CN101713029A - 含钒、钼、镍、钴的废渣综合利用工艺 - Google Patents

含钒、钼、镍、钴的废渣综合利用工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含钒、钼、镍、钴的废渣综合利用工艺，其特征在于工艺流程为：粗镍铁破碎磨细→氧压酸浸→浸出渣综合回收钒、钼→浸出液除铁、铜、硅、铝→P204萃取深度除杂质→P507萃取分离镍、钴→电解沉积镍→沉碳酸钴。氧压酸浸是在压力釜中进行，浸出时通入氧气代替硝酸。氧压酸浸工序为：调浆预浸出，在调浆罐中加入水、粗镍铁粉、计算好的硫酸搅拌调成浆料；用砂浆泵将调浆料输入压力釜中，通入氧气进行氧压酸浸，浸出完成后进行过滤洗涤，对浸出渣进行三次逆流洗涤，洗水返回调浆作为补充配液；经洗涤后的浸出渣采用常规技术回收钒、钼。根据上述的技术方案已做完小型试验、半工业试验，取得了很好的效果，并建成了一个年产1000t/a电解镍，434t/aCoCo3的生产车间，通过调试试生产后目前正转入正式生产。与现有技术相比取得了明显的效果。镍、钴浸出率高，分别达到95％以上，比常压浸出提高2％以上。对一个年产1000t/a镍，434t/aCoCo3的车间，每年可多回收20t镍和8.68t CoCo3，按现行价可获利379万元。铁的浸出率低，比常压浸出降低75％，作为杂质金属铁浸出率越低越好。由于铁的浸出率低，在除铁时减少除铁渣量，对于年产1000t/a镍而言减少除铁渣量4286t/a，减少除Fe时少加Na2CO31175t/a。降低了硫酸耗量，比常压浸出每吨镍少耗硫酸4.14t，年产1000t/a的生产车间，少耗硫酸4140t/a。钒、钼的综合回收率比常压浸出提高50％以上。原因是在常压浸出时加入硝酸，钒、钼有70％以上被浸出进入浸出液，该浸出液在黄钠铁钒除铁时，钒、钼进入黄钠铁钒渣中，很难得到回收。而在氧压酸浸时，钒、钼浸出率均小于20％，大部分钒、钼留在浸出渣中，并得到富集，用常规方法回收钒、钼。

Description

含钒、钼、镍、钴的废渣综合利用工艺
一、技术领域
本发明涉及一种含钒、钼、镍、钴的废渣综合利用工艺。
二、背景技术
攀西地区每年有二十多万吨提钒废渣产生，该废弃尾渣中钒含量一般在0.8～1.2％，同时还含有钼等有价金属。尾渣中残留有色金属有较高综合利用价值。国内外石油工业在进行原油脱硫处理过程中会产生大量的废铝基钼催化剂(俗称：油渣)，该催化剂在脱硫过程中同时吸附钒、镍钴等有色金属，因此失效后的该类催化剂是一种很好的多金属提取原料，具有较高的综合利用价值。全球每年会产生10万吨以上的该类废催化剂，多年来由于对该类原料的开发利用不足，目前全球有大量的该类废渣存放。
国内化工企业在利用油渣提钒过程中每年会产生约5万吨左右的二次废渣，由于技术原因，这些企业只能提取钒、钼，而镍、钴随二次渣排出，且二次渣钒、钼含量较高，钒一般0.9～1.3％，钼在0.5～0.8％，镍2～4％，钴0.05～0.5。该类原料仍具有较高的综合提取钒、钼、镍、钴的价值。如：发明03126608.8公开了一种工业废渣综合利用、稳定化、固化处理电镀污泥的方法，该方法包括以下次序的工艺步骤：①将碱性工业废渣、电镀污泥和水按比例混合，均匀搅拌成pH值为7.5～9的混合污泥；②在混合污泥中加入固化剂、稳定剂和水搅拌均匀；③将搅拌后的混合物制模，并固化成砌块；④对砌块进行养护；⑤风干。本发明以废治废，利用工业废渣处理电镀污泥，可大大减少处理费用。同时，通过本发明制得的砌筑模块成品，生物毒性试验效果良好，符合国家环保标准要求，物理性能符合国家建材二级标准。专利91105171.6为平炉沉综合利用工艺，属于钢铁厂冶炼废渣的加工处理方法。当平炉吹氧炼钢时铁水在高压氧流作业时，形成的沉渣含有较高的FeO，Fe2O3。这部分沉渣与耐火砖及其他炉后废物一起，运往矿渣出废弃。既浪费了含铁资源，又占用了土地，污染了环境。本发明在沉渣室设置了专用沉渣回收罐，经过钢渣间翻罐打碎大渣坨，一段破碎，一段筛分，两级手选和振动筛筛分、磁选、整粒，分出8～100mm和＜8mm两级产品。本发明工艺简单，经济效益显著，为钢铁厂废渣综合利用开辟了新途径。发明97106427.X涉及一种混凝土搅拌站废水废渣综合利用工艺，它包括泥浆、沙石分离过程，水池***流程，泥浆回用过程，以及机械与电气控制***。水池***流程是当流入泥浆池内的泥浆液面超过溢流口高度时流入匀浆池，又流入清水池，泥浆水中的固体物沉淀后清水溢出，清水池内的水可回用，由泥浆、沙石分离器分离出的泥浆在匀浆池内经浓度调配并经人工测定以回用。泥浆回用过程是通过泥浆控制阀和清水电磁阀进行。本发明可达到无废水废渣排放，节约用水和建筑原材料，有利于保护环境。发明200610151981.5公开了一种干式磨矿、干式磁选铁精矿粉的方法，具体的说是属于淘汰球磨机、彻底改造湿式磁选工艺的方法。本发明是用传统的颚式破碎机作矿石的粗碎，用经过改进了的圆锥细碎机作矿石的细碎，用自己的实用新型专利“颚辊式磨机”(ZL01204877.1)作矿石的干式粉磨，用自己的实用新型专利“高性能干式磁选机”(200420115097.2)进行干式磁选，生产出品位在65％以上的铁精矿粉。从而淘汰球磨机，节省大量水资源，避免了尾矿泥浆对环境的污染和占地，与同等处理量的湿式磁选工艺相比，干式用电是湿式用电的1/6～1/8，干式磁选工艺是节电、节水、节省钢铁料消耗，有利于环保、低成本、高效益的选矿工艺，适用于冶金矿山和工业废渣综合利用的一切领域。发明200810157831.4公开了一种对1-硝基蒽醌废渣综合利用的方法，包括从蒽醌硝化制备1-硝基蒽醌过程中产生的废渣即废渣A中提取1-硝基蒽醌；或从蒽醌硝化制备1-硝基蒽醌过程中产生的废渣即废渣A中制取1，5-二硝基蒽醌及1，8-二硝基蒽醌；和/或从把废渣A通过溶剂法提取1-硝基蒽醌后残留的废渣即废渣B中制取1，5-二硝基蒽醌及1，8-二硝基蒽醌。本发明方法是将1-硝基蒽醌过程中产生的两种废渣经过硝化、加水、过滤、酸洗、水洗、干燥等几步单元操作完成。本发明的优点和效果是：变废为宝，减少环境污染，具有经济和社会的双重效益。
三、发明内容
各种渣成分如下表(％)
  原料名称   V   Mo   Ni   Co   Al2O3   SiO2   Fe   CaO
  攀西尾渣   1.2～1.5   0.4   2.97   14.75   24.11   3.25
  油渣   10～20   5～8   2.5～4.5   0.05～0.5   45～55   2～5   3～5   0.2～0.5
  油渣二次渣   0.9～1.3   0.5～0.8   2～4   0.05～0.5   55～65   3～6   3～5   0.3～0.6
为了回收上述废渣中的V、Mo、Ni、Co等金属，现有工艺为先将废渣配入Na2Co3在回转窑中进行钠化焙烧，对焙砂进行水浸，过滤后的浸出液沉钒，然后再收钼。得出的浸出渣用电炉熔炼得出粗镍铁。这种粗镍铁除了含镍和铁外还含有钴。本发明是以粗镍铁为原料回收其中的镍、钴、钒、钼等金属。为了从粗镍铁中回收有价金属，实现镍钴分离，分别将镍和锢变成高附加值产品，目前国内有一个公司实现了生产，采用的流程为粗镍铁破碎磨细→常压酸浸→除铁、铜、硅、铝→P2O4萃取深度除杂质→P5O7萃取分离镍和钴→电解沉积镍→电解沉积钴。上述流程最大问题是常压浸出时必须加入硝酸作氧化剂；镍钴浸出率低，需进行两次浸出才能达到预期效果；铁的浸出率高为下一工序除铁带来困难，产生的除铁渣量大；硫酸耗量大，每吨镍耗硫酸约8吨；浸出时产生的酸雾量大，并含氮氧化物给环境治理带来困难；钒、钼进入浸出液难以得到回收。因此现行技术存在许多缺点，针对现行流程存在的问题，作了大量的实验研究工作，最终采用氧压酸浸，上述问题均得到很好解决，在实际生产中取得了很好的效果。
本发明的技术方案
粗镍铁的化学成分和物相组成
粗镍铁的化学成分如下
元素Ni Co Fe V Mo Al Mn Mg
成分(％)25～30＞3.630～50  0.5～1.5 1～2  0.1～0.5 0.1～0.51～1.5
粗镍铁的XRD分析结果如下：
物相                        含量(％)
Ni3Si                       15.94
FeSi                        8.54
Fe3O4                       22.93
CoFe2O4                     4.94
(NiFe)Fe2O4                 27.45
MgFeO4                      8.50
ZnFe2O4                     0.45
Si                     8.29
其他                   3.00
从物相分析看出，镍以Ni3P和(NiFe)Fe2O4形态存在，钴以CoFe2O4形态存在，上述金属间化气物和铁酸盐用常压浸出镍、钴浸出率较低。而压用氧压酸镍钴浸出率均在95％以上。
粗镍铁处理的技术方案
本发明的技术方案是粗镍铁破碎磨细→氧压酸浸→浸出渣综合回收钒、钼→浸出液除铁、铜、硅、铝→P2O4萃取深度除杂质→P5O7萃取分离镍、钴→电解沉积镍→沉碳酸钴等组成。工艺流程如图。本发明与现有技术主要有两点区别，即氧压酸浸取代常压酸浸，从浸出渣中回收钒、钼。
氧压酸浸是在压力釜中进行，浸出时通入氧气代替硝酸。氧压酸浸由三个工序组成：调浆预浸出，在调浆罐中加入水，加粗镍铁粉，再加计算好的硫酸搅拌调成浆料。用砂浆泵将调浆料输入压力釜中，通入氧气进行氧压酸浸，浸出完成后进行过滤洗涤，对浸出渣进行三次逆流洗涤，洗水返回调浆作为补充配液。经洗涤后的浸出渣采用常规技术回收钒、钼。
氧压酸浸的技术条件
①、调浆预浸出
每釜处理镍铁合金粉2020kg
硫酸浓度：120～130g/L
液固比：7∶1
温度：80～85℃
浆化时间：6～8h
搅拌转速：60r/min
调浆时鼓入空气
调浆后溶液PH＝0.5～1.0
②、氧压酸浸
浸出温度：160～180℃
釜内压力：1.6～1.8MPa
供氧压力：1.7～1.9MPa
通氧量：100～120m3/h
搅拌速度：100～140r/min
浸出时间：4h
浸出液PH＝1.5～2
③、过滤和洗涤
过滤温度：70～80℃
浸出渣洗涤液固比(干渣)＝4∶1
逆流搅拌(60r/min)洗涤三次
④、氧压浸出的指标
镍、钴浸出率：95％
铁浸出率：＜15％
浸出渣率：120％
浸出渣含镍：1.2～2％
浸出渣含钴：0.2～0.3％
浸出渣含水：＜50％
氧压酸浸的化学反应
粗镍铁粉料在高温、高压的浸出过程中，各种金属和金属间化合物及铁酸盐被酸性氧化浸出和酸分解：
NiSi+3H2SO4+4O2＝3NiSO4+H2SiO3+2H2O
FeSi+H2SO4+1.5O2＝FeSO4+H2SiO3
2Fe+2H2SO4+O2＝2FeSO4+2H2O
2Ni+2H2SO4+O2＝2NiSO4+2H2O
Si+H2O+O2＝H2SiO3
CoFe2O4+4H2SO4＝Fe2(SO4)3+CoSO4+4H2O
MgFe2O4+4H2SO4＝Fe2(SO4)3+MgSO4+4H2O
ZnFe2O4+4H2SO4＝Fe2(SO4)3+ZnSO4+4H2O
四、附图说明
图1为工业艺流程图。
五、具体实施例
下面结合附图介绍本发明技术方案：在图1中，1为镍、铁合金；2为磨料；3为氧压酸浸；4为H2SO4 O2；5为过滤；6为浸出渣；7为浸出液；8为NaClO3、Na2CO3；9为洗涤；10为过滤；11为除铁；12为过滤；13为洗水；14为浸出渣；15为返回五氧化二钒车间回收Ni、Co、V、Mo；16为除铁后液；17为除铁渣；18为返回五氧化二钒车间回收V、Mo；19为除铜、硅、铝；20为过滤；21为除铜、硅、铝液；22为除铜渣；23为除硅、铝渣；24为P204除杂质；25为回收铜；26为P507镍、钴分离；27为Na2CO3、NaOH；28为CoSO4溶液；29为沉碳酸钴；30为NiSO4溶液；31为电解沉积；32为CoCo3产品；33为电解镍产品。
根据上述的技术方案已做完小型试验、半工业试验，取得了很好的效果，并建成了一个年产1000t/a电解镍，434t/aCoCo3的生产车间，通过调试试生产后目前正转入正式生产。与现有技术相比取得了明显的效果。镍、钴浸出率高，分别达到95％以上，比常压浸出提高2％以上。对一个年产1000t/a镍，434t/aCoCo3的车间，每年可多回收20t镍和8.68t CoCo3，按现行价可获利379万元。
铁的浸出率低，比常压浸出降低75％，作为杂质金属铁浸出率越低越好。由于铁的浸出率低，在除铁时减少除铁渣量，对于年产1000t/a镍而言减少除铁渣量4286t/a，减少除Fe时少加Na2CO31175t/a。
降低了硫酸耗量，比常压浸出每吨镍少耗硫酸4.14t，年产1000t/a的生产车间，少耗硫酸4140t/a。
钒、钼的综合回收率比常压浸出提高50％以上。原因是在常压浸出时加入硝酸，钒、钼有70％以上被浸出进入浸出液，该浸出液在黄钠铁钒除铁时，钒、钼进入黄钠铁钒渣中，很难得到回收。而在氧压酸浸时，钒、钼浸出率均小于20％，大部分钒、钼留在浸出渣中，并得到富集，用常规方法回收钒、钼。

Claims (3)

1.一种含钒、钼、镍、钴的废渣综合利用工艺，其特征在于工艺流程为：粗镍铁破碎磨细→氧压酸浸→浸出渣综合回收钒、钼→浸出液除铁、铜、硅、铝→P204萃取深度除杂质→P507萃取分离镍、钴→电解沉积镍→沉碳酸钴。
2.根据权利要求1所述的一种含钒、钼、镍、钴的废渣综合利用工艺，其特征在于氧压酸浸是在压力釜中进行，浸出时通入氧气代替硝酸。
3.根据权利要求1所述的一种含钒、钼、镍、钴的废渣综合利用工艺，其特征在于氧压酸浸工序为：调浆预浸出，在调浆罐中加入水、粗镍铁粉、计算好的硫酸搅拌调成浆料；用砂浆泵将调浆料输入压力釜中，通入氧气进行氧压酸浸，浸出完成后进行过滤洗涤，对浸出渣进行三次逆流洗涤，洗水返回调浆作为补充配液；经洗涤后的浸出渣采用常规技术回收钒、钼。
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