过回转窑或多膛炉进行氧化、钠化焙烧,也可用其他钠盐等盐类代替一部分碳酸钠。然后,将焙烧过的钒渣用水浸出钒酸盐溶液,再添加酸和铵盐沉淀出多聚钒酸铵,经煅烧或熔化制成五氧化二钒。用回转窑进行氧化、钠化焙烧时,经一次焙烧后钒渣中钒的转化率为80~85%。国外苏、美、南非等国将水浸后的残渣,再经过酸浸或碱浸来提高转化率。我国也做过这样的试验,但带来流程长,杂质高,设备增多,设备腐蚀严重等一系列问题。我国目前都是采用残渣二次焙烧或多次焙烧(混合焙烧)的方法,使钒的总转化率达到90~95%,但也带来流程长,设备利用率低,能源消耗大,成本高,产量低等问题。美国专利NO、3,929,460是在试验室的试验结果,主要靠增加碳酸钠的量来提高钒转化率。以碳酸钠与钒渣中五氧化二钒的重量比(以下称苏打比)来表示加入碳酸钠的量,苏打比可高达4。如用其他钠盐代替碳酸钠,其代替量不得超过30%(重量)。整个工艺过程没有严格的温度制度。在工业生产上,由于碱量大给焙烧浸出带来一系列问题。如窑内结圈,降低钒转化率,水浸后不易分离出钒酸盐溶液,降低钒的收得率等。我国也做过这样的工业生产试验,这些问题一直没有解决。因此,该专利在工业生产上难以实现。
本发明的目的是,针对上述方法存在的问题作出改进,提出一种用回转窑一次焙烧,钒渣中钒转化率即达到90~95%,水浸后残渣的含钒量即小于0.8%的提钒方法。
钒渣在回转窑内一次焙烧,然后水浸提钒方法的钒渣焙烧过程包括,经过研磨粒度为-120目地钒渣,在碳酸钠和氧的作用下,苏打比为0.85~1.3,钒渣进窑的窑端温度为230°~300℃,焙烧温度为700°~800℃,焙烧过的钒渣出窑温度在550℃以上。焙烧温度不要超过800℃,否则容易发生回转窑中的结圈现象。回转窑中分氧化带,钠化带和冷却带三部分。为控制氧化过程,使钒渣充分氧化,钒渣进窑后在氧化带的氧化温度从230°~300℃升至600℃,升温时间为1~3小时(取决于钒渣粒度的粗细)。钒渣从氧化带进入钠化带温度由600℃升至700°~800℃,700°~800℃的保温时间为1~3小时(取决于钒渣粒度的粗细)。钒渣从钠化带进入冷却带温度降至550℃以上。钒渣不必研磨太细,工业生产上要求-120目至少占80%,本发明还可更粗些,-120目占60-70%,其余30-40%的钒渣粒度比-120目粗即可使用。用盐(NaCl)或芒硝(Na2SO4)代替苏打(Na2CO3),其代替量可多些,为31-50%(重量)。上述焙烧过的钒渣就生成含可溶性钒酸盐的产物。
水浸提钒过程是公知公用的。用水浸生成可溶性钒酸盐产物的钒渣,浸出钒酸盐溶液,分离出不溶残渣。在钒酸盐溶液中添加酸和铵盐,沉淀出多聚钒酸铵,经煅烧或熔化制成五氧化二钒。
回转窑比多膛炉结构简单。用回转窑焙烧钒渣比用多膛炉容易控制。所以用回转窑焙烧钒渣,然后只用水浸,不再用酸浸或碱浸,可省略处理酸或碱的设备,是已知技术中比较简单的一种方法。本发明的方法,是在用回转窑焙烧钒渣的过程中,严格控制温度制度,促进钒渣中钒转化率。在此过程中所采用的钒渣粒度较粗即-120目占60~70%,其余是比-120目还粗的粒度。粒度太细粉尘大,收尘系统必须完善,否则飞损大。此外,细粉还增加过滤分离的困难,加工费大,成本高。此过程中所采用的苏打比较小,只有0.85~1.3,所用碱量少,并可用盐或芒硝代替苏打,代替量可高达31~50%(重量)。盐或芒硝的价格都比苏打贱,添加剂的成本也下降。此外,可避免碱量大带来的诸如结圈、钒转化率降低、水浸溶液不易分离和钒收得率降低等问题。
本发明的方法与已知技术的方法相比较,有以下明显优点:
1.用回转窑一次焙烧钒渣比较简单的方法,即达到渣中钒转化率为90~95%。
2.水浸后不溶残渣不需再酸浸或碱浸,也不需要二次焙烧或多次焙烧(混合焙烧),残渣中含钒量即小于0.8%。
3.流程短,设备少,设备利用率高,能源消耗少,成本低,产量高,与残渣二次焙烧或多次焙烧相比,产量可提高30%以上。
在φ2.2×40M回转窑内,焙烧混合钠盐的钒渣。钒渣粒度-120目占60~70%,钒渣含五氧化二钒19%。钒渣∶苏打∶盐=100∶13∶7,即苏打比为1.05,盐(NaCl)代替功打(Na2CO3)的重量比例为35%。钒渣进入回转窑的窑端温度约300℃。回转窑中氧化带温度从约300℃升至约600℃,升温时间约2小时,回转窑中钠化带温度从约600℃升至700°~800℃,700°~800℃的保温时间约2小时。回转窑中冷却带温度在600℃以上。钒渣出窑后水浸提钒,残渣中含钒量小于0.8%,钒渣中钒的转化率平均为92%以上。