處理轉爐釩鉻渣的系統和方法與流程

2024-03-31 02:00:05

本發明屬於冶金技術領域，具體而言，本發明涉及一種處理轉爐釩鉻渣的系統和方法。

背景技術：

我國是一個貧鉻的國家，97％的鉻礦都依賴於進口。值得注意的是，攀枝花紅格地區的高鉻型釩鈦磁鐵礦中鉻含量高達900萬噸，鉻與釩在原礦中的含量相當。國內對這種紅格釩鈦磁鐵礦的處理方法為首先經過高爐冶煉成含釩鉻鐵水，然後在轉爐中氧化吹煉出轉爐釩鉻渣(或簡稱釩鉻渣)。轉爐釩鉻渣屬釩鉻相當或低釩高鉻的高鉻型釩渣，其鉻含量(5％～13％)是普通釩渣的近10倍，具有較大的應用價值。現有技術對於該釩鉻渣進行高溫氧化鈉化焙燒－水浸得到的低釩高鉻溶液，含有較多的矽、鐵、鋁、磷等雜質，沉釩產品純度不高，且得到的高鉻溶液中含少量釩難以去除，目前條件下無法獲得合格的鉻產品。

迄今為止，釩鉻渣中釩、鉻提取及分離尚未有工業化生產的工藝技術，其主要的技術難點在於釩、鉻難於實現高效提取且分離困難，釩鉻資源的高效、清潔利用更是一大難題。

目前對釩鉻渣的研究集中在如果經濟高效地分離釩和鉻上，而忽略了釩鉻渣中鐵資源的同步提取。而且現有氧化焙燒-溼法浸出技術處理釩鉻渣得到的釩鉻溶液中釩和鉻分離難度大，沒有工業化前景。

因此，現有的處理轉爐釩鉻渣的技術有待進一步改進。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種處理釩鉻渣的系統和方法，採用該系統可以實現釩鉻渣中鐵、釩和鉻資源的高效回收，並且鐵的回收率不低於85％，釩的回收率不低於90％，鉻的回收率不低於88％。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種處理轉爐釩鉻渣的系統。根據本發明的實施例，所述系統包括：

氧化磁化焙燒裝置，所述氧化磁化焙燒裝置具有轉爐釩鉻渣入口、空氣入口和磁性焙砂出口；

磁選裝置，所述磁選裝置具有磁性焙砂入口、鐵精礦出口和除鐵釩鉻渣出口，所述磁性焙砂入口與所述磁性焙砂出口相連；

氧化鈉化焙燒-水浸處理單元，所述氧化鈉化焙燒-水浸處理單元具有除鐵釩鉻渣入口、鈉鹽入口、空氣入口、水入口和釩鉻水浸液出口和尾渣出口，所述除鐵釩鉻渣入口與所述除鐵釩鉻渣出口相連；

酸性銨鹽沉釩裝置，所述酸性銨鹽沉釩裝置具有釩鉻水浸液入口、第一酸度調節劑入口、銨鹽入口、多聚釩酸銨出口和鉻液出口，所述釩鉻水浸液入口與所述釩鉻水浸液出口相連；

還原沉澱-煅燒提鉻單元，所述還原沉澱-煅燒提鉻單元具有鉻液入口、第二酸度調節劑入口、還原劑入口、三氧化二鉻出口和提鉻廢液出口，所述鉻液入口與所述鉻液出口相連。

根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統通過將轉爐釩鉻渣依次進行氧化磁化焙燒和磁選處理，可以分離得到鐵精礦，從而回收了釩鉻渣中的鐵資源，並且使得所得除鐵釩鉻渣中釩和鉻的品位大幅提升，從而有利於後續提釩和提鉻，同時鐵是釩鉻回收中的有害元素，除鐵或更有利於後續過程中釩和鉻的回收，然後將所得除鐵釩鉻渣依次供給至氧化鈉化焙燒-水浸處理單元和酸性銨鹽沉釩裝置中進行處理，可以實現釩資源的高效回收，接著將鉻液再供給至還原沉澱-煅燒提鉻單元中進行處理，可以實現鉻資源的高效回收。由此，採用該系統可以實現釩鉻渣中鐵、釩和鉻資源的高效回收，並且鐵的回收率不低於85％，釩的回收率不低於90％，鉻的回收率不低於88％。

另外，根據本發明上述實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統還可以具有如下附加的技術特徵：

在本發明的一些實施例中，所述氧化磁化焙燒裝置為轉底爐。

在本發明的一些實施例中，所述氧化磁化焙燒-水浸單元氧化鈉化焙燒裝置和水浸處理裝置的聯動裝置，其中，所述氧化鈉化焙燒裝置為迴轉窯。

在本發明的一些實施例中，所述還原沉澱-煅燒提鉻單元為還原沉澱裝置和煅燒裝置的聯動裝置，其中，所述煅燒裝置為煅燒爐。

在本發明的再一個方面，本發明提出了一種採用上述系統處理轉爐釩鉻渣的方法。根據本發明的實施例，所述方法包括：

(1)將轉爐釩鉻渣與空氣供給至所述氧化磁化焙燒裝置中進行氧化磁化焙燒處理，以便得到磁性焙砂；

(2)將所述磁性焙砂供給所述磁選裝置中進行磁選處理，以便得到鐵精礦和除鐵釩鉻渣；

(3)將所述除鐵釩鉻渣、鈉鹽、空氣和水供給至所述氧化鈉化焙燒-水浸處理單元中進行氧化鈉化焙燒處理和水浸處理，以便得到釩鉻水浸液和尾渣；

(4)將所述釩鉻水浸液與第一酸度調節劑和銨鹽供給至所述酸性銨鹽沉釩裝置中進行處理，以便得到多聚釩酸銨和鉻液；

(5)將所述鉻液、第二酸度調節劑和還原劑供給至所述還原沉澱-煅燒提鉻單元中進行處理，以便得到三氧化二鉻和提釩廢液。

根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法通過將轉爐釩鉻渣依次進行氧化磁化焙燒和磁選處理，可以分離得到鐵精礦，從而回收了釩鉻渣中的鐵資源，並且使得所得除鐵釩鉻渣中釩和鉻的品位大幅提升，從而有利於後續提釩和提鉻，同時鐵是釩鉻回收中的有害元素，除鐵或更有利於後續過程中釩和鉻的回收，然後將所得除鐵釩鉻渣依次供給至氧化鈉化焙燒-水浸處理單元和酸性銨鹽沉釩裝置中進行處理，可以實現釩資源的高效回收，接著將鉻液再供給至還原沉澱-煅燒提鉻單元中進行處理，可以實現鉻資源的高效回收。由此，採用該方法可以實現釩鉻渣中鐵、釩和鉻資源的高效回收，並且鐵的回收率不低於85％，釩的回收率不低於90％，鉻的回收率不低於88％。

另外，根據本發明上述實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法還可以具有如下附加的技術特徵：

在本發明的一些實施例中，在步驟(1)中，所述轉爐釩鉻渣中cr2o3質量分數為8～16％，v2o5質量分數為8～16％，fe質量分數為20～35％。

在本發明的一些實施例中，所述氧化磁化焙燒處理的溫度為300～500攝氏度，時間為5～20min，所述空氣中氧氣濃度按體積百分比計為0.5～2％。由此，可以顯著提高後續過程中鐵的回收率。

在本發明的一些實施例中，在步驟(2)中，所述除鐵釩鉻渣中鐵質量分數不大於8％。由此，可以顯著提高後續過程中釩和鉻的回收率。

在本發明的一些實施例中，在步驟(3)中，所述氧化鈉化焙燒處理的溫度為1050～1150攝氏度，時間為1～2小時。由此，可以進一步提高後續過程中釩和鉻的回收率。

在本發明的一些實施例中，所述除鐵釩鉻渣與所述鈉鹽的混合質量比100:(20～40)。由此，可以進一步提高後續過程中釩和鉻的回收率。

在本發明的一些實施例中，所述鈉鹽為選自碳酸鈉、氯化鈉和硫酸鈉中的至少一種。由此，可以進一步提高後續過程中釩和鉻的回收率。

在本發明的一些實施例中，在步驟(5)中，所述還原劑為選自硫化鈉、硫化鉀、亞硫酸鈉、碘化鈉、碘化鉀中的至少一種，優選硫化鈉。由此，可以進一步提高後續過程中鉻的回收率。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明一個實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統結構示意圖；

圖2是根據本發明一個實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法流程示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種處理轉爐釩鉻渣的系統。根據本發明的實施例，參考圖1，該系統包括：氧化磁化焙燒裝置100、磁選裝置200、氧化鈉化焙燒-水浸處理單元300、酸性銨鹽沉釩裝置400和還原沉澱-煅燒提鉻單元500。

根據本發明的實施例，氧化磁化焙燒裝置100具有轉爐釩鉻渣入口101、空氣入口102和磁性焙砂出口103，且適於將轉爐釩鉻渣與空氣接觸進行氧化磁化焙燒處理，以便得到磁性焙砂。具體的，轉爐釩鉻渣為將釩鈦磁鐵礦經過高爐冶煉成含釩鉻鐵水，然後在轉爐中氧化吹煉出得到的礦渣，轉爐釩鉻渣中鐵主要以釩鐵尖晶石feo·v2o3、鉻鐵尖晶石feo·cr2o3和鐵橄欖石feo·sio2的形式存在，並且轉爐釩鉻渣中cr2o3質量分數為8～16％，v2o5質量分數為8～16％，fe質量分數為20～35％，該步驟中，轉爐釩鉻渣進行氧化磁化焙燒得到磁性焙砂，釩鐵尖晶石、釩鉻尖晶石和鐵橄欖石中的feo被氧化成fe3o4，這一過程中可能會有一部分釩被氧化，具體發生的反應如(1)～(3)所示：

3(2feo·sio2)+o2＝2fe3o4+3sio2(1)

6(feo·v2o3)+o2＝2fe3o4+6v2o3(2)

6(feo·cr2o3)+o2＝2fe3o4+6cr2o3(3)

根據本發明的一個實施例，氧化磁化焙燒處理的條件並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，氧化磁化焙燒處理的溫度可以為300～500攝氏度，時間為5～20min。發明人發現，若氧化磁化焙燒處理溫度過低或時間過短，釩鉻渣中feo被氧化成fe3o4的反應進行的不充分，從而影響鐵的回收；而溫度過高或時間過長，釩鉻渣中feo容易被過度氧化到fe2o3，由於fe2o3不具有磁性，不能被磁選回收，也會影響鐵的回收。由此，採用本申請的氧化磁化焙燒條件可以顯著提高後續所得鐵的回收率。

根據本發明的再一個實施例，該步驟中，空氣中氧含量並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，採用空氣中氧氣濃度按體積百分比計為0.5～2％。發明人發現，若空氣中氧氣濃度過低，使得釩鉻渣中feo被氧化成fe3o4的反應進行的不充分，影響鐵的回收；而若空氣中氧氣濃度過高，釩鉻渣中feo容易被過度氧化到fe2o3，由於fe2o3不具有磁性，不能被磁選回收，也會影響鐵的回收。由此與，採用本申請的空氣濃度可以顯著提高後續所得鐵的回收率。

根據本發明的又一個實施例，氧化磁化焙燒裝置可以為轉底爐。

根據本發明的實施例，磁選裝置200具有磁性焙砂入口201、鐵精礦出口202和除鐵釩鉻渣出口203，磁性焙砂入口201與磁性焙砂出口103相連，且適於將上述得到的磁性焙燒進行磁選處理，以便分離得到鐵精礦和除鐵釩鉻渣。具體的，該步驟中，磁性焙砂經過磁選後將fe3o4進行回收，經過磁選後fe3o4進入磁性部分的鐵精礦(鐵精礦中四氧化三鐵中的鐵佔全鐵比例不低於90％)，而釩鉻氧化物進入非磁性的部分的除鐵釩鉻渣。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要對磁選處理的條件進行選擇。

根據本發明的一個實施例，除鐵釩鉻渣中鐵質量分數不大於8％。發明人發現，鐵是釩鉻回收中的有害元素，除鐵有利於後續過程中釩和鉻的回收。由此，本申請中通過將除鐵釩鉻渣中鐵質量分數控制在不大於8％時可以保證後續過程中釩鉻具有較高的回收率。

根據本發明的實施例，氧化鈉化焙燒-水浸處理單元300具有除鐵釩鉻渣入口301、鈉鹽入口302、空氣入口303、水入口304、釩鉻水浸液出口305和尾渣出口306，除鐵釩鉻渣入口301與除鐵釩鉻渣出口203相連，且適於將上述得到的除鐵釩鉻渣與鈉鹽、空氣和水接觸進行氧化鈉化焙燒和水浸處理，以便得到釩鉻水浸液和尾渣。具體的，氧化磁化焙燒-水浸單元為氧化鈉化焙燒裝置和水浸處理裝置的聯動裝置，其中，氧化鈉化焙燒裝置為迴轉窯，首先將除鐵釩鉻渣供給至氧化鈉化焙燒裝置中進行氧化鈉化焙燒處理，使得除鐵釩鉻渣中三氧化二釩和三氧化二鉻分別與鈉鹽和空氣發生反應，得到水溶性的釩酸鈉和鉻酸鈉，然後再供給至水浸處理裝置中進行水浸處理，使得轉移至水相中，得到釩鉻水浸液。具體的，該過程具體發生的反應如(4)和(5)所示：其中，氧化鈉為鈉鹽高溫處理得到。

na2o+v2o3+o2＝2navo3(4)

4na2o+2cr2o3+3o2＝4na2cro4(5)

根據本發明的一個實施例，該步驟中，氧化鈉化焙燒處理的條件並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，氧化鈉化焙燒處理的溫度可以為1050～1150攝氏度，時間可以為1～2小時。發明人發現，若氧化鈉化焙燒溫度過低，鉻酸鈉和釩酸鈉的生成反應不能進行或進行的不充分；而若氧化鈉化焙燒溫度過高，會導致物料熔化，影響氧的傳遞，反應的動力學條件變差，影響鉻酸鈉和釩酸鈉的生成反應。由此，採用該氧化鈉化焙燒條件可以顯著提高後續釩鉻的回收率。

根據本發明的再一個實施例，除鐵釩鉻渣與鈉鹽的混合比例並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，除鐵釩鉻渣與鈉鹽的混合質量比可以為100:(20～40)。發明人發現，若鈉鹽加入過少，釩酸鈉和鉻酸鈉的生成反應進行的不充分，會有大量非水溶性的釩酸鈉和鉻酸鈉生成，影響釩和鉻的後續水浸和回收；鈉鹽加入太多，並不能提高釩和鉻的回收率，相反，過量的鈉容易與釩和鉻生成複雜的化合物，不能通過後續的水浸浸出，影響釩和鉻的回收。由此，採用該混合比例可以顯著提高後續釩鉻的回收率。

根據本發明的又一個實施例，該過程中，鈉鹽的具體類型並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，鈉鹽可以為碳酸鈉、氯化鈉或硫酸鈉。發明人發現，採用該類鈉鹽與除鐵釩鉻渣接觸進行氧化鈉化焙燒處理可以明顯優於其他類型鈉鹽提高v2o3和cr2o3的氧化鈉化焙燒效率，從而提高後續過程中釩的回收率。

根據本發明的實施例，酸性銨鹽沉釩裝置400具有釩鉻水浸液入口401、第一酸度調節劑入口402、銨鹽入口403、多聚釩酸銨出口404和鉻液出口405，釩鉻水浸液入口401與釩鉻水浸液出口305相連，且適於將上述得到的釩鉻水浸液與酸度調節劑和銨鹽接觸，得到多聚釩酸銨和鉻液。具體的，在ph＝1.0～2.5，溫度85～95℃條件下，此時v以h2v10o284-形式存在，向釩鉻水浸液中加入nh4cl或(nh4)2so4，nh4cl或(nh4)2so4的加入質量為釩鉻水浸液中v2o5質量的0.5～1.0倍，反應時間60～120min，最終釩以多聚釩酸銨的形式通過沉澱、過濾分離出來，鉻留在溶液中形成鉻液。該過程具體發生的反應如(6)和(7)所示：

10vo3-+6h+＝h2v10o284-+2h2o(6)

3h2v10o284-+10nh4++2h+＝5(nh4)2v6o16↓+4h2o(7)

根據本發明的實施例，還原沉澱-煅燒提鉻單元500具有鉻液入口501、第二酸度調節劑入口502、還原劑入口503、三氧化二鉻出口504和提鉻廢液出口505，鉻液入口501與鉻液出口405相連，且適於將上述得到的鉻液與酸度調節劑和還原劑接觸，得到三氧化二鉻和提鉻廢液。具體的，還原沉澱-煅燒提鉻單元可以為還原沉澱裝置和煅燒裝置的聯動裝置，其中，煅燒裝置為煅燒爐，對鉻液首先用鹼液進行中和處理，再向中和後的鉻液供給至還原沉澱裝置中加入還原劑進行還原，鉻以氫氧化鉻cr(oh)3沉澱的形式分離，最後將得到的氫氧化鉻cr(oh)3供給至煅燒裝置中進行煅燒處理得到cr2o3。該過程具體發生的反應如(8)和(9)所示(還原劑以硫化鈉為例)：

8na2cro4+6na2s+2h2o＝8cr(oh)3↓+3na2s2o3+22naoh(8)

2cr(oh)3＝2cr2o3+3h2o(9)

根據本發明的一個實施例，還原劑的具體類型並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，還原劑可以為選自硫化鈉、硫化鉀、亞硫酸鈉、碘化鈉、碘化鉀中的至少一種，優選硫化鈉。發明人發現，該類還原劑可以顯著優於其他提高鉻的沉澱率，從而提高鉻的回收率。

根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統通過將轉爐釩鉻渣依次進行氧化磁化焙燒和磁選處理，可以分離得到鐵精礦，從而回收了釩鉻渣中的鐵資源，並且使得所得除鐵釩鉻渣中釩和鉻的品位大幅提升，從而有利於後續提釩和提鉻，同時鐵是釩鉻回收中的有害元素，除鐵或更有利於後續過程中釩和鉻的回收，然後將所得除鐵釩鉻渣依次供給至氧化鈉化焙燒-水浸處理單元和酸性銨鹽沉釩裝置中進行處理，可以實現釩資源的高效回收，接著將鉻液再供給至還原沉澱-煅燒提鉻單元中進行處理，可以實現鉻資源的高效回收。由此，採用該系統可以實現釩鉻渣中鐵、釩和鉻資源的高效回收，並且鐵的回收率不低於85％，釩的回收率不低於90％，鉻的回收率不低於88％。

如上所述，根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統可以具有選自下列的優點至少之一：

根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統通過對轉爐釩鉻渣進行磁化焙燒處理，磁選後回收鐵資源，除鐵釩鉻渣氧化鈉化焙燒-水浸後將釩鉻轉移到水溶液中，再分別利用酸性銨鹽沉釩回收釩，鉻液還原-沉澱-煅燒回收鉻，最終實現鐵、釩、鉻資源的綜合回收。

根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統中除鐵後的轉爐釩鉻渣中釩和鉻的品位大幅提升，有利於後續提釩和提鉻。

根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統中鐵是釩、鉻回收中的有害元素，除鐵後更有利於後續轉爐釩鉻渣中釩和鉻的回收。

在本發明的再一個方面，本發明提出了一種採用上述系統處理轉爐釩鉻渣的方法。根據本發明的實施例，參考圖2，該方法包括：

s100：將轉爐釩鉻渣與空氣供給至氧化磁化焙燒裝置中進行氧化磁化焙燒處理

該步驟中，將轉爐釩鉻渣與空氣供給至氧化磁化焙燒裝置中進行氧化磁化焙燒處理，

以便得到磁性焙砂。具體的，轉爐釩鉻渣為將釩鈦磁鐵礦經過高爐冶煉成含釩鉻鐵水，然後在轉爐中氧化吹煉出得到的礦渣，轉爐釩鉻渣中鐵主要以釩鐵尖晶石feo·v2o3、鉻鐵尖晶石feo·cr2o3和鐵橄欖石feo·sio2的形式存在，並且轉爐釩鉻渣中cr2o3質量分數為8～16％，v2o5質量分數為8～16％，fe質量分數為20～35％，該步驟中，轉爐釩鉻渣進行氧化磁化焙燒得到磁性焙砂，釩鐵尖晶石、釩鉻尖晶石和鐵橄欖石中的feo被氧化成fe3o4，這一過程中可能會有一部分釩被氧化，具體發生的反應如(a)～(c)所示：

3(2feo·sio2)+o2＝2fe3o4+3sio2(a)

6(feo·v2o3)+o2＝2fe3o4+6v2o3(b)

6(feo·cr2o3)+o2＝2fe3o4+6cr2o3(c)

根據本發明的一個實施例，氧化磁化焙燒處理的條件並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，氧化磁化焙燒處理的溫度可以為300～500攝氏度，時間為5～20min。發明人發現，若氧化磁化焙燒處理溫度過低或時間過短，釩鉻渣中feo被氧化成fe3o4的反應進行的不充分，從而影響鐵的回收；而溫度過高或時間過長，釩鉻渣中feo容易被過度氧化到fe2o3，由於fe2o3不具有磁性，不能被磁選回收，也會影響鐵的回收。由此，採用本申請的氧化磁化焙燒條件可以顯著提高後續所得鐵的回收率。

根據本發明的再一個實施例，該步驟中，空氣中氧含量並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，採用空氣中氧氣濃度按體積百分比計為0.5～2％。發明人發現，若空氣中氧氣濃度過低，使得釩鉻渣中feo被氧化成fe3o4的反應進行的不充分，影響鐵的回收；而若空氣中氧氣濃度過高，釩鉻渣中feo容易被過度氧化到fe2o3，由於fe2o3不具有磁性，不能被磁選回收，也會影響鐵的回收。由此與，採用本申請的空氣濃度可以顯著提高後續所得鐵的回收率。

根據本發明的又一個實施例，氧化磁化焙燒裝置可以為轉底爐。

s200：將磁性焙砂供給所述磁選裝置中進行磁選處理

該步驟中，將上述得到的磁性焙砂進行磁選處理，以便分離得到鐵精礦和除鐵釩鉻渣。具體的，該步驟中，磁性焙砂經過磁選後將fe3o4進行回收，經過磁選後fe3o4進入磁性部分的鐵精礦(鐵精礦中四氧化三鐵中的鐵佔全鐵比例不低於90％)，而釩鉻氧化物進入非磁性的部分的除鐵釩鉻渣。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要對磁選處理的條件進行選擇。

根據本發明的一個實施例，除鐵釩鉻渣中鐵質量分數不大於8％。發明人發現，鐵是釩鉻回收中的有害元素，除鐵有利於後續過程中釩和鉻的回收。由此，本申請中通過將除鐵釩鉻渣中鐵質量分數控制在不大於8％時可以保證後續過程中釩鉻具有較高的回收率。

s300：將除鐵釩鉻渣、鈉鹽、空氣和水供給至氧化鈉化焙燒-水浸處理單元中進行氧化鈉化焙燒處理和水浸處理

該步驟中，將上述得到的除鐵釩鉻渣、鈉鹽、空氣和水供給至氧化鈉化焙燒-水浸處理單元中進行氧化鈉化焙燒處理和水浸處理，以便得到釩鉻水浸液和尾渣。具體的，氧化磁化焙燒-水浸單元為氧化鈉化焙燒裝置和水浸處理裝置的聯動裝置，其中，氧化鈉化焙燒裝置為迴轉窯，首先將除鐵釩鉻渣供給至氧化鈉化焙燒裝置中進行氧化鈉化焙燒處理，使得除鐵釩鉻渣中三氧化二釩和三氧化二鉻分別與鈉鹽和空氣發生反應，得到水溶性的釩酸鈉和鉻酸鈉，然後再供給至水浸處理裝置中進行水浸處理，使得轉移至水相中，得到釩鉻水浸液。具體的，該過程具體發生的反應如(d)和(e)所示：其中，氧化鈉為鈉鹽高溫處理得到。

na2o+v2o3+o2＝2navo3(d)

4na2o+2cr2o3+3o2＝4na2cro4(e)

根據本發明的一個實施例，該步驟中，氧化鈉化焙燒處理的條件並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，氧化鈉化焙燒處理的溫度可以為1050～1150攝氏度，時間可以為1～2小時。發明人發現，若氧化鈉化焙燒溫度過低，鉻酸鈉和釩酸鈉的生成反應不能進行或進行的不充分；而若氧化鈉化焙燒溫度過高，會導致物料熔化，影響氧的傳遞，反應的動力學條件變差，影響鉻酸鈉和釩酸鈉的生成反應。由此，採用該氧化鈉化焙燒條件可以顯著提高後續釩鉻的回收率。

根據本發明的再一個實施例，除鐵釩鉻渣與鈉鹽的混合比例並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，除鐵釩鉻渣與鈉鹽的混合質量比可以為100:(20～40)。發明人發現，若鈉鹽加入過少，釩酸鈉和鉻酸鈉的生成反應進行的不充分，會有大量非水溶性的釩酸鈉和鉻酸鈉生成，影響釩和鉻的後續水浸和回收；鈉鹽加入太多，並不能提高釩和鉻的回收率，相反，過量的鈉容易與釩和鉻生成複雜的化合物，不能通過後續的水浸浸出，影響釩和鉻的回收。由此，採用該混合比例可以顯著提高後續釩鉻的回收率。

根據本發明的又一個實施例，該過程中，鈉鹽的具體類型並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，鈉鹽可以為碳酸鈉、氯化鈉或硫酸鈉。發明人發現，採用該類鈉鹽與除鐵釩鉻渣接觸進行氧化鈉化焙燒處理可以明顯優於其他類型鈉鹽提高v2o3和cr2o3的氧化鈉化焙燒效率，從而提高後續過程中釩的回收率。

s400：將釩鉻水浸液與第一酸度調節劑和銨鹽供給至酸性銨鹽沉釩裝置中進行處理

該步驟中，將上述得到的釩鉻水浸液與第一酸度調節劑和銨鹽供給至酸性銨鹽沉釩裝置中進行處理，得到多聚釩酸銨和鉻液。具體的，在ph＝1.0～2.5，溫度85～95℃條件下，此時v以h2v10o284-形式存在，向釩鉻水浸液中加入nh4cl或(nh4)2so4，nh4cl或(nh4)2so4的加入質量為釩鉻水浸液中v2o5質量的0.5～1.0倍，反應時間60～120min，最終釩以多聚釩酸銨的形式通過沉澱、過濾分離出來，鉻留在溶液中形成鉻液。該過程具體發生的反應如(f)和(g)所示：

10vo3-+6h+＝h2v10o284-+2h2o(f)

3h2v10o284-+10nh4++2h+＝5(nh4)2v6o16↓+4h2o(g)

s500：將鉻液、第二酸度調節劑和還原劑供給至還原沉澱-煅燒提鉻單元中進行處理

該步驟中，將上述得到的鉻液、第二酸度調節劑和還原劑供給至還原沉澱-煅燒提鉻單元中進行處理，得到三氧化二鉻和提鉻廢液。具體的，還原沉澱-煅燒提鉻單元可以為還原沉澱裝置和煅燒裝置的聯動裝置，其中，煅燒裝置為煅燒爐，對鉻液首先用鹼液進行中和處理，再向中和後的鉻液供給至還原沉澱裝置中加入還原劑進行還原，鉻以氫氧化鉻cr(oh)3沉澱的形式分離，最後將得到的氫氧化鉻cr(oh)3供給至煅燒裝置中進行煅燒處理得到cr2o3。該過程具體發生的反應如(h)和(i)所示(還原劑以硫化鈉為例)：

8na2cro4+6na2s+2h2o＝8cr(oh)3↓+3na2s2o3+22naoh(h)

2cr(oh)3＝2cr2o3+3h2o(i)

根據本發明的一個實施例，還原劑的具體類型並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，還原劑可以為選自硫化鈉、硫化鉀、亞硫酸鈉、碘化鈉、碘化鉀中的至少一種，優選硫化鈉。發明人發現，該類還原劑可以顯著優於其他提高鉻的沉澱率，從而提高鉻的回收率。

根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法通過將轉爐釩鉻渣依次進行氧化磁化焙燒和磁選處理，可以分離得到鐵精礦，從而回收了釩鉻渣中的鐵資源，並且使得所得除鐵釩鉻渣中釩和鉻的品位大幅提升，從而有利於後續提釩和提鉻，同時鐵是釩鉻回收中的有害元素，除鐵或更有利於後續過程中釩和鉻的回收，然後將所得除鐵釩鉻渣依次供給至氧化鈉化焙燒-水浸處理單元和酸性銨鹽沉釩裝置中進行處理，可以實現釩資源的高效回收，接著將鉻液再供給至還原沉澱-煅燒提鉻單元中進行處理，可以實現鉻資源的高效回收。由此，採用該方法可以實現釩鉻渣中鐵、釩和鉻資源的高效回收，並且鐵的回收率不低於85％，釩的回收率不低於90％，鉻的回收率不低於88％。

下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。

實施例1

將轉爐釩鉻渣(cr2o3質量分數為8％，v2o5質量分數為8％，fe質量分數為20％)在轉底爐內進行氧化磁性焙燒，溫度300℃，氧氣濃度0.5％，焙燒時間5min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三鐵中的鐵佔全鐵比例為92％，在磁選裝置(磁選機)內對磁性焙砂進行磁選處理，得到磁性鐵精礦和非磁性的除鐵釩鉻渣(fe質量分數為7.8％)，然後將除鐵釩鉻渣與氯化鈉按質量比100:20混合後在迴轉窯內1050℃氧化鈉化焙燒1h得到水溶性釩酸鈉和鉻酸鈉熟料，將水溶性釩酸鈉和鉻酸鈉水熟料進行水浸提釩處理得到釩鉻浸出液和尾渣，接著將釩鉻浸出液在ph＝1.0，溫度85℃條件下，加入釩鉻水浸液中v2o5質量的0.5倍的nh4cl，反應時間60min，最終釩以多聚釩酸銨的形式通過沉澱、過濾分離出來，鉻留在溶液中形成鉻液，然後將鉻液加鹼中和後加入硫化鈉na2s進行還原沉澱得到cr(oh)3過濾後與提鉻廢液分離，最後將cr(oh)3進行煅燒處理得到三氧化二鉻cr2o3。整個工藝鐵回收率85％，釩回收率90％，鉻回收率88％。

實施例2

將轉爐釩鉻渣(cr2o3質量分數為10％，v2o5質量分數為10％，fe質量分數為24％)在轉底爐內進行氧化磁性焙燒，溫度500℃，氧氣濃度1.5％，焙燒時間15min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三鐵中的鐵佔全鐵比例為94％，在磁選裝置(磁選機)內對磁性焙砂進行磁選處理，得到磁性鐵精礦和非磁性的除鐵釩鉻渣(fe質量分數為7.5％)，然後將除鐵釩鉻渣與碳酸鈉按質量比100:30混合後在迴轉窯內1100℃氧化鈉化焙燒1.5h得到水溶性釩酸鈉和鉻酸鈉熟料，將水溶性釩酸鈉和鉻酸鈉水熟料進行水浸提釩處理得到釩鉻浸出液和尾渣，接著將釩鉻浸出液在ph＝2.0，溫度90℃條件下，加入釩鉻水浸液中v2o5質量的0.7倍的nh4cl，反應時間90min，最終釩以多聚釩酸銨的形式通過沉澱、過濾分離出來，鉻留在溶液中形成鉻液。將鉻液加鹼中和後加入硫化鉀k2s進行還原沉澱得到cr(oh)3過濾後與提鉻廢液分離，最後將cr(oh)3進行煅燒處理得到三氧化二鉻cr2o3。整個工藝鐵回收率87％，釩回收率92％，鉻回收率89％。

實施例3

將轉爐釩鉻渣(cr2o3質量分數為12％，v2o5質量分數為12％，fe質量分數為30％)在轉底爐內進行氧化磁性焙燒，溫度450℃，氧氣濃度2％，焙燒時間20min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三鐵中的鐵佔全鐵比例為96％，在磁選裝置(磁選機)內對磁性焙砂進行磁選處理，得到磁性鐵精礦和非磁性的除鐵釩鉻渣(fe質量分數為7.0％)，接著將除鐵釩鉻渣與氯化鈉按質量比100:40混合後在迴轉窯內1150℃氧化鈉化焙燒2h得到水溶性釩酸鈉和鉻酸鈉熟料，將水溶性釩酸鈉和鉻酸鈉水熟料進行水浸提釩處理得到釩鉻浸出液和尾渣，接著將釩鉻浸出液在ph＝2.5，溫度95℃條件下，加入釩鉻水浸液中v2o5質量的0.8倍的(nh4)2so4，反應時間120min，最終釩以多聚釩酸銨的形式通過沉澱、過濾分離出來，鉻留在溶液中形成鉻液，接著將鉻液加鹼中和後加入亞硫酸鈉na2so3進行還原沉澱得到cr(oh)3過濾後與提鉻廢液分離，最後將cr(oh)3進行煅燒處理得到三氧化二鉻cr2o3。整個工藝鐵回收率88％，釩回收率94％，鉻回收率90％。

實施例4

將轉爐釩鉻渣(cr2o3質量分數為16％，v2o5質量分數為16％，fe質量分數為35％)在轉底爐內進行氧化磁性焙燒，溫度350℃，氧氣濃度1.5％，焙燒時間15min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三鐵中的鐵佔全鐵比例為91％，在磁選裝置(磁選機)內對磁性焙砂進行磁選處理，得到磁性鐵精礦和非磁性的除鐵釩鉻渣(fe質量分數為6.8％)，然後將除鐵釩鉻渣與硫酸鈉按質量比100:35混合後在迴轉窯內1125℃氧化鈉化焙燒1.5h得到水溶性釩酸鈉和鉻酸鈉熟料，將水溶性釩酸鈉和鉻酸鈉水熟料進行水浸提釩處理得到釩鉻浸出液和尾渣，接著將釩鉻浸出液在ph＝1.8，溫度90℃條件下，加入釩鉻水浸液中v2o5質量的1.0倍的(nh4)2so4，反應時間100min，最終釩以多聚釩酸銨的形式通過沉澱、過濾分離出來，鉻留在溶液中形成鉻液。將鉻液加鹼中和後加入碘化鈉nai進行還原沉澱得到cr(oh)3過濾後與提鉻廢液分離，最後將cr(oh)3進行煅燒處理得到三氧化二鉻cr2o3。整個工藝鐵回收率86％，釩回收率95％，鉻回收率92％。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。