釩渣鈣化焙燒熟料連續酸性浸出方法與流程

2023-06-01 18:46:41 1

本發明屬於溼法冶金領域，具體涉及一種釩渣鈣化焙燒熟料連續酸性浸出方法。

背景技術：

為解決傳統鈉化提釩工藝存在的環保治理難度大、投入高、氧化釩生產成本高、資源利用率低下等釩產業共性技術難題，申請人自主研發了「釩渣鈣化焙燒—硫酸浸出—酸性沉釩」的氧化釩清潔生產工藝，相比於傳統鈉化提釩工藝焙燒熟料採用熱水連續浸出，該工藝焙燒熟料採用硫酸間歇式浸出。該間歇式浸出為在單個浸出攪拌槽內加入鈣化焙燒熟料和浸出劑，持續攪拌條件下加入硫酸至完成浸出反應，再過濾分離得提釩尾渣和酸性含釩溶液。這種間歇式浸出工藝降低了設備的有效利用率，限制了生產效率。

申請人採用的「釩渣鈣化焙燒—硫酸浸出—酸性沉釩」工藝在生產線投產運行以後，鈣化熟料焙燒轉化率逐步提高，但現場熟料浸出率僅為92％左右，尤其在單罐浸出熟料量提高到設計產能時，浸出率更是大幅度降低。因此，為保證現場熟料浸出效果而不得不減少單罐浸出熟料量，致使浸出生產效率大大受限，產能較設計值降低20％以上。

現有浸出方法中，如中國專利申請201310329193.0提供了一種提釩浸出設備和提釩浸出方法，屬於鈣化焙燒熟料的間歇式提釩浸出方法和設備；中國專利申請201510811210.3提供了一種提高釩渣鈣化焙燒熟料浸出率的方法，是通過改變鈣化焙燒熟料浸出過程攪拌速度提高浸出率的方法。又如《鈉化焙燒熟料連續式浸出工藝研究》[j][鐵合金，2014，237(4)：35-39.連忠華，鄧孝伯，王永鋼.]介紹了鈉化焙燒熟料採用水浸的連續浸出工藝方法，文獻中均沒有針對鈣化焙燒含釩熟料採用酸浸的連續式浸出方法研究。

在以上應用基礎上，本發明欲提供一種可以實現釩渣鈣化焙燒熟料連續酸性浸出的方法，從而提高生產效率並保證熟料中釩的浸出率穩定。

技術實現要素：

本發明所解決的技術問題是提供一種釩渣鈣化焙燒熟料連續酸性浸出方法，是通過改進生產工藝流程來提高釩渣鈣化焙燒熟料酸性浸出生產效率的方法，使釩渣鈣化焙燒熟料酸性浸出流程高效，熟料中釩的浸出效果穩定。

本發明的釩渣鈣化焙燒熟料連續酸性浸出方法，主要設備採用由1個以上浸出攪拌槽串聯而成的連續浸出裝置，包括以下步驟：

a、將鈣化焙燒熟料、浸出劑按質量比例1:1.5～4的比例同時連續不斷加入到第一級浸出攪拌槽內；

b、在持續攪拌條件下，加入硫酸進行浸出反應，得到浸出料漿；

c、浸出料漿自上一級浸出攪拌槽以溢流或泵送的方式連續進入下一級浸出攪拌槽；

d、浸出料漿自最後一級浸出攪拌槽內連續流出，並進行固液分離，得到酸性含釩溶液和浸出殘渣；

e、用水洗滌步驟d所得浸出殘渣，得到低釩溶液和提釩尾渣。

上述技術方案中：

本發明方法中採用的連續浸出裝置為1個以上帶有攪拌裝置的浸出攪拌槽串聯而成，為得到較佳浸出效果和浸出效率，所串聯的浸出攪拌槽以2～4個最佳。

每一級浸出攪拌槽內持續加入硫酸控制反應體系ph值，ph值為2.6-3.2。

上述技術方案中：

步驟a浸出劑為清水或步驟e洗滌提釩尾渣所得低釩溶液。為得到較佳的浸出效果，宜採用清水作為浸出劑；為更經濟的實現系統內水循環，宜採用洗滌浸出尾渣所得低釩溶液作為浸出劑。

上述技術方案中：

步驟b中，持續攪拌使得浸出料漿均勻分散，以液面形成「湍流」為最佳。

步驟b中加入硫酸與鈣化焙燒熟料反應，控制反應體系ph值，ph值為2.6-3.2。

步驟b中，所述硫酸濃度為30％～98％。

步驟b中，浸出過程反應溫度≤70℃，以50-60℃時有較佳的浸出效果。

上述技術方案中：

步驟c中，加入硫酸控制反應體系ph值，ph值為2.6-3.2。

步驟c中，所述硫酸濃度為30％～98％。

步驟c中，浸出攪拌槽持續攪拌使得浸出料漿均勻分散，以液面形成「湍流」為最佳。

步驟c中，浸出過程反應溫度≤70℃，以40-60℃時有較佳的浸出效果。

上述技術方案中：

步驟d中，浸出料漿自最後一級浸出攪拌槽內連續流出，浸出反應時間≥30min，綜合浸出效果和浸出效率條件下，較佳浸出時間為60-120min。

步驟d中，加入硫酸控制自最後一級浸出攪拌槽內連續流出的浸出料漿ph值為2.5-3.5，當最後一級浸出攪拌槽流出的浸出料漿ph值為2.6-3.0有較佳的浸出效果。

步驟d中所得到酸性含釩溶液tv濃度為15～50g/l。

上述技術方案中：

步驟e中洗滌浸出殘渣所用水為清水或該工藝循環的回用廢水。為得到較佳的浸出效果，宜加入硫酸調節清水ph為1.5～6洗滌提釩尾渣。

步驟e中所得到低釩溶液tv濃度為3～20g/l。

步驟e中所得到洗滌後提釩尾渣tv為0.8％～2.5％，水分含量為20％～45％。

本發明鈣化熟料連續酸性浸出方法有以下優點：(1)釩渣鈣化焙燒熟料酸性浸出生產效率大幅度提高；(2)工藝流程和操作簡單，減輕勞動強度。

附圖說明

圖1為釩渣鈣化焙燒熟料連續酸性浸出方法流程示意圖。

具體實施方式

以下通過實施例形式的具體實施方式，對本發明的上述內容再作進一步的詳細說明，說明但不限制本發明。

本發明技術根據現場設備改造，涉及設備的方法流向圖見圖1，步驟如下：

步驟a：稱量鈣化焙燒熟料和浸出劑送入第一級浸出攪拌槽內，攪拌得到浸出混合料漿。

步驟b：在第一級浸出攪拌槽內攪拌狀態下加入硫酸，開始浸出。

步驟c：浸出混合料漿在攪拌狀態下依次連續溢流進入(或泵入)下一級浸出攪拌槽內，同時在每一級浸出攪拌槽內持續加入硫酸控制料漿ph值。

步驟d：浸出混合料漿在攪拌狀態下送至固液分離裝置進行固液分離，得到酸性含釩溶液和浸出殘渣。

步驟e：用水洗滌浸出殘渣，得到低釩溶液作和提釩尾渣，低釩溶液可返回作為浸出劑使用。

以下為本發明的實施例證明本發明的有益效果。

實施例1：取鈣化焙燒熟料(tv為8.46％，v5+為7.44％)100g和200ml清水於300ml的1#反應容器中，開啟攪拌，攪拌轉速為850r/min，得到混合料漿，液面有漩渦，持續加入60％硫酸使得料漿浸出ph＝2.8，水浴使得浸出溫度為50℃，反應20min，用蠕動泵抽取料漿進入300ml的2#反應容器中，於680r/min攪拌轉速下繼續加入60％硫酸使得料漿浸出ph＝2.8，水浴使得浸出溫度為50℃，浸出反應40min，將浸出料漿過濾、洗滌、烘乾後分別得提釩尾渣和酸性含釩溶液，分析酸性含釩溶液tv為36.41g/l，渣稱重後分析tv為1.15％，計算得釩浸出率為98.24％。

實施例2：取鈣化焙燒熟料(tv為8.07％，v5+為6.91％)80g和200ml清水於300ml的1#反應容器中，開啟攪拌，攪拌轉速為680r/min，得到混合料漿，液面有漩渦，持續加入65％硫酸使得料漿浸出ph＝2.8，水浴使得浸出溫度為50℃，反應20min，用蠕動泵抽取料漿進入300ml的2#反應容器中，於560r/min攪拌轉速下繼續加入65％硫酸使得料漿浸出ph＝2.7，水浴使得浸出溫度為50℃，浸出反應30min，再用蠕動泵抽取料漿進入300ml的3#反應容器中，於560r/min攪拌轉速下繼續加入65％硫酸使得料漿浸出ph＝2.7，水浴使得浸出溫度為50℃，浸出反應30min，將浸出料漿過濾、洗滌、烘乾後分別得提釩尾渣和酸性含釩溶液，分析酸性含釩溶液tv為31.20g/l，渣稱重後分析tv為1.22％，計算得釩浸出率為97.02％。

實施例3：取鈣化焙燒熟料(tv為7.87％，v5+為6.93％)60g和200ml洗滌浸出殘渣所得低釩溶液(tv為8.46g/l)於300ml的1#反應容器中，開啟攪拌，攪拌轉速為850r/min，得到混合料漿，液面有漩渦，持續加入48％硫酸使得料漿浸出ph＝2.8，水浴使得浸出溫度為50℃，反應30min，用蠕動泵抽取料漿進入300ml的2#反應容器中，於760r/min攪拌轉速下繼續加入48％硫酸使得料漿浸出ph＝2.7，水浴使得浸出溫度為50℃，浸出反應30min，再用蠕動泵抽取料漿進入300ml的3#反應容器中，於560r/min攪拌轉速下繼續加入48％硫酸使得料漿浸出ph＝2.6，水浴使得浸出溫度為50℃，浸出反應30min，再用蠕動泵抽取料漿進入300ml的4#反應容器中，於600r/min攪拌轉速下繼續加入48％硫酸使得料漿浸出ph＝2.5，水浴使得浸出溫度為50℃，浸出反應30min，將浸出料漿過濾、洗滌、烘乾後分別得提釩尾渣和酸性含釩溶液，分析酸性含釩溶液tv為33.56g/l，渣稱重後分析tv為1.04％，計算得釩浸出率為98.54％。

由上述實例可見，採用本發明技術後，本發明針對釩渣鈣化焙燒所得熟料採用連續酸性浸出工藝進行了實驗室試驗驗證，結果表明，實施連續式浸出不僅可大幅度提高浸出效率，且可穩定熟料中釩的浸出率在97％以上。在申請人應用清潔生產新工藝的生產線實施該技術，現場通過簡單技術改造即可實現，從而提高現場浸出生產效率，預計年創造經濟效益500萬元。該技術簡單易行，現場工藝流程可實施性強，應用前景廣。