利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法

2023-08-09 18:54:06

專利名稱：：利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法
技術領域：
：本發明涉及廢水處理技術，特別涉及一種利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法。
背景技術：
：目前，世界上利用釩鈦磁鐵礦提取釩的主要方法是，先將釩鈦磁鐵礦在高爐中冶煉得到含釩生鐵，通過選擇性氧化鐵水使釩氧化後進入釩渣，然後將釩渣加鈉鹽高溫焙燒、水浸，使釩進入溶液，然後採用酸性銨鹽沉釩等工藝得到含釩產品。此工藝會產生大量的提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水，如不加處理將會汙染環境。目前提釩尾渣主要是用作水泥行業和陶瓷行業的輔助原料，或在道路建設中用於路基墊層。隨著有色金屬的價格不斷上漲，從各種工業廢料中回收有用金屬已成為一種趨勢。第200810106422.1號中國專利公開了一種將提釩尾渣與碳源混合加熱還原，然後將還原產物經磁選法進行分離得到磁性粉末和非磁性粉末的方法，其中磁性粉末可用於鋼鐵冶煉，非磁性粉末可用於進一步冶煉釩和鈦，該方法需高溫下進行，設備投資大，且非磁性粉末提釩仍然比較困難，目前提釩尾渣中殘留的釩資源並不能得到利用，造成了金屬資源的浪費。酸性銨鹽沉釩廢水是一種pH值處於23之間的酸性廢水，廢水中含有部分釩、鉻、硫酸鈉和硫酸銨，目前此類廢水的處理方法有第01128837.X號中國專利公開了一種處理酸性沉釩廢水的工藝，介紹了一種用SO2將廢水中的Cr+6還原為Cr+3，再加鹼中和得到釩鉻沉澱，過濾回收釩鉻濾餅，然後蒸銨，加入含Mg2+，P043_，Na+，和Cl_的化學組合物形成銨離子複合沉澱物的處理方法，經該方法處理後的廢水達國家排汙標準。第200710128978.6號中國專利公開了一種含釩廢水的處理方法，介紹了一種離子交換吸附釩鉻，將洗脫液進行沉釩回收其中的釩來處理廢水的方法，該方法只對廢水中的釩和鉻進行了回收。第200910010988.9號中國專利公開了一種含有氨、釩、鉻和硫酸鈉廢水的處理的方法，介紹了一種經脫氨製取氨水，還原中和提取氫氧化鉻，樹脂柱吸附釩鉻，蒸髮結晶提取無水硫酸鈉的方法。第200710099139.6號中國專利公開了一種資源化處理有色金屬加工含銨和硫酸根廢水的方法，介紹了一種向廢水中添加氫氧化鈉，加熱精餾分離得到氨液，脫氨後廢水經冷卻結晶得到硫酸鈉固體的方法。以上三個專利處理工序繁雜，且都需要先對酸性銨鹽廢水進行中和，在中和過程中會消耗大量的液鹼，且回收氨過程中消耗硫酸，廢水處理成本較高，經濟價值不是太大，產業化有一定的困難。
發明內容在以上技術的基礎上，本發明人研究出一種利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，對尾渣中的釩和廢水中釩、鉻、硫酸鈉和硫酸銨進行回收。此方法不但節約成本，實現廢水的零排放，使廢物循環利用，還能對尾渣中的釩進行回收利用，開拓出了一條提釩尾渣和廢水綜合利用的新途徑，是一種經濟效益好、環境友好且易產業化的方法。本發明提供了一種利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，包括如下步驟將酸性銨鹽沉釩廢水按一定的液固比加入提釩尾渣中攪拌均勻並反應；反應完成後將所得的溶液進行真空抽濾得到濾液和濾渣；向濾液中加入焦亞硫酸納進行還原；還原完成後用鹼液將濾液的PH值調至8.0，壓濾後得到含釩濾餅和濾液；含釩濾餅經過洗滌乾燥後作為冶煉VCr合金的原料，或作為提取V2O5和氧化鉻產品的原料；濾液進入四效蒸發濃縮系統進行蒸餾，得到濃漿和冷凝水；得到的濃漿經冷凍結晶處理後，得到含有硫酸鈉固體，提供給下遊企業利用；將冷凍結晶後濃漿進行進一步蒸發濃縮結晶得到硫酸銨固體，返回銨鹽沉釩工序使用；兩次蒸發濃縮結晶過程中得到的冷凝水返回釩渣鈉化焙燒_水浸工序利用。優選地，所述酸性銨鹽沉釩廢水和提釩尾渣的液固比為31151;所述提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水反應時間為3050分鐘；向每立方米濾液中加入5-6Kg焦亞硫酸鈉；蒸發濃縮系統將濾液蒸發濃縮到原體積的1/3-1/5，所述濃漿冷凍結晶的溫度為0-5°C;將冷凍結晶後濃漿進行進一步蒸發濃縮結晶壓強為常壓，溫度為沸騰溫度。優選地，所述鹼液為氫氧化鈉、石灰、碳酸鈉中的任何一種。具體實施例方式本發明的目的在於提供一種利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，為達到發明目的，本發明採用的技術方案是一種利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，所述方法如下按照31151的液固比，將酸性銨鹽沉釩廢水打入裝有提釩尾渣的浸出槽中，充分攪拌均勻，反應3050分鐘，反應完成後將所得溶液真空抽濾，得到殘渣和濾液，然後向每立方米濾液中加入5-6Kg焦亞硫酸鈉進行還原，用液鹼將pH值調節至8.0左右。板框壓濾得到含釩濾餅和濾液，濾液進入四效蒸發濃縮系統進行蒸餾，濃縮到原體積的1/3-1/5，得到濃漿和冷凝水，然後將得到的濃漿經0-5°C條件下冷凍結晶處理後，得到含有硫酸鈉的固體，將冷凍結晶後濃漿在常壓、沸騰、攪拌條件下進一步蒸發濃縮結晶得到硫酸銨固體。根據本發明，優選地，鹼液可以為氫氧化鈉、石灰、碳酸鈉中的任何一種。本發明提釩尾渣中和處理廢水原理為尾渣中鹼性物質與廢水中的酸發生中和反應，將酸性廢水變為中性的；尾渣中的部分可溶性釩進入廢水，尾渣中部分鹼性條件下難溶的釩酸鈣在酸性條件下溶解，並以離子形式進入廢水，從而實現了尾渣中的釩的提取。本發明的積極效果是利用固體廢棄物提釩尾渣來中和處理酸性銨鹽沉釩廢水，尾渣中鹼性物質與廢水中的酸發生反應，同時尾渣中可溶釩和部分難溶性釩在酸性條件下進入廢水，經後續工序處理後，釩進入濾餅得到回收利用。提釩尾渣為鹼性，用來中和酸性廢水，實現固體廢棄物的二次利用。尾渣中可溶釩和部分難溶性釩在酸性條件下進入廢水，有利於提高釩資源的利用率。且用提釩尾渣代替鹼來中和廢水，大大降低了廢水的處理成本。還原中和後的廢水經蒸發濃縮和冷卻結晶處理後，得到的硫酸鈉固體提供給下遊企業利用，冷凝水返回釩渣鈉化焙燒_水浸工序利用，硫酸銨返回酸性銨鹽沉釩工序使用，實現了固體廢棄物的綜合回收利用和廢水的零排放，具有顯著的經濟效益和重大環保意義。反應操作簡單，可靠，生產成本低，不產生新的廢水廢渣，便於工業化生產。實施例1一種利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，其方法如下按照酸性銨鹽沉釩廢水和提釩尾渣3/1的液固比，將廢水打入裝有尾渣的浸出槽中，充分攪拌均勻，反應30min，反應完成後將所得溶液真空抽濾，得到殘渣和濾液，殘渣中殘釩0.920%，尾渣中釩回收率為29.2%，濾液？11值為5.66。然後向每立方米濾液中加入6Kg焦亞硫酸鈉進行還原，還原完成後溶液PH值為6.12，用氫氧化鈉將pH值調節至8.0，中和每立方米廢水氫氧化鈉用量為0.32Kg，與直接用氫氧化鈉中和廢水相比節省鹼2.68Kg。濾液進入四效蒸發濃縮系統進行蒸餾至原體積的1/4，然後在結晶罐中冷卻至0°C，得到十水硫酸鈉固體，純度為92%，將冷凍結晶後殘液在常壓、沸騰狀態下進行蒸發濃縮，並不停攪拌，得到硫酸銨固體，純度為92%。實施例2一種利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，其方法如下按照酸性銨鹽沉釩廢水和提釩尾渣4/1的液固比，將廢水打入裝有尾渣的浸出槽中，充分攪拌均勻，反應40min,反應完成後將所得溶液真空抽濾，得到殘渣和濾液，殘渣中殘釩0.907%,尾渣中釩回收率為30.2%，濾液pH值為5.12。然後向每立方米濾液中加入5Kg焦亞硫酸鈉進行還原，還原完成後溶液PH值為5.53，用液鹼將pH值調節至8.0，中和每立方米廢水氫氧化鈉用量為0.53Kg，與直接用氫氧化鈉中和廢水相比節省鹼2.47Kg。濾液進入四效蒸發濃縮系統進行蒸餾至原體積的1/5，然後在結晶罐中冷卻至3°C，得到十水硫酸鈉固體，純度為90%，將冷凍結晶後殘液在常壓、沸騰狀態下進行蒸發濃縮，並不停攪拌，得到硫酸銨固體，純度為91%。實施例3一種利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，其方法如下按照酸性銨鹽沉釩廢水和提釩尾渣10/1的液固比，將廢水打入裝有尾渣的浸出槽中，充分攪拌均勻，反應50min,反應完成後將所得溶液真空抽濾，得到殘渣和濾液，殘渣中殘釩0.889%，尾渣中釩回收率為31.6%，濾液pH值為3.63。然後向每立方米濾液中加入5Kg焦亞硫酸鈉進行還原，還原完成後溶液PH值為4.14，用液鹼將pH值調節至8.0，中和每立方米廢水氫氧化鈉用量為2.55Kg，與直接用氫氧化鈉中和廢水相比節省鹼0.45Kg。濾液進入四效蒸發濃縮系統進行蒸餾至原體積的1/5，然後在結晶罐中冷卻至5°C，得到十水硫酸鈉固體，純度為92%，將冷凍結晶後殘液在常壓、沸騰狀態下進行蒸發濃縮，並不停攪拌，得到硫酸銨固體，純度為89%。實施例4一種利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，其方法如下按照酸性銨鹽沉釩廢水和提釩尾渣13/1的液固比，將廢水打入裝有尾渣的浸出槽中，充分攪拌均勻，反應40min,反應完成後將所得溶液真空抽濾，得到殘渣和濾液，殘渣中殘釩0.881%，尾渣中釩回收率為32.2%，濾液pH值為3.06，然後向每立方米濾液中加入5.7Kg焦亞硫酸鈉進行還原，還原完成後溶液PH值為3.68，用液鹼將pH值調節至8.0，中和每立方米廢水氫氧化鈉用量為2.67Kg，與直接用氫氧化鈉直接中和廢水相比節省鹼0.33Kg。濾液進入四效蒸發濃縮系統進行蒸餾至原體積的1/4，然後在結晶罐中冷卻至4°C，得到十水硫酸鈉固體，純度為93%，將冷凍結晶後殘液在常壓、沸騰狀態下進行蒸發濃縮，並不停攪拌，得到硫酸銨固體，純度為90%。表1列出了未經處理的廢水和尾渣的化學成分、實施例1至實施例4中提釩尾渣處理後的浸出液中的化學成分。表1反應物以及中和反應完成後濾液和殘渣化學成分分析tableseeoriginaldocumentpage6由表1可以看出，本發明用提釩尾渣中和處理酸性銨鹽沉釩廢水，在節省氫氧化鈉用量的同時，與原尾渣相比，殘渣中的V、Ca和Si含量明顯降低，與原廢水對比，濾液中的V、Ca和Si含量明顯上升。由此可以看出，提釩尾渣中的釩部分溶解到了濾液中，實現尾渣中的部分可溶性釩和釩酸鈣結合態釩的回收利用，同時降低了中和處理費用。利用固體廢棄物提釩尾渣來中和處理酸性銨鹽沉釩廢水，並對尾渣中的釩和廢水中的釩、鉻、硫酸鈉和硫酸銨進行回收利用，此工藝操作簡單，可靠，生產成本低，不產生新的廢水廢渣，便於工業化生產。權利要求一種利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，其特徵在於該方法包括如下步驟將酸性銨鹽沉釩廢水按一定的液固比加入提釩尾渣中攪拌均勻並反應；反應完成後將所得的溶液進行真空抽濾得到濾液和濾渣；向濾液中加入焦亞硫酸納進行還原；還原完成後用鹼液將濾液的pH值調至8.0，壓濾後得到含釩濾餅和濾液；濾液進入四效蒸發濃縮系統進行減壓蒸餾，得到濃漿和冷凝水；蒸餾得到的濃漿經冷凍結晶處理，得到硫酸鈉固體；將冷凍結晶後的濃漿進一步蒸發濃縮結晶得到硫酸銨固體。2.根據權利要求1所述的利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，其特徵在於所述酸性銨鹽沉釩廢水和提釩尾渣的液固比為31151。3.根據權利要求1所述的利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，其特徵在於所述提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水反應時間為3050分鐘。4.根據權利要求1所述的利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，其特徵在於向每立方米濾液中加入5-6Kg焦亞硫酸鈉。5.根據權利要求1所述的利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，其特徵在於所述鹼液為氫氧化鈉、石灰、碳酸鈉中的任何一種。6.根據權利要求1所述的利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，其特徵在於蒸發濃縮系統將濾液蒸發濃縮到原體積的1/3-1/5。7.根據權利要求1所述的利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，其特徵在於濃漿冷凍結晶溫度為0-5°C。8.根據權利要求1所述的利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，其特徵在於將冷凍結晶後的濃漿進一步蒸發濃縮結晶壓強為常壓，溫度為沸騰溫度。全文摘要本發明公開了一種利用提釩尾渣和酸性銨鹽沉釩廢水的方法，該方法包括如下步驟將酸性銨鹽沉釩廢水按一定的液固比加入提釩尾渣中攪拌均勻並反應；反應完成後將所得的溶液進行真空抽濾得到濾液和濾渣；向濾液中加入焦亞硫酸納進行還原；還原完成後用鹼液將濾液的pH值調至8.0，壓濾後得到含釩濾餅和濾液。採用本發明的上述處理方法，使銨鹽沉釩廢水處理工序中中和所用的鹼量大大減少，且實現了固體廢棄物的二次利用，廢水的零排放，並且使提釩尾渣中的釩和廢水中釩、鉻、硫酸鈉和硫酸銨實現了回收利用，達到了降低成本的目的。文檔編號C01C1/24GK101812593SQ20101015284公開日2010年8月25日申請日期2010年4月22日優先權日2010年4月22日發明者李千文,李大標,鄧孝伯,陳亮申請人:攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司