一種連續冶煉含釩磷鐵的方法
2023-12-04 16:39:26 1
一種連續冶煉含釩磷鐵的方法
【專利摘要】本發明公開了一種連續冶煉含釩磷鐵的方法，通過電爐或點燃煤氣噴吹對含釩磷鐵進行加熱升溫至紅熱狀態，在加熱電爐內或倒入吹煉爐對高溫含釩磷鐵進行吹氧氣，利用反應熱進一步融化和冶煉含釩磷鐵；加入氧化鈣或純鹼，吹氧，冶煉出渣，分別得到高品位釩渣和高磷鎳鐵水；撇出釩渣提釩；部分高磷鎳鐵水澆鑄鐵錠，部分高磷鎳鐵水與繼續補入爐內的常溫態含釩磷鐵混合，重複補料，間斷性倒出高磷鎳鐵水澆鑄獲得高磷鎳鐵錠，實現連續冶煉含釩磷鐵。該方法從根本上解決了火法冶煉能耗高的缺陷，既保證了鐵鎳磷等元素的綜合回收，又大大縮短了冶煉周期，提高了釩、磷的回收利用率。釩的最終回收率可達70-95%，鐵、磷和鎳的回收率可達60%以上。
【專利說明】一種連續冶煉含釩磷鐵的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及冶金和化工【技術領域】，特別是涉及一種連續冶煉含釩磷鐵的方法。
【背景技術】
[0002]金屬釩和釩的氧化物的用途非常廣泛，在冶金行業中是一種重要的合金元素。我國釩礦資源總量較大，但是釩礦品位較低，現有技術對於國內相當一部分的低品位釩礦都無法提取。而隨著我國經濟的迅速發展，對於釩的需求量是越來越大。隨著國外含釩磷鐵大量進入我國，國內對含釩磷鐵研究時間尚短，還存在金屬釩回收率低、資源未被綜合回收等問題。
[0003]為解決上述所存在的問題，中國專利CN101550492A公開了 「從含釩磷鐵中提取五氧化二釩的方法」，具體如下:(I)將含釩磷鐵和石灰破碎後混合進入球磨機磨細，球磨料加純鹼後制粒在焙燒，焙燒料加水進溼式球磨機溼球磨，球磨礦漿用機械攪拌浸出，浸出礦漿過濾，含釩溶液送貯槽冷卻澄清後，送陰離子交換樹脂吸附釩，吸附的釩經洗脫、沉澱結晶、熱解得到高品位的五氧化二釩產品。(2)根據I所述的配入石灰量為含釩磷鐵重量的15-35%，配入純鹼重量為釩磷鐵重量的30-50%。(3)根據1、2所述焙燒料需先制粒，球粒直徑控制在3-15mm的範圍內，焙燒溫度蘭750°C、 2小時、蘭5小時。(4)I或2中所述焙燒排出熱料直接溜入水槽，混合進入溼式球磨機漿化球磨(球磨過程實際也是浸出過程)，料:水=1:1.5-5，利用熱料將水溫升到50-95°C，不需外加熱。(5)球磨礦漿送機械攪拌槽，溫度35_39°C,浸出時間為0.5-1.5小時,浸出過程的同時,可向槽內鼓入部分焙燒煙氣，煙氣中的CO2和熱量對釩的浸出更有利。雖然此工藝技術對釩進行了有效的回收，但由於生產過程中原料中存在大量的鐵，提高了生產的難度。且未對鐵、鎳等元素進行綜合的回收。
[0004]中國專利CN1970803A公開了「利用含釩磷鐵提釩冶煉釩鐵的工藝」具體如下:(I)首先將含釩磷鐵(含V5%)與碳酸鈉按含釩比例為1.5倍量投入到電爐中，加熱至2000°C，熔煉2小時後倒入鐵水包內，當溫度降`到1400°C時向熔體中吹入富氧空氣，撇出含釩磷的浮渣；(2)將鐵水包內熔融的鐵水鑄錠冷卻為成品鐵錠；(3)把步驟I所撇出的含釩磷的浮渣經冷卻、破碎成粉(細度達100目)，配加鈉鹽粉造球團、焙燒2小時；焙燒過程溫度控制在9000C ； (4)通過水浸球將球團中可溶物溶解到水中獲得釩酸鈉和磷酸鈉混合溶液，在該溶液中加入CaO，歷經24小時沉澱，經壓濾，磷渣濾餅再經輕化工熟化，和冶煉爐渣配比混合製成磷肥；(5)在步驟4所產生的濾液中加入硫酸，得到五氧化二釩固體沉澱物；經壓濾、熔成片釩，再送到電爐冶煉生產成釩鐵成品。
[0005]此工藝技術結合傳統的冶煉鐵礦技術首先進行氧化去鐵造釩渣，實現了初步的渣鐵分離，有利於後續工藝中提釩，降低鐵的影響提高釩的回收率，一定程度上實現了綜合利用。但由於採用電爐冶煉時冶煉周期較長導致耗電量較大，生產成本增高，還會造成環境汙染等問題。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是為解決現存工藝中所存在的問題，提出一種連續低能耗冶煉含釩憐鐵生廣聞品位I凡禮:和聞憐鎮鐵副廣品的方法，從根本上解決了火法冶煉能耗聞的缺陷，既保證了鐵鎳等元素的綜合回收，又大大縮短了冶煉周期，提高了釩、磷的回收利用率。
[0007]本發明的目的是通過下述技術方案來實現的。
[0008]一種連續冶煉含釩磷鐵方法，該方法包括下述步驟:
[0009]步驟一，將含釩磷鐵在電爐內加熱或點燃煤氣噴吹加熱至紅熱狀態或熔融態；
[0010]步驟二，在加熱爐內或將高溫的含釩磷鐵倒入吹煉爐內進行吹氧，利用化學反應熱助熔燒紅熱狀態或熔融態的含釩磷鐵；
[0011]步驟三，待含釩磷鐵完全融化之後，溫度較高時按照質量比加入鹼性化合物，繼續吹氧冶煉10-50min出渣，分別得到含釩量較高的釩渣和高磷鎳鐵水；
[0012]步驟四，釩渣撇出，利用傳統鈉化焙燒的方法對釩渣進行提釩；倒出30-60%高磷鎮鐵水燒鑄鐵澱；
[0013]步驟五，剩餘高磷鎳鐵水與繼續補入(可分批加)爐內熔體質量的40-150%常溫態含釩磷鐵混合，重複步驟二至步驟四；間斷性倒出鐵水澆鑄獲得高磷鎳鐵錠，實現連續冶煉含釩磷鐵。釩的最終回收率可達70-95%，鐵、磷和鎳的回收率可達60%以上。
[0014]該方法進一步包括:
[0015]所述步驟二中，在加熱爐內吹氧，鐵液中的部分釩和磷氧化過程中產生氣態P2O5和V2O5煙氣被回收至煙氣回收系統；回收系統將煙氣經過鹼溶液水合吸收，得到含磷和釩的水溶液，含磷和釩的水溶液經提取分離後，最終獲得釩和磷產品。
[0016]所述鹼溶液為氫氧化鈉或氫氧化鈣溶液。
[0017]所述在加熱爐內添加用於中和吹氧產生的酸性氧化物造釩渣的鹼性化合物為氧化鈣、碳酸鈉或碳酸鈣。
[0018]所述加入鹼性化合物添加量按照質量比為含釩磷鐵:鹼性化合物=10:0.9-10:1.3。
[0019]所述加熱至紅熱狀態是將含釩磷鐵在電爐內或點燃煤氣噴吹加熱至800_1500°C。
[0020]所述含釩磷鐵倒入吹煉爐內進行吹氧為吹純氧、富氧空氣或空氣。
[0021]所述溫度較高時加入氧化鈣、碳酸鈣或純鹼，繼續吹氧確保溫度恆定在1100-1500°C的範圍之內。
[0022]本發明的優勢在於:在整個冶煉過程中能耗極少，在低能耗的前提下實現了首先分離回收鐵鎳等元素，排除了後續提釩工藝的幹擾，有利於提高釩的回收率，而且很好地處理了火法冶煉被煙氣帶走的釩磷資源浪費、 汙染環境等問題，相對於現有工藝具有創新性突破。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖和原理對本發明作進一步的詳細說明。[0025] 參見圖1所示，本發明連續冶煉含釩磷鐵方法，包括下述步驟:
[0026]I)採用電爐加熱或點燃煤氣噴吹火焰使含釩磷鐵升溫至800-1500攝氏度，加熱至紅熱狀態或熔融態；
[0027]2)在電爐內或倒出在吹煉設備內對燒紅熱狀態或熔融態的含釩磷鐵料的進行吹氧氣、富氧空氣或空氣使之發生氧化反應產生反應熱助熔；
[0028]3)待含鑰;磷鐵完全融化，由於鼓吹氧氣量或富氧量較大時反應較為劇烈,放出大量的熱可能導致爐內溫度較高，因此可以鼓吹一定量的空氣，降低溫度；溫度較低時吹氧氣或富氧空氣，溫度較高時按照質量比含釩磷鐵:鹼性化合物=10:0.9-10:1.3比例加入鹼性化合物氧化鈣、碳酸鈉或碳酸鈣，吹氧冶煉10-50min，確保溫度恆定在一定的冶煉範圍之內，防止溫度過高過低時爐況不穩定，影響冶煉效果，有利於選擇性氧化提釩的順利進行；
[0029]4)渣量較大時倒出釩渣，分別得到高品位釩渣和高磷鎳鐵水；而且可以減少渣層對耐火材料的侵蝕，還有利於釩的氧化繼續進行；
[0030]分別撇出釩渣，利用傳統鈉化焙燒的方法對釩渣進行提釩和倒出30-60%高磷鎳鐵水澆鑄成高磷鎳鐵錠，實現渣鐵分離；
[0031]5)吹煉爐出渣鐵之後，根據爐溫適當的加入爐內熔體質量的40-150%常溫態含釩磷鐵，然後繼續吹氧助熔，不斷重複步驟2) -4)實現連續冶煉生產高磷鎳鐵和高品位釩渣。整個步驟2) -4)連續生產過程中不耗費其他的能量，完全依靠反應熱，自給自足實現冶煉。
[0032]在上述吹氧或空氣過程中由於磷和釩的含量較高，鐵液中的部分釩和磷氧化過程中會產生氣態P2O5和V2O5隨著煙氣被大量帶出。利用煙氣回收系統將煙氣經過鈉溶液或氫氧化鈉和氫氧化鈣等溶液水合吸收，得到含磷和釩的水溶液，含磷和釩的水溶液經提取分離之後最終獲得釩和磷產品。
[0033]下面通過具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0034]實施例1
[0035]進行冶煉的含釩磷鐵主要成份具體如下:P22.6%、V9%、Nil%、Fe61%、Gr4%，在加熱爐內加IOOkg含釩磷鐵點燃煤氣噴吹進行加熱升溫，溫度升至800°C時停止煤氣，從加熱爐內倒出，在吹煉設備內進行吹氧氣助熔使之完全融化。待到完全融化，爐內溫度較高時，可將9kg的碳酸鈉分3次加入冶煉爐內，用空氣代替氧氣吹入爐內，繼續氧化反應並控制溫度不至於過高；溫度較低時則可吹氧氣或富氧空氣適當升溫，使冶煉溫度恆定在1100-1500°C的範圍之內。整個吹氣過程約為50分鐘吹入氧氣約為Ilm3 (吹入空氣量按氧折算)。
[0036]冶煉過程中在吹煉25分鐘時撇釩渣一次，吹煉50分鐘後撇出全部釩渣，最後放出爐內30%的鐵水製成高磷鎳鐵錠。然後(根據爐溫可分2批)加入爐內熔體質量的40%常溫態含釩磷鐵，爐內剩餘的高磷鎳鐵水傳熱給含釩磷鐵，然後吹氧助熔-冶煉，不斷重複實現連續冶煉生產高磷鎳鐵和高品位釩渣。後續連續生產時完全依靠反應熱，自給自足實現連續冶煉。
[0037]在上述吹氧或空氣過程中由於鐵水中磷和釩的含量較高，鐵液中的部分釩和磷氧化過程中會產生氣態P2O5和V2O5隨著煙氣被大量帶出。利用煙氣回收系統收集煙氣。煙氣被回收經過氫氧化鈉和氫氧化鈣等溶液水合吸收，得到含磷和釩的水溶液，提取分離之後最終獲得釩和磷產品。[0038]實施例2
[0039]進行冶煉的含釩磷鐵主要成份具體如下:P30%、V4.5%、Nil%、Fe59%、Gr3.6%。電爐加熱100kg含釩磷鐵升溫至1500°C時停止通電，倒出冶煉爐內熔融態的含釩磷鐵料，在吹煉設備內吹入富氧空氣或空氣10min進行冶煉，吹入空氣量按照吹氧氣量0.lm3/kg折算，溫度較高時在吹煉爐內可加碳酸鈉13kg，鼓吹一定量的空氣降低溫度；溫度較低時吹氧氣或富氧空氣確保溫度恆定在1100-1500°C範圍之內，防止溫度過高過低時爐況不穩定，影響冶煉效果。
[0040]吹氧冶煉結束之後撇出全部釩渣，然後倒出60%的鐵水鑄高磷鎳鐵錠。之後根據爐溫高低，適當的分批加入爐內熔體質量的150%常溫態含釩磷鐵繼續吹氧助熔-冶煉(加料原則:一是不能加料過猛，以致造成爐溫過低影響吹煉；二是要保證合適的爐容比，避免吹煉時發生噴濺溢渣)。不斷重複，實現連續冶煉生產高磷鎳鐵和高品位釩渣。整個連續生產過程中消耗能量較少，後續連續生產時完全依靠反應熱，自給自足實現冶煉。
[0041]在上述吹氧或空氣過程中由於鐵水中磷和釩的含量較高，鐵液中的部分釩和磷氧化過程中會產生氣態P2O5和V2O5隨著煙氣被大量帶出。利用煙氣回收系統收集煙氣。煙氣被回收經過氫氧化鈉或氫氧化鈣等溶液水合吸收，得到含磷和釩的水溶液，提取分離之後最終獲得釩和磷產品。
[0042]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的【具體實施方式】僅限 於此，對於本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬於本發明由所提交的權利要求書確定專利保護範圍。
【權利要求】
1.一種連續冶煉含釩磷鐵方法，其特徵在於，該方法包括下述步驟: 步驟一，將含釩磷鐵在電爐內加熱或點燃煤氣噴吹加熱至紅熱狀態或熔融態； 步驟二，在加熱電爐內或將高溫的含釩磷鐵倒入吹煉爐內進行吹氧，利用化學反應熱助熔燒紅熱狀態或熔融態的含釩磷鐵； 步驟三，待含釩磷鐵完全融化之後，溫度較高時按照質量比加入鹼性化合物，繼續吹氧，冶煉10-50min出渣，分別得到含釩量較高的釩渣和高磷鎳鐵水； 步驟四，釩渣撇出，利用傳統鈉化焙燒的方法對釩渣進行提釩；倒出30-60%的高磷鎳鐵水燒鑄鐵澱； 步驟五，剩餘高磷鎳鐵水與重新補入爐內熔體質量的40-150%常溫態含釩磷鐵混合，重複步驟二至步驟四，不斷的獲得含釩量較高的釩渣和高磷鎳鐵錠，實現連續冶煉含釩磷鐵。
2.根據權利要求1所述的連續冶煉含釩磷鐵方法，其特徵在於，該方法進一步包括: 所述步驟二中，在加熱爐內吹氧，鐵液中的部分釩和磷氧化過程中產生氣態P2O5和V2O5煙氣被回收至煙氣回收系統；回收系統將煙氣經過鹼溶液水合吸收，得到含磷和釩的水溶液，含磷和釩的水溶液經提取分離後，最終獲得釩和磷產品。
3.根據權利要求2所述的連續冶煉含釩磷鐵方法，其特徵在於，所述鹼溶液為氫氧化鈉或氫氧化鈣溶液。
4.根據權利要求1所述的連續冶煉含釩磷鐵方法，其特徵在於，所述在加熱爐內添加用於中和吹氧產生的酸性氧化物造釩渣的鹼性化合物為氧化鈣、碳酸鈉或碳酸鈣。
5.根據權利要求4所述的連續冶煉含釩磷鐵的方法，其特徵在於:所述加入鹼性化合物添加量按照質量比為含f凡磷鐵:鹼性化合物=10:0.9-10:1.3。
6.根據權利要求1所述的連續冶煉含釩磷鐵的方法，其特徵在於:所述加熱至紅熱狀態或熔融態是將含釩磷鐵在電爐內或點燃煤氣噴吹加熱至800-1500°C。
7.根據權利要求1-6所述的連續冶煉含釩磷鐵方法，其特徵在於，所述含釩磷鐵倒入吹煉爐內進行吹氧為吹純氧、富氧空氣或空氣。
8.根據權利要求7所述的連續冶煉含釩磷鐵方法，其特徵在於，所述溫度較高時加入鹼性化合物，繼續吹氧確保溫度恆定在1100-1500°C的範圍之內。
【文檔編號】C22B34/22GK103614564SQ201310539239
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月1日 優先權日:2013年11月1日
【發明者】袁守謙, 馮振平, 黃祥萍 申請人:西安建築科技大學