專利名稱：用高堿度的氫氧化鉀介質從含釩鋼渣中提取釩、鉻的方法
技術領域：
本發明涉及一種用高堿度的氫氧化鉀介質從含釩鋼渣中提取釩、鉻的方法，法，屬 于冶金技術領域。
背景技術：
含釩鋼渣是含釩鐵水因種種原因(未經氧化提釩工序)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。由于其鈣、鐵、 硅含量高，釩含量較低，釩賦存狀態復雜、彌散分布于多種礦物相中，使得其中的釩按傳統 的焙燒法工藝難以回收利用。我國每年有數百萬噸含釩鋼渣排放而未被處理，不但是釩資 源的損失，也造成了環境負擔。現有提釩工藝雖多，但很難適應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。鈣化焙燒對物料有一定的選 擇性，對一般鋼渣存在轉化率偏低、成本偏高等問題，不適于大量生產。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礦中作為熔劑進入高爐冶煉，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。 該法易產生磷、硫在鐵水中的循環富集，加重煉鋼脫磷硫任務。此外，鋼渣雜質多，有效氧化 鈣含量相對較低，會降低燒結礦品位，增加煉鐵過程能耗，不宜大量配入，所以該工藝對含 釩鋼渣的處理量達不到實際生產的需求。而一些新興技術如選擇性析出、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，由于傳統的焙燒工藝對鉻 無法回收，因此在提釩的過程中產生高毒性的含鉻渣，對后續處理造成一定的困難。
發明內容
本發明的目的在于提供一種用高堿度的氫氧化鉀介質從含釩鋼渣中提取釩、鉻的 方法，在濕法條件下進行，不需要高溫焙燒，縮短反應時間，并實現釩、鉻的單次高效提取， 解決背景技術存在的上述問題。本發明的技術方法如下
用高堿度的氫氧化鉀介質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器，其中，氫氧 化鉀與鋼渣的質量比為3:1到5:1，氫氧化鉀介質的質量濃度(有效作用濃度)為60%-90%， 在常壓條件下進行分解，反應溫度160-240°C，有效反應時間l_6h，再將得到的反應漿料用 稀釋劑進行冷卻稀釋，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對混合漿料進行保溫過濾分離，得到尾渣 和含釩、鉻的水溶液，然后用常規方法完成除雜及釩、鉻回收。所說的氫氧化鉀介質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，鉀鹽包括硝酸鉀、碳酸鉀、氯化鉀等。本發明在反應過程中通入氧化性氣體，完成釩、鉻同時提取，例如通入空氣或者氧 氣。對于低鉻含釩鋼渣不需要回收鉻時，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。本發明的有益效果采用本發明，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，縮短反應時間，并實現釩、鉻的單次高效提取，和釩、鉻的同時提取；不 僅對含釩鋼渣中釩、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，產生的液相返回浸出工序循環利用，實現零排 放，與傳統焙燒工藝相比有效降低了廢水的產生量和排放量，實現了清潔生產。
圖1為本發明實施例的工藝流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖，通過實施例對本發明的技術方案作進一步的說明。本發明的各實施例中，含釩鋼渣化學成分為
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選用分析純和工業純，工業純KOH含有氫氧化鉀90%，3%碳酸鉀，1%的氯化鉀。實施例1
一種高堿度的氫氧化鉀介質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含釩鋼渣與反應釜中，向反應釜中以2L/min通入空氣，反應時間他。反應終點向反 應釜中加入水400mL水稀釋，抽濾過濾，液相的堿度為343. 6g/L，對渣進行三次洗滌。采用 化學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)，尾渣中含鉻總量在0. 103 wt%(以三氧化二鉻計)。所得釩的浸出率為96.5%，鉻的溶出 率為91. 3%ο實施例2:
一種高堿度的氫氧化鉀介質從含釩鉻鋼渣中提取釩鉻的方法稱取固體工業純KOH 200g與反應釜中，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含釩鋼渣與反應釜中，向反應釜中以2L/min通入空氣，反應時間4h。反應終點向反 應釜中加入水600mL水稀釋，抽濾過濾，液相的堿度為230. 2g/L，對渣進行三次洗滌。采用 化學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)，尾渣中含鉻總量在0.0743 wt% (以三氧化二鉻計)。所得釩的溶出率為97. 1%，鉻的溶 出率為93. 7%。實施例3:
一種高堿度的氫氧化鉀介質從含釩鋼渣中提取釩鉻的方法稱取固體分析純KOH169g、KN03 31g于反應釜中，加入108mL的去離子水至初始堿濃度55%，KN03初始濃度10%， 開通攪拌，加熱升溫至180°C，稱取50g含釩鋼渣于反應釜中，向反應釜中以2L/min通入空 氣，反應時間證。反應終點向反應釜中加入水500mL稀釋，抽濾過濾，液相的堿度為236. 3g/ L，對渣進行三次洗滌。采用化學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)，尾渣中含鉻總量在0. 0684wt% (以三氧化二鉻計)。所得釩 的溶出率為96. 1%，鉻的溶出率為94. m。實施例4:
一種高堿度的氫氧化鉀介質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含釩鋼渣與反應釜中，向反應釜中以2L/min通入空氣，反應時間證。反應終點向反 應釜中加入水500mL水稀釋，抽濾過濾，液相的堿度為觀0. 6g/L，對渣進行三次洗滌。采用 化學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)，尾渣中含鉻總量在0. 114 wt%(以三氧化二鉻計)。所得釩的溶出率為95.8%，鉻的溶出 率為90. 3%ο實施例5:
一種高堿度的氫氧化鉀介質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含釩鋼渣與反應釜中，向反應釜中以2L/min通入空氣，反應時間他。反應終點向反應 釜中加入水500mL水稀釋，抽濾過濾，液相的堿度為279. 8g/L，對渣進行三次洗滌。采用化 學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)，尾渣中含鉻總量在0.0389 wt% (以三氧化二鉻計)。所得釩的溶出率為99.2%，鉻的溶 出率為96. 7%。實施例6:
一種高堿度的氫氧化鉀介質從含釩鋼渣中提取釩鉻的方法稱取固體工業純KOH 200g與反應釜中，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含釩鋼渣與反應釜中，在不通入空氣的條件下，反應時間6h。反應終點向反應釜中加 入水400mL水稀釋，抽濾過濾，液相的堿度為323. 7g/L，對渣進行三次洗滌。采用化學分析 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)，尾渣 中含鉻總量在0. 04-0. 1 wt% (以三氧化二鉻計)。所得釩的浸出率為96.0%，鉻的溶出率為 97%。
權利要求
1.一種用高堿度的氫氧化鉀介質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 加入反應器，其中，氫氧化鉀與鋼渣的質量比為3:1到5:1，氫氧化鉀介質的質量濃度為 60%-90%，在常壓條件下進行分解，反應溫度160-240°C，有效反應時間l_6h，再將得到的反 應漿料用稀釋劑進行冷卻稀釋，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對混合漿料進行保溫過濾分 離，得到尾渣和含釩、鉻的水溶液，然后用常規方法完成除雜及釩、鉻回收。
2.根據權利要求1以所述的用高堿度的氫氧化鉀介質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，。
3.根據權利要求1或2所述的用高堿度的氫氧化鉀介質從含釩鋼渣中提取釩、鉻的方 法，其特征在于在反應過程中通入氧化性氣體，完成釩、鉻同時提取。
4.根據權利要求1或2所述的用高堿度的氫氧化鉀介質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.據權利要求2所述的用高堿度的氫氧化鉀介質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.根據權利要求1或2以所述的用高堿度的氫氧化鉀介質從含釩鋼渣中提取釩、鉻的 方法，其特征在于對于低鉻含釩鋼渣，在不通入氧化性氣體的條件下完成釩的回收。
全文摘要
本發明涉及一種用高堿度的氫氧化鉀介質從含釩鋼渣中提取釩、鉻的方法，屬于冶金技術領域。技術方案是鋼渣與水、氫氧化鉀一道加入反應器，在常壓條件下進行分解再將得到的反應漿料用稀釋劑進行冷卻稀釋，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℃對混合漿料進行保溫過濾分離，得到尾渣和含釩、鉻的水溶液。本發明不需要高溫焙燒，縮短反應時間，并實現釩、鉻的單次高效提取，和釩、鉻的同時提取；在提釩過程中有效杜絕了焙燒帶來的Cl2、HCl、粉塵、SO2等大氣污染物，與傳統焙燒工藝相比有效降低了廢水的產生量和排放量,實現了清潔生產。
文檔編號C22B34/32GK102071321SQ20111000770
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月14日 優先權日2011年1月14日
發明者劉曉華, 李蘭杰, 杜浩, 王浩宇, 解萬里, 鄭詩禮, 陳東輝, 高明磊, 黃榮艷 申請人:河北鋼鐵股份有限公司承德分公司