一種從釩渣中回收金屬的方法
2023-07-20 08:29:31 3
一種從釩渣中回收金屬的方法
【專利摘要】本發明提供了一種從釩渣中回收金屬的方法，其中，該方法包括：（a）將釩渣與浸出劑接觸反應，並將接觸反應後得到的混合物進行固液分離，其中，所述浸出劑為濃度在37重量%以上的強酸；（b）將步驟（a）分離出的液相中的H+濃度調節至1-5mol/L，並收集析出的固體。本發明的方法優選還包括：從步驟（b）得到的液相中回收釩、鉻和錳的步驟。通過上述技術方案，本發明的方法能夠環境友好並有效地將鈦從釩渣中回收利用，操作簡單易行。而且，經本發明方法處理後，釩、鉻和錳等金屬元素進入浸出劑中，特別有利於後續對其的回收利用。因此，通過優選的實施方式，本發明的方法能夠有效地回收釩渣中的釩、鉻和錳，實現了釩渣的高效利用。
【專利說明】-種從釩渣中回收金屬的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種從釩渣中回收金屬的方法。
【背景技術】
[0002] 我國釩的儲量居世界第四位，全國有10多個省市（區）都有釩礦物資源，但主要集 中在四川攀枝花地區和河北承德地區，尤其是攀枝花地區的釩儲量居多，已探明的釩鈦磁 鐵礦儲量近100億噸，五氧化二釩儲量為1578萬噸，約佔全國儲量的55%，世界儲量的11%。 在進行轉爐提釩時，將釩富集到釩渣中時，大量的鈦、鉻、錳、鐵也並存於釩渣中。
[0003] 鈉化焙燒提釩是目前含釩原料提釩應用較多的工藝，研究也較為透徹，其基本原 理是以鈉鹽為添加劑，通過焙燒將低價態的釩轉化為水溶性五價釩的鈉鹽，再對鈉化焙燒 產物直接水浸，可得到含釩及少量雜質的浸取液，經過除磷後加入銨鹽製得多釩酸銨沉澱， 焙燒後可得到純度大於98%的V 205。該工藝有幾大缺點：a、在焙燒釩渣的過程中會產生很 多有害氣體，如氯氣、二氧化硫、氯化氫，嚴重汙染環境，腐蝕設備；b、提釩率低，平均為80% 左右。
[0004] 在《釩渣NaOH亞熔鹽法提釩工藝研究》中公開了 NaOH亞熔鹽法分解釩渣工藝的 主要作用因素對釩浸出率的影響規律，確定了最佳工藝參數，並對反應機理進行了探討。釩 渣NaOH亞熔鹽法提釩過程前期為界面化學反應控制，反應活化能為63. 13kJ/mol，通過破 壞石英和鐵橄欖石相的包裹實現釩渣中釩的高效浸出。但就亞熔鹽法而言，難以實現釩渣 的高效利用，即釩渣中含有的除釩以外的其他元素(特別是鈦）不易得到回收利用。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種對環境友好、有利於釩渣高效利 用的從釩渣中回收金屬的方法。
[0006] 為了實現上述目的，本發明提供了一種從釩渣中回收金屬的方法，其中，該方法包 括：
[0007] (a)將釩渣與浸出劑接觸反應，並將接觸反應後得到的混合物進行固液分離，其 中，所述浸出劑為濃度在37重量％以上的強酸；
[0008] (b)將步驟（a)分離出的液相中的H+濃度調節至l_5mol/L，並收集析出的固體。
[0009] 優選地，本發明的從釩渣中回收金屬的方法包括以下步驟：
[0010] (a)將釩渣與浸出劑接觸反應，並將接觸反應後得到的混合物進行固液分離，其 中，所述浸出劑為濃度在37重量％以上的強酸，所述強酸為硝酸和鹽酸，且硝酸與鹽酸的體 積比為1:1-6 ;
[0011] (b)將步驟（a)分離出的液相中的H+濃度調節至l-5mol/L，並收集析出的固體；
[0012] (c)將步驟（b)得到的液相的pH值調節至0. 2-1並進行固液分離；
[0013] (d)將步驟（c)分離得到的液相與萃取劑混合進行萃取，得到含釩有機相和水相；
[0014] (e)將含釩有機相進行依次進行反萃、沉釩和焙燒，將含錳溶液進行電解，得到金 屬錳；
[0015] (f)將水相與還原劑進行接觸反應並固液分離，從而獲得三氧化二鉻沉澱和含錳 溶液，所述還原劑為硫酸亞鐵、乙醇、草酸、活性炭、亞硫酸、二氧化硫和硫化氫中的至少一 種。
[0016] 通過上述技術方案，本發明的方法能夠環境友好並有效地將鈦從釩渣中回收利 用，操作簡單易行。而且，經本發明方法處理後，釩、鉻和錳等金屬元素進入浸出劑中，特別 有利於後續對其的回收利用。
[0017] 而在本發明的優選實施方式中，本發明的方法還能夠有效地回收釩渣中的釩、鉻 和錳，實現了釩渣的高效利用。
[0018] 本發明的其他特徵和優點將在隨後的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0019] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
[0020] 在本發明中，在未作相反說明的情況下，使用的"TFe"表示按鐵元素重量計的總鐵 含量。
[0021] 本發明提供的從釩渣中回收金屬的方法包括：
[0022] (a)將釩渣與浸出劑接觸反應，並將接觸反應後得到的混合物進行固液分離，其 中，所述浸出劑為濃度在37重量％以上(優選在95重量％以下、85重量％以下、80重量％ 以下、75重量％以下或70重量％以下）的強酸；
[0023] (b)將步驟（a)分離出的液相中的H+濃度調節至l_5mol/L (優選至2_4mol/L), 並收集析出的固體。
[0024] 根據本發明，所述強酸可以為本領域常見的各種無機強酸，優選情況下，所述強酸 為硝酸和鹽酸。對硝酸與鹽酸的體積比沒有特別的限制，可以為1:1-6,優選為1:2-4。
[0025] 根據本發明，只要使釩渣與浸出劑充分接觸即可，對浸出劑的用量沒有特殊的要 求，優選地，相對於每千克的釩渣，浸出劑的用量為500-1200mL，更優選為600-1000mL。
[0026] 根據本發明，步驟（a)中，所述接觸反應可以在常溫常壓下進行，所述接觸反應 的溫度可以為10-200°C，優選為50-150°C。所述接觸反應的壓力可以為l-10MPa，優選為 2-6MPa。所述接觸反應的時間可以為3-12h，優選為4-8h。
[0027] 根據本發明的一種優選實施方式，步驟（a)中，所述接觸反應的條件包括向反應體 系中通入氧氣，氧氣的通入量使得反應體系中的壓強達l-l〇MPa，更優選達2-6MPa。
[0028] 根據本發明，為了更好地從釩渣中回收金屬，優選情況下，本發明的方法還包括將 釩渣進行破碎，使得釩渣中粒度為120-200目的釩渣的含量在95重量％以上。
[0029] 本發明中，與浸出劑接觸反應後獲得的液相中含有釩和鈦等的鹽，進行簡單的調 節H+濃度步驟即可使鈦以二氧化鈦的形式析出，收集析出的固體即可回收鈦。
[0030] 根據本發明，為了更充分地回收釩渣中的不同金屬，本發明的方法優選還包括以 下步驟：
[0031] (1)將步驟（b)得到的液相的pH值調節至0. 2-1並進行固液分離；
[0032] (2)將步驟（1)分離得到的液相與萃取劑混合進行萃取，得到含釩有機相和水相；
[0033] (3)將水相與還原劑進行接觸反應並固液分離，從而獲得三氧化二鉻沉澱和含錳 溶液。
[0034] 根據本發明，步驟（2 )中，使用的萃取劑可以為本領域常用的各種能夠萃取釩的有 機溶劑，優選情況下，所述萃取劑SP2(I4 (二（2-乙基己基磷酸））、TBP (磷酸三丁酯）和磺 化煤油的混合劑。更優選地，以萃取劑的總重量為基準，萃取劑中P2M的含量8-12重量％， TBP的含量為3-7重量％，磺化煤油的含量為80-90重量％。以上優選的萃取劑可以通過商 購獲得，在此不再贅述。
[0035] 本發明中，萃取劑的用量可以按照本領域的常規用量進行選擇，例如，步驟（1)分 離得到的液相與萃取劑的體積比可以為1:1-3。
[0036] 本發明中，對所述萃取的條件沒有特別的限定，只要能夠萃取出釩即可。萃取的溫 度可以為25-80°C，優選為25-50°C。萃取的時間可以為5-60min，優選為10-40min。萃取 的pH值可以為0-8,優選為0-5。萃取的級數可以為2-10,優選為4-8。
[0037] 根據本發明，步驟（3)中，對所述還原劑的種類沒有特別的限制，只要能夠還原水 相中的鉻即可，所述還原劑可以為硫酸亞鐵、乙醇、草酸、活性炭、亞硫酸、二氧化硫和硫化 氫中的至少一種，優選為硫酸亞鐵。對還原劑的量沒有特殊的要求，只要還原劑的物質的量 稍大於釩渣中鉻的物質的量即可，本領域技術人員能夠對此進行選擇，因而不再贅述。
[0038] 根據本發明，步驟（3)中，對所述接觸反應沒有特別的要求，例如，所述接觸反應的 條件可以包括：溫度為20-40°C，pH值為4-6,時間為10-40min。
[0039] 根據本發明，為了獲得V205，本發明的方法還可以包括將含釩有機相依次進行反 萃、沉釩和焙燒等步驟。反萃、沉釩和焙燒的具體操作均可以參照本領域的常規方式進行。
[0040] 優選地，反萃使用的試劑為硫酸、鹽酸、硝酸、氫氧化鈉和氨水中的至少一種。對反 萃使用的試劑的濃度沒有特別的限制，優選為0. 5-5mol/L。更優選地，反萃使用的試劑為 0. 5-2mol/L (優選為 l-2mol/L)的硫酸。
[0041] 優選地，沉釩使用物質為銨鹽(更優選為硫酸銨)。更優選地，銨鹽的使用量使得 NH4+與釩渣中的V的摩爾比為0. 5-3:1。沉釩的條件可以包括溫度為90-100°C，時間為 1. 5-2. 5h，pH 值為 1. 5-2. 5。
[0042] 優選地，焙燒的溫度為400-600°C，更優選為500-600°C。焙燒的時間優選為l_6h， 更優選為2-4h。
[0043] 根據本發明，為了獲得錳產品，本發明的方法還可以包括將含錳溶液進行電解，得 到金屬錳。所述電解可以參照本領域常規的電解方法進行，優選地，所述電解的方法包括： 往含錳溶液中加入添加劑，在20-80°C (優選30-60°C)的溫度下，於2-8V (優選3-6V)的電 壓下電解l_72h (優選12-48h)。所述添加劑優選為二氧化硒、二氧化硫、亞硫酸和草酸中 的至少一種。
[0044] 根據本發明，步驟（b)中調節H+濃度的物質和步驟（1)中調節pH值的物質可以為 本領域常用的各種鹼性物質，例如，可以為氧化鈣、碳酸鈣和氫氧化鈣中的至少一種。
[0045] 本發明的方法適用於從各種釩渣中回收金屬，可以用於從普通轉爐釩渣中回收金 屬，也可以用於從高鈣高磷釩渣中回收金屬。優選情況下，適用於本發明的方法進行金屬回 收的釩渣的主要成分如下：
[0046] 以釩渣的總重量為基準，釩渣中V205的含量為10-20重量％，Ti0 2的含量為5-15 重量％，Cr203的含量為2-5重量％，MnO的含量為5-10重量％，TFe的含量為15-30重量％， CaO的含量為2-30重量％，P的含量為0. 02-0. 3重量％，Si02的含量為10-15重量％。
[0047] 根據本發明的一種優選實施方式，本發明的方法包括以下步驟：
[0048] (a)將釩渣與浸出劑接觸反應，並將接觸反應後得到的混合物進行固液分離，其 中，所述浸出劑為濃度在37重量％以上的強酸，所述強酸為硝酸和鹽酸，且硝酸與鹽酸的體 積比為1:1-6 ;
[0049] (b)將步驟（a)分離出的液相中的H+濃度調節至l_5mol/L，並收集析出的固體；
[0050] (c)將步驟（b)得到的液相的pH值調節至0. 2-1並進行固液分離；
[0051] (d)將步驟（c)分離得到的液相與萃取劑混合進行萃取，得到含釩有機相和水相；
[0052] (e)將含釩有機相進行依次進行反萃、沉釩和焙燒，將含錳溶液進行電解，得到金 屬錳；
[0053] (f)將水相與還原劑進行接觸反應並固液分離，從而獲得三氧化二鉻沉澱和含錳 溶液，所述還原劑為硫酸亞鐵、乙醇、草酸、活性炭、亞硫酸、二氧化硫和硫化氫中的至少一 種。
[0054] 以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。以下實施例中，使用的釩渣的主要成 分如表1所示(各成分的單位均為"重量％"）；濃硝酸的濃度為65重量％ ;濃鹽酸的濃度為 37重量％ ;萃取劑（10重量％P2Q4、5重量％TBP和85重量％磺化煤油）;實施例的各步驟對釩 含量的計算均以五氧化二釩計；回收率=處理後獲得的某物質的質量/釩渣中某物質的質 量 X100%。
[0055] 表 1
[0056]
【權利要求】
1. 一種從釩渣中回收金屬的方法，其特徵在於，該方法包括： (a) 將釩渣與浸出劑接觸反應，並將接觸反應後得到的混合物進行固液分離，其中，所 述浸出劑為濃度在37重量％以上的強酸； (b) 將步驟（a)分離出的液相中的礦濃度調節至l-5mol/L，並收集析出的固體。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述強酸為硝酸和鹽酸，硝酸與鹽酸的體積比為 1:1-6,優選為 1:2-4。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中，相對於每千克的釩渣，浸出劑的用量為 500-1200mL，優選為 600-1000mL。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中，步驟（a)中，所述接觸反應的條件包括溫度 為10-200°C，壓力為Ι-lOMPa，時間為3-12h ;優選地，所述接觸反應的條件包括溫度為 50-150°C，壓力為 2-6MPa，時間為 4-8h。
5. 根據權利要求1或4所述的方法，其中，步驟（a)中，所述接觸反應的條件包括向反 應體系中通入氧氣，氧氣的通入量使得反應體系中的壓強達Ι-lOMPa，優選達2-6MPa。
6. 根據權利要求1所述的方法，其中，該方法還包括將釩渣進行破碎，使得釩渣中粒度 為120-200目的釩渣的含量在95重量％以上。
7. 根據權利要求1或6所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟： (1) 將步驟（b)得到的液相的pH值調節至0. 2-1並進行固液分離； (2) 將步驟（1)分離得到的液相與萃取劑混合進行萃取，得到含釩有機相和水相； (3) 將水相與還原劑進行接觸反應並固液分離，從而獲得三氧化二鉻沉澱和含錳溶液， 所述還原劑優選為硫酸亞鐵、乙醇、草酸、活性炭、亞硫酸、二氧化硫和硫化氫中的至少一 種。
8. 根據權利要求7所述的方法，其中，萃取的條件包括：萃取的溫度為25-80°C，萃取的 時間為5-60min，萃取的pH值為0-8,萃取的級數為2-10。
9. 根據權利要求7所述的方法，其中，該方法還包括將含釩有機相依次進行反萃、沉釩 和焙燒，將含錳溶液進行電解，得到金屬錳。
10. 根據權利要求1所述的方法，其中，以釩渣的總重量為基準，釩渣中V205的含量為 10-20重量％，Ti0 2的含量為5-15重量％，Cr203的含量為2-5重量％，MnO的含量為5-10重 量％，TFe的含量為15-30重量％，CaO的含量為2-30重量％，P的含量為0. 02-0. 3重量％， Si02的含量為10-15重量％。
11. 一種從釩渣中回收金屬的方法，該方法包括以下步驟： (a) 將釩渣與浸出劑接觸反應，並將接觸反應後得到的混合物進行固液分離，其中，所 述浸出劑為濃度在37重量％以上的強酸，所述強酸為硝酸和鹽酸，且硝酸與鹽酸的體積比 為 1:1-6 ; (b) 將步驟（a)分離出的液相中的H+濃度調節至l-5mol/L，並收集析出的固體； (c) 將步驟（b)得到的液相的pH值調節至0. 2-1並進行固液分離； (d) 將步驟（c)分離得到的液相與萃取劑混合進行萃取，得到含釩有機相和水相； (e) 將含釩有機相進行依次進行反萃、沉釩和焙燒，將含錳溶液進行電解，得到金屬 錳； (f) 將水相與還原劑進行接觸反應並固液分離，從而獲得三氧化二鉻沉澱和含錳溶液， 所述還原劑為硫酸亞鐵、乙醇、草酸、活性炭、亞硫酸、二氧化硫和硫化氫中的至少一種。
【文檔編號】C22B34/32GK104046786SQ201310481315
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年10月15日 優先權日:2013年10月15日
【發明者】殷兆遷 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司