CN113549769A - 一种富集含钒钢渣中钒的方法 - Google Patents

一种富集含钒钢渣中钒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种富集含钒钢渣中钒的方法，富集法是先将含钒钢渣粉碎并酸浸，然后进行一次磁选，再将一次磁选后的物料与聚集剂溶液一起研磨，研磨后先对物料进行水洗，再进行二次磁选，随后对二次磁选后的物料进行熔炼，并浇注成铁锭，完成钒的富集。采用本发明中的富集含钒钢渣中钒的方法可以实现含钒钢渣的回收利用，不仅可以提升经济效益，而且可以避免钢渣堆放等带来的环境污染。采用本发明中的富集方法，可以将含钒量在1％以下的钢渣转变成含钒量在6％以上冶金原料，实现含钒钢渣回收利用的目的。

Description

一种富集含钒钢渣中钒的方法
技术领域
本发明属于废弃资源有效利用技术领域，具体涉及一种富集含钒钢渣中钒的方法。
背景技术
钒是重要的战略资源，主要用作钢铁行业的合金添加剂。全世界的钒资源集中在中国，中国的钒资源集中在攀西地区，攀西地区蕴藏着大量的钒钛磁铁矿，钒钛磁铁矿经过高炉炼铁、转炉吹炼后，钢渣中会残留一定量的钒。目前钒含量在2％以上的钢渣得到了较好的运用，但钒含量在2％以下的钢渣未能得到合理利用，现以回收铁资源的方式进行利用，钒资源得到了极大的浪费。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供一种富集含钒钢渣中钒的方法，以解决含钒钢渣不能得到有效利用的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种富集含钒钢渣中钒的方法，包括以下步骤：
S1：将含钒钢渣粉碎成粒径不超过3mm的颗粒，然后将颗粒与原料处理液按1g:3～5mL的料液比混合，于室温下酸浸16～24h，过滤，得初料；原料处理液为浓度为0.1～0.5mol/L的酸液；
S2：将初料干燥至含水量低于5％，然后以0.5～1m/min的速率通过磁场强度为1000～3000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得一次磁选料；
S3：将一次磁选料与聚集剂溶液按1g:1～3mL的料液比混合，再将混合物投入球磨机进行球磨，至一次磁选料的粒径小于1mm，得鳌合料；聚集剂溶液溶质包括EDTA四钠、粉煤灰、滑石粉和膨润土，它们的浓度分别为2～4g/mL、0.5～1g/mL、0.5～1g/mL和0.1～0.5g/mL；
S4：将鳌合料与水按1g:10～15mL的料也比混合，调节混合物pH至8～10，搅拌10～20min后过滤，得基料；
S5：将基料干燥至含水量低于5％，然后以0.5～1m/min的速率通过磁场强度为3000～5000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得二次磁选料；
S6：将二次磁选料制成直径为2～5cm的球团，然后将球团放入熔炼炉中，于1450～1500℃下熔炼2～4h，随后放出铁水，浇注成铁锭，完成钒的富集。
本发明中先将含钒钢渣粉碎成粒径较小的颗粒，再将颗粒放入原料处理液中浸泡，原料处理液为酸液，酸液可以与含钒钢渣中除钒氧化物以外的其余的氧化物以及铁等单质发生反应，铁等单质以及它们的氧化含量降低，钒氧化物含量升高，实现钒的初步富集。另外，酸液在降低含钒钢渣中铁、镁、铝等单质及氧化物含量的同时，可以破坏钢渣结构，有利于钢渣内部铁等的析出。
将处理后的初料放入磁选机中进行一次磁选，可以进一步除去初料中的铁。磁选后的物料与聚集剂溶液混合，聚集剂溶液中的EDTA四钠对铁、钙、镁等离子具有良好的鳌合能力，与铁、钙、镁等形成螯合物，可以降低钢渣中铁、钙、镁等的含量；聚集剂溶液中的粉煤灰、滑石粉和膨润土可以增加物料之间的摩擦，提升球磨效果。球磨鳌合后，加水水洗，水洗液呈碱性，在碱性条件下，金属螯合物溶于水中，通过过滤即可将螯合物除去。经过球磨鳌合以及水洗后，钢渣中铁、镁、钙等的含量进一步降低，钒氧化物含量得以提升，钒得到进一步富集。
鳌合水洗后的钢渣继续放入磁选机中进行二次磁选，可对将钢渣中的铁再一次进行吸附，以最大程度降低铁的含量，钒富集程度更高。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，原料处理液为浓度为0.2mol/L的柠檬酸溶液。
以柠檬酸溶液作为处理液，柠檬酸为对环境友好的有机酸，不会出现环境污染的问题。并且柠檬酸酸性温和，不会发生剧烈反应，富集过程更加安全。同时可以引入柠檬酸根，有利于后续鳌合的进行。
进一步，S2中初料在磁选机中通过的速率为0.8m/min，磁选机的磁场强度为2000高斯。
进一步，S3中一次磁选料与聚集剂溶液按1g:2mL的料液比混合。
进一步，聚集剂溶液中EDTA四钠、粉煤灰、滑石粉和膨润土的浓度分别为3g/mL、0.8g/mL、0.6g/mL和0.4g/mL。
进一步，S4中用碳酸钠将混合物的pH值调节至8～9。
用碳酸钠调节pH值，鳌合料不会发生团聚，有利于后续磁选的进行。
进一步，S5中鳌合料在磁选机中通过的速率为1m/min，磁选机的磁场强度为4000高斯。
进一步，碳质还原剂为焦炭粉或石墨粉。
进一步，S6中熔炼温度为1480℃，熔炼时间为3h。
本发明的有益效果是：采用本发明中的富集含钒钢渣中钒的方法可以实现含钒钢渣的回收利用，不仅可以提升经济效益，而且可以避免钢渣堆放等带来的环境污染。采用本发明中的富集方法，可以将含钒量在1％以下的钢渣转变成含钒量在6％以上冶金原料，实现含钒钢渣回收利用的目的。
具体实施方式
本发明所用含钒钢渣为攀钢集团熔炼钒钛矿后的转炉钢渣，其化学成分如表1所示。
表1含钒钢渣的成分
Figure BDA0003189995280000041
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例一
一种富集含钒钢渣中钒的方法，包括以下步骤：
S1：将含钒钢渣粉碎成粒径不超过3mm的颗粒，然后将颗粒与原料处理液按1g:4mL的料液比混合，于室温下酸浸20h，过滤，得初料；原料处理液为浓度为0.2mol/L的柠檬酸溶液；
S2：将初料干燥至含水量低于5％，然后以0.8m/min的速率通过磁场强度为2000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得一次磁选料；
S3：将一次磁选料与聚集剂溶液按1g:2mL的料液比混合，再将混合物投入球磨机进行球磨，至一次磁选料的粒径小于1mm，得鳌合料；聚集剂溶液的溶质为EDTA四钠、粉煤灰、滑石粉和膨润土，它们的浓度分别为3g/mL、0.8g/mL、0.6g/mL和0.4g/mL；
S4：将鳌合料与水按1g:12mL的料也比混合，利用碳酸钠将混合物的pH调节至9左右，搅拌15min后过滤，得基料；
S5：将基料干燥至含水量低于5％，然后以0.8m/min的速率通过磁场强度为4000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得二次磁选料；
S6：将二次磁选料制成直径为3cm的球团，然后将球团放入熔炼炉中，于1480℃下熔炼3h，随后放出铁水，浇注成铁锭，完成钒的富集。
实施例二
一种富集含钒钢渣中钒的方法，包括以下步骤：
S1：将含钒钢渣粉碎成粒径不超过3mm的颗粒，然后将颗粒与原料处理液按1g:3mL的料液比混合，于室温下酸浸24h，过滤，得初料；原料处理液为浓度为0.5mol/L的柠檬酸溶液；
S2：将初料干燥至含水量低于5％，然后以1m/min的速率通过磁场强度为3000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得一次磁选料；
S3：将一次磁选料与聚集剂溶液按1g:1mL的料液比混合，再将混合物投入球磨机进行球磨，至一次磁选料的粒径小于1mm，得鳌合料；聚集剂溶液的溶质为EDTA四钠、粉煤灰、滑石粉和膨润土，它们的浓度分别为2g/mL、0.5g/mL、1g/mL和0.1g/mL；
S4：将鳌合料与水按1g:10mL的料也比混合，利用碳酸钠将混合物的pH调节至8左右，搅拌20min后过滤，得基料；
S5：将基料干燥至含水量低于5％，然后以1m/min的速率通过磁场强度为5000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得二次磁选料；
S6：将二次磁选料制成直径为2cm的球团，然后将球团放入熔炼炉中，于1450℃下熔炼4h，随后放出铁水，浇注成铁锭，完成钒的富集。
实施例三
一种富集含钒钢渣中钒的方法，包括以下步骤：
S1：将含钒钢渣粉碎成粒径不超过3mm的颗粒，然后将颗粒与原料处理液按1g:5mL的料液比混合，于室温下酸浸16h，过滤，得初料；原料处理液为浓度为0.1mol/L的柠檬酸溶液；
S2：将初料干燥至含水量低于5％，然后以0.5m/min的速率通过磁场强度为1000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得一次磁选料；
S3：将一次磁选料与聚集剂溶液按1g:1mL的料液比混合，再将混合物投入球磨机进行球磨，至一次磁选料的粒径小于1mm，得鳌合料；聚集剂溶液的溶质为EDTA四钠、粉煤灰、滑石粉和膨润土，它们的浓度分别为4g/mL、1g/mL、0.5g/mL和0.5g/mL；
S4：将鳌合料与水按1g:15mL的料也比混合，利用碳酸钠将混合物的pH调节至9左右，搅拌10min后过滤，得基料；
S5：将基料干燥至含水量低于5％，然后以0.5m/min的速率通过磁场强度为3000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得二次磁选料；
S6：将二次磁选料制成直径为5cm的球团，然后将球团放入熔炼炉中，于1500℃下熔炼2h，随后放出铁水，浇注成铁锭，完成钒的富集。
对比例一
一种富集含钒钢渣中钒的方法，包括以下步骤：
S1：将含钒钢渣粉碎成粒径不超过3mm的颗粒，得初料；
S2：将初料以0.8m/min的速率通过磁场强度为2000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得一次磁选料；
S3：将一次磁选料与聚集剂溶液按1g:2mL的料液比混合，再将混合物投入球磨机进行球磨，至一次磁选料的粒径小于1mm，得鳌合料；聚集剂溶液的溶质为EDTA四钠、粉煤灰、滑石粉和膨润土，它们的浓度分别为3g/mL、0.8g/mL、0.6g/mL和0.4g/mL；
S4：将鳌合料与水按1g:12mL的料也比混合，利用碳酸钠将混合物的pH调节至9左右，搅拌15min后过滤，得基料；
S5：将基料干燥至含水量低于5％，然后以0.8m/min的速率通过磁场强度为4000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得二次磁选料；
S6：将二次磁选料制成直径为3cm的球团，然后将球团放入熔炼炉中，于1480℃下熔炼3h，随后放出铁水，浇注成铁锭，完成钒的富集。
对比例二
一种富集含钒钢渣中钒的方法，包括以下步骤：
S1：将含钒钢渣粉碎成粒径不超过3mm的颗粒，然后将颗粒与原料处理液按1g:4mL的料液比混合，于室温下酸浸2h，过滤，得初料；原料处理液为浓度为0.2mol/L的盐酸溶液；
S2：将初料干燥至含水量低于5％，然后以0.8m/min的速率通过磁场强度为2000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得一次磁选料；
S3：将一次磁选料与聚集剂溶液按1g:2mL的料液比混合，再将混合物投入球磨机进行球磨，至一次磁选料的粒径小于1mm，得鳌合料；聚集剂溶液的溶质为EDTA四钠、粉煤灰、滑石粉和膨润土，它们的浓度分别为3g/mL、0.8g/mL、0.6g/mL和0.4g/mL；
S4：将鳌合料与水按1g:12mL的料也比混合，利用碳酸钠将混合物的pH调节至9左右，搅拌15min后过滤，得基料；
S5：将基料干燥至含水量低于5％，然后以0.8m/min的速率通过磁场强度为4000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得二次磁选料；
S6：将二次磁选料制成直径为3cm的球团，然后将球团放入熔炼炉中，于1480℃下熔炼3h，随后放出铁水，浇注成铁锭，完成钒的富集。
对比例三
一种富集含钒钢渣中钒的方法，包括以下步骤：
S1：将含钒钢渣粉碎成粒径不超过3mm的颗粒，然后将颗粒与原料处理液按1g:4mL的料液比混合，于室温下酸浸20h，过滤，得初料；原料处理液为浓度为0.2mol/L的柠檬酸溶液；
S2：将初料干燥至含水量低于5％，然后以0.8m/min的速率通过磁场强度为2000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得一次磁选料；
S3：将一次磁选料与水按1g:2mL的料液比混合，再将混合物投入球磨机进行球磨，至一次磁选料的粒径小于1mm，得球磨料；
S4：将球磨料干燥至含水量低于5％，然后以0.8m/min的速率通过磁场强度为4000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得二次磁选料；
S5：将二次磁选料制成直径为3cm的球团，然后将球团放入熔炼炉中，于1480℃下熔炼3h，随后放出铁水，浇注成铁锭，完成钒的富集。
对比例四
一种富集含钒钢渣中钒的方法，包括以下步骤：
S1：将含钒钢渣粉碎成粒径不超过3mm的颗粒，然后将颗粒与原料处理液按1g:4mL的料液比混合，于室温下酸浸20h，过滤，得初料；原料处理液为浓度为0.2mol/L的柠檬酸溶液；
S2：将初料干燥至含水量低于5％，然后以0.8m/min的速率通过磁场强度为2000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得一次磁选料；
S3：将一次磁选料与聚集剂溶液按1g:2mL的料液比混合，再将混合物投入球磨机进行球磨，至一次磁选料的粒径小于1mm，得鳌合料；聚集剂溶液的溶质为EDTA四钠，其浓度为3g/mL；
S4：将鳌合料与水按1g:12mL的料也比混合，利用碳酸钠将混合物的pH调节至9左右，搅拌15min后过滤，得基料；
S5：将基料干燥至含水量低于5％，然后以0.8m/min的速率通过磁场强度为4000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得二次磁选料；
S6：将二次磁选料制成直径为3cm的球团，然后将球团放入熔炼炉中，于1480℃下熔炼3h，随后放出铁水，浇注成铁锭，完成钒的富集。
对比例五
一种富集含钒钢渣中钒的方法，包括以下步骤：
S1：将含钒钢渣粉碎成粒径不超过3mm的颗粒，然后将颗粒与原料处理液按1g:2mL的料液比混合，再将混合物投入球磨机进行球磨，至含钒钢渣的粒径小于3mm，得初料；原料处理液为浓度为0.2mol/L的柠檬酸溶液；
S2：将初料干燥至含水量低于5％，然后以0.8m/min的速率通过磁场强度为2000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得一次磁选料；
S3：将一次磁选料与聚集剂溶液按1g:2mL的料液比混合，再将混合物投入球磨机进行球磨，至一次磁选料的粒径小于1mm，得鳌合料；聚集剂溶液的溶质为EDTA四钠、粉煤灰、滑石粉和膨润土，它们的浓度分别为3g/mL、0.8g/mL、0.6g/mL和0.4g/mL；
S4：将鳌合料与水按1g:12mL的料也比混合，利用氢氧化钠将混合物的pH调节至9左右，搅拌15min后过滤，得基料；
S5：将基料干燥至含水量低于5％，然后以0.8m/min的速率通过磁场强度为4000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得二次磁选料；
S6：将二次磁选料制成直径为3cm的球团，然后将球团放入熔炼炉中，于1480℃下熔炼3h，随后放出铁水，浇注成铁锭，完成钒的富集。
结果分析
分别测定实施例1～3和对比例1～5所得铁锭的成分及含量，结果列于表1。
表1铸铁组分及含量(wt％)
Figure BDA0003189995280000091
Figure BDA0003189995280000101
从表1中可以看出，采用本发明中的富集方法所制备的含钒生铁的钒量可达6％以上，含钒量较高，可以作为原料参与钢材的熔炼，得到相应含钒量的钢材，降低钢材熔炼的难度。
虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种富集含钒钢渣中钒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将含钒钢渣粉碎成粒径不超过3mm的颗粒，然后将颗粒与原料处理液按1g:3～5mL的料液比混合，于室温下酸浸16～24h，过滤，得初料；所述原料处理液为浓度为0.1～0.5mol/L的酸液；
S2：将初料干燥至含水量低于5％，然后以0.5～1m/min的速率通过磁场强度为1000～3000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得一次磁选料；
S3：将一次磁选料与聚集剂溶液按1g:1～3mL的料液比混合，再将混合物投入球磨机进行球磨，至一次磁选料的粒径小于1mm，得鳌合料；所述聚集剂溶液溶质包括EDTA四钠、粉煤灰、滑石粉和膨润土，它们的浓度分别为2～4g/mL、0.5～1g/mL、0.5～1g/mL和0.1～0.5g/mL；
S4：将鳌合料与水按1g:10～15mL的料也比混合，调节混合物pH至碱性，搅拌10～20min后过滤，得基料；
S5：将基料干燥至含水量低于5％，然后以0.5～1m/min的速率通过磁场强度为3000～5000高斯的磁选机，收集未被吸附的物料，得二次磁选料；
S6：将二次磁选料制成直径为2～5cm的球团，然后将球团放入熔炼炉中，于1450～1500℃下熔炼2～4h，随后放出铁水，浇注成铁锭，完成钒的富集。
2.根据权利要求1所述的富集含钒钢渣中钒的方法，其特征在于：所述原料处理液为浓度为0.2mol/L的柠檬酸溶液。
3.根据权利要求1所述的富集含钒钢渣中钒的方法，其特征在于：S2中初料在磁选机中通过的速率为0.8m/min，磁选机的磁场强度为2000高斯。
4.根据权利要求1所述的富集含钒钢渣中钒的方法，其特征在于：S3中一次磁选料与聚集剂溶液按1g:2mL的料液比混合。
5.根据权利要求1所述的富集含钒钢渣中钒的方法，其特征在于：所述聚集剂溶液中EDTA四钠、粉煤灰、滑石粉和膨润土的浓度分别为3g/mL、0.8g/mL、0.6g/mL和0.4g/mL。
6.根据权利要求1所述的富集含钒钢渣中钒的方法，其特征在于：S4中用碳酸钠将混合物的pH值调节至8～9。
7.根据权利要求1所述的富集含钒钢渣中钒的方法，其特征在于：S5中鳌合料在磁选机中通过的速率为1m/min，磁选机的磁场强度为4000高斯。
8.根据权利要求1所述的富集含钒钢渣中钒的方法，其特征在于：S6中熔炼温度为1480℃，熔炼时间为3h。
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