CN110106370A - 高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法 - Google Patents

高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法，属于冶金技术领域。本发明为了克服高钙高磷钒渣影响提钒时的产能和成本问题，提供了一种高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法：将高钙高磷钒渣与氯化铵溶液混合浸出，浸出完毕后，固液分离，固体经烘干，得脱钙脱磷钒渣。本发明采用氯化铵溶液浸出预处理高钙高磷钒渣，使高钙高磷钒渣中的不溶性钙氧化物与氯化铵反应形成可溶性氯化钙，同时减少渣中磷含量，得到脱钙少磷钒渣，更有利于后续的焙烧、浸出、沉钒工序的顺利进行。

Description

高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法。
背景技术
钒被普遍使用在冶金、化工和航空航天等方面，是一种战略资源，关系到当代工业、国防和科学技术发展进步，不可或缺。钒渣是重要的提钒原料，目前产业化应用的两种主要提钒工艺是钒渣钠化焙烧-水浸提钒和钙化焙烧-酸浸提钒。钠化焙烧-水浸提钒工艺要求钒渣中的钙、磷含量较低，钙化焙烧-酸浸提钒要求钒渣中的磷含量较低。高钙高磷钒渣在钠化焙烧工艺中高含量的CaO会严重影响提钒时钒的转化率(其中CaO易与V2O5生成不溶于水的钒酸钙CaO·V2O5或含钙的钒青铜CaV12O30)，过高的P将导致除磷过程中钒的损失较大；在钙化焙烧工艺中主要是酸性溶液除磷技术尚不成熟。同时高钙高磷钒渣钒含量低于普通钒渣的钒含量，将直接影响提钒时的产能和成本。
低温用钢、船用钢、抗氢致裂纹钢等钢种要求钢中的磷含量<0.01％或0.005％。要生产此类低磷钢种，需要对铁水进行预脱磷处理。攀枝花某钢厂的转炉提钒-炼钢流程可以在含钒铁水提钒的同时实现预脱磷，减轻炼钢工序的脱磷负担，但得到的钒渣是高钙高磷钒渣。这样，高钙高磷钒渣的有效利用就显得至关重要。
彭毅等(高钙高磷低品位钒渣制取V2O5的研究[J].铁合金，2007，(4)：18-23)对高钙高磷钒渣制取V2O5进行了实验室和工业试验，提钒采用钠化焙烧-水浸提钒工艺。针对磷的除去，根据浸出液的体积和P的含量，将配制好的10％-20％的CaCl2溶液加入浸出液中并使用压缩空气搅拌15min，搅拌后静置40min，之后取样分析浸出液中P的含量，当TV/P的质量比为1100时，满足沉钒液对磷含量的要求；但在除磷过程中有5.51％的钒损失。
CN102560086A公开了一种碳酸铵浸出钒渣熟料提钒的方法：其将CaO/V2O5的摩尔比为2～3的钒渣在700℃～900℃下钙化焙烧，钒渣熟料磨细筛分后用200～800g/L碳酸铵溶液浸出，并控制碳酸铵溶液与钒渣熟料液固比为5～30，浸出温度60℃～98℃，浸出时间30min～120min，使钒的浸出率达到90％以上，磷的浸出率低10％；但是该工艺是将钒浸出至浸出液中，并不适宜用于高钙高磷钒渣的脱钙脱磷。
CN103146930A公开了一种制备钒氧化物的方法，其将高钙高磷钒渣焙烧熟料粉碎至粒径不大于0.1mm后加入到500mL、草酸钠35g/L和草酸铵65g/L的草酸盐混合溶液中，在80℃下浸出120min，得到的钒转化浸出率为88％；向浸出液中加入0.8g铝酸钠搅拌20min后过滤得到滤液，向滤液中加入草酸铵，得到偏钒酸铵和沉钒废水。该研究能够实现废水、废渣的循环利用，但由于草酸铵的在较低温度下会结晶析出，因此在较低温度沉钒时草酸铵会结晶析出影响偏钒酸铵质量。
综上所述，目前对于高钙高磷钒渣的研究集中在焙烧和浸出、沉钒环节，而对于高钙高磷钒渣的预处理实现脱钙脱磷的研究则较少。
发明内容
本发明为了克服现有技术对于高钙高磷钒渣研究的不足，提供了一种高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法，以实现高钙高磷钒渣后续提钒工序的顺利进行。
高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法，其包括以下步骤：将高钙高磷钒渣与氯化铵溶液混合浸出，浸出完毕后，固液分离，固体经烘干，得脱钙脱磷钒渣。
其中，上述所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法中，所述高钙高磷钒渣的粒径为0.033～0.074mm。
其中，上述所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法中，所述氯化铵溶液的质量浓度为10％～70％。
优选的，上述所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法中，所述氯化铵溶液的质量浓度为40～70％。
其中，上述所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法中，所述氯化铵溶液与高钙高磷钒渣的液固比为3～6：1。
优选的，上述所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法中，所述氯化铵溶液与高钙高磷钒渣的液固比为4～5：1。
其中，上述所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法中，所述浸出的温度为80～100℃。
优选的，上述所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法中，所述浸出的温度为90～100℃。
其中，上述所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法中，所述浸出的时间为不少于1h。
优选的，上述所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法中，所述浸出的时间为2～3h。
其中，上述所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法中，所述浸出的搅拌速度为300～500r/min。
其中，上述所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法中，所述烘干的温度为90～110℃，时间为6h～12h。
其中，上述所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法中，当脱钙脱磷钒渣中钙、磷含量仍超标时，重复预处理操作，直到钙、磷含量合格。
本发明的有益效果：
本发明采用破磨高钙高磷钒渣至较细粒度、氯化铵溶液浸出预处理高钙高磷钒渣，使高钙高磷钒渣中的不溶性钙氧化物与氯化铵反应形成可溶性氯化钙，同时有减少渣中磷含量的作用，钙、磷脱除率较好，且钒损失很小，得到的脱钙少磷钒渣更有利于后续的焙烧、浸出、沉钒工序的顺利进行；本发明预处理成本低，工艺流程简单，易于实现工业化应用。
具体实施方式
具体的，高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法，其包括以下步骤：将高钙高磷钒渣与氯化铵溶液混合浸出，浸出完毕后，固液分离，固体经烘干，得脱钙脱磷钒渣。
本发明方法中，采用氯化铵对高钙高磷钒渣进行预处理，氯化铵可与高钙高磷钒渣中的不溶性钙发生反应生成可溶性氯化钙，同时氯化铵对磷酸钙等不溶性磷化合物有促进溶解作用，因此可同时脱出钙好磷，且钒含量基本不变。
为了促进钒渣中钙的反应和磷的溶解，本发明采用破磨高钙高磷钒渣至较细粒度(0.033～0.074mm)。
本发明方法中，控制氯化铵溶液的质量浓度为10％～70％；为加快反应速率，优选的，氯化铵溶液的质量浓度为40～70％。
本发明方法中，控制氯化铵溶液与高钙高磷钒渣的液固比为3～6：1，以保持氯化铵溶液有足够的浓度能够使反应进行，提高钙、磷脱出率，同时能够让搅拌充分，溶液不至于过于黏稠。优选的，氯化铵溶液与高钙高磷钒渣的液固比为4～5：1。
本发明方法中，控制浸出的温度为80～100℃；优选的，浸出的温度为90～100℃。
为使钙、磷尽可能浸出出来，本发明控制浸出的时间为不少于1h；优选为2～3h。
为加快浸出效率，保证钙、磷脱出率，浸出反应的搅拌速度为300～500r/min。
浸出后，固液分离，将固体在90～110℃烘干6h～12h，即可得到脱钙脱磷钒渣。
本发明方法适用的高钙高磷钒渣范围很广，如钙磷含量略低的高钙高磷钒渣、含钙含磷亮超高的渣(见实施例1～3)等，均能进行脱钙脱磷；此外，经一次预处理的脱钙脱磷钒渣中，若钙、磷含量仍不符合要求，可以重复预处理操作，直到钙、磷含量合格。
本发明中，所述含量均为质量百分含量，所述液固比为液体以体积计，固体以质量计。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
将高钙高磷钒渣300g(V：5.7％，CaO：30.28％，P：1.56％)经过球磨机磨细至0.074mm；取50g磨细后的钒渣，加入质量浓度为40％的氯化铵溶液中，液固比4：1，浸出温度95℃，搅拌速度400r/min，搅拌浸出120min；搅拌停止后，过滤，固体经100℃烘干8h，获得脱钙脱硫钒渣，钒渣质量42.74g，V含量为：6.4％，CaO含量为15.09％，P含量为1.30％，脱钙率为40.46％，脱磷率为28.76％，钒损率为4.1％。
实施例2
将高钙高磷钒渣300g(V：5.7％，CaO：30.28％，P：1.56％)经过球磨机磨细至0.074mm；取30g磨细后的钒渣，加入质量浓度为60％的氯化铵溶液中，液固比5：1，浸出温度95℃，搅拌速度400r/min，搅拌浸出120min；搅拌停止后，过滤，100℃烘干8h，获得脱钙脱硫钒渣，钒渣质量26.10g，V含量为6.4％，CaO含量为19.18％，P含量为1.20％，脱钙率为44.89％，脱磷率为33.07％，钒损失率为2.4％。
实施例3
将高钙高磷钒渣300g(V：5.7％，CaO：30.28％，P：1.56％)经过球磨机磨细至0.033mm；取100g磨细后的钒渣，加入质量浓度为65％的氯化铵溶液中，液固比5：1，浸出温度95℃，搅拌速度400r/min，搅拌浸出120min；搅拌停止后，过滤，100℃烘干8h，获得脱钙脱硫钒渣，钒渣质量84.76g，V含量为6.6％，CaO含量为15.31％，P含量为1.68％，脱钙率为40.46％，脱磷率为28.76％，钒损失率为1.9％。

Claims (9)

1.高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法，其特征在于：包括以下步骤：将高钙高磷钒渣与氯化铵溶液混合浸出，浸出完毕后，固液分离，固体经烘干，得脱钙脱磷钒渣。
2.根据权利要求1所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法，其特征在于：所述高钙高磷钒渣的粒径为0.033～0.074mm。
3.根据权利要求1所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法，其特征在于：所述氯化铵溶液的质量浓度为10％～70％；优选为40～70％。
4.根据权利要求1所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法，其特征在于：所述氯化铵溶液与高钙高磷钒渣的液固比为3～6：1；优选为4～5：1。
5.根据权利要求1所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法，其特征在于：所述浸出的温度为80～100℃；优选为90～100℃。
6.根据权利要求1所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法，其特征在于：所述浸出的时间为不少于1h；优选为2～3h。
7.根据权利要求1所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法，其特征在于：所述浸出的搅拌速度为300～500r/min。
8.根据权利要求1所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法，其特征在于：所述烘干的温度为90～110℃，时间为6h～12h。
9.根据权利要求1～8任一项所述的高钙高磷钒渣预处理脱钙脱磷的方法，其特征在于：当脱钙脱磷钒渣中钙、磷含量仍超标时，重复预处理操作，直到钙、磷含量合格。
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