本发明属于固废资源再利用技术领域，更具体地说，是涉及一种钒铝炉渣高效利用的方法。
背景技术：
钒铝冶炼主要以五氧化二钒和金属铝为原料，冶炼后得到钒铝合金和炉渣(钒铝炉渣)，所得到的钒铝炉渣主要成分为氧化铝和少量的氧化钙、氧化铁和氧化钒等物质，钒铝炉渣中氧化铝含量约85％-90％，主要为可溶型氧化铝(β、γ型)和不溶型氧化铝(刚玉型)及其化合物(cao-al2o3)。目前，对钒铝炉渣的再利用的方式是进行直接破碎用于打结炉体，对钒和氧化铝的利用率较低；传统的钒液净化除杂过程中是将工业级硫酸铝进行酸溶后得到硫酸铝溶液用于钒液净化，工艺复杂，不利于降低生产成本。因此，目前对钒铝炉渣的再利用率较低，不但使钒收率降低、氧化铝利用率低，也造成了环境负担。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种钒铝炉渣高效利用的方法，以解决现有技术中存在的钒铝炉渣再回收利用低的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种钒铝炉渣高效利用的方法，包括：
将钒铝炉渣破碎、粉磨后得到粉末状钒铝炉渣；
将得到的所述粉末状钒铝炉渣溶于硫酸溶液，过滤，得到液相硫酸铝溶液和固相炉渣，所述硫酸铝溶液用于净化湿法提钒过程中钒液，所述固相炉渣用于打结炉体的耐材炉衬原料。
进一步地，所述钒铝炉渣经过破碎至粒度为20～50mm，然后进行粉磨，得到所述粉末状钒铝炉渣，所述粉末状钒铝炉渣中，粒度5～20目的所述粉末状钒铝炉渣占95％以上。
进一步地，采用的所述钒铝炉渣中氧化铝含量达到85％～90％。
进一步地，所述粉末钒铝炉渣与质量分数5～10％硫酸溶液进行混合，其中，所述粉末钒铝炉渣的克数与质量分数5～10％硫酸溶液的毫升数之比为1:2～1:5。
进一步地，将混合后的所述粉末钒铝炉渣和所述硫酸溶液进行搅拌并加热，温度达到60～90℃后，搅拌30～60min后停止加热和搅拌，得到炉渣料浆，将所述炉渣料浆进行过滤分离，得到所述液相硫酸铝溶液和所述固相炉渣。
进一步地，所述硫酸铝溶液的浓度为5～10g/ml，其他杂质含量小于1％。
进一步地，所述固相炉渣中含有刚玉型氧化铝，其刚玉型氧化铝含量为65～75％。
本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法，是将钒铝炉渣通过破碎、粉磨后加入稀硫酸溶解，得到能够用于净化湿法提钒过程中钒液液相硫酸铝溶液和用于打结炉体的耐材炉衬原料的固相炉渣，因此可以使钒铝炉渣中不同结构的氧化铝进行逐级利用，不仅提高了炉渣的利用价值，而且提升了炉渣作为耐材使用的质量，使炉渣中的钒在系统中富集，提高了钒铝合金冶炼中钒的回收率，且引入杂质减少，钒的回收率在90％～97％，钒收率提升了0.5～2.5％，炉渣的利用率达到92％以上，具有钒回收率高、工艺简单、绿色环保、经济效益好等特点。
本发明为钒铝冶炼副产物——钒铝炉渣提供了资源化利用的途径，大大减少了固废的产生，可以有效实现资源循环利用，易于操作且安全性能好，成本低廉，且产品中带入的杂质明显降低；不仅为钒液净化提供净化剂，而且提高炉渣作为耐材炉衬的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的钒铝炉渣高效利用的方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现对本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法进行说明。所述钒铝炉渣高效利用的方法，包括将钒铝炉渣破碎、粉磨后得到粉末状钒铝炉渣；将得到的所述粉末状钒铝炉渣溶于硫酸溶液一段时间，过滤，得到液相硫酸铝溶液和固相炉渣，所述硫酸铝溶液用于净化湿法提钒过程中钒液，所述固相炉渣用于打结炉体的耐材炉衬原料，制备的工艺流程参见图1。
本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法，与现有技术相比，本发明为钒铝冶炼副产物——钒铝炉渣提供了资源化利用的途径，本发明是将钒铝炉渣通过破碎、粉磨后加入稀硫酸溶解，可以使炉渣中的不同结构的氧化铝进行逐级利用，不仅提高了炉渣的利用价值，而且提升了炉渣作为耐材使用的质量，大大减少了固废物的产生，可以有效实现资源循环利用，易于操作且安全性能好，成本低廉，且产品中带入的杂质明显降低，钒回收率提升了0.5～2.5％，炉渣利用率在92.5～98.5％；不仅为钒液净化提供净化剂，而且提高了炉渣作为耐材炉衬的质量，具有钒回收率高、工艺简单、经济效益好等特点。
本发明中工艺全过程实现介质循环、无固废排出，具有环保、环境效益好等特点。
进一步地，作为本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法的一种具体实施方式，所述钒铝炉渣经过破碎至粒度为20～50mm，然后进行粉磨，得到所述粉末状钒铝炉渣，所述粉末状钒铝炉渣中，粒度5～20目的所述粉末状钒铝炉渣占95％以上，可利于溶解到硫酸溶液中。
进一步地，作为本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法的一种具体实施方式，采用的所述钒铝炉渣中氧化铝含量达到85％～90％。
进一步地，作为本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法的一种具体实施方式，所述粉末钒铝炉渣与质量分数5～10％硫酸溶液进行混合，其中，所述粉末钒铝炉渣的克数与质量分数5～10％硫酸溶液的毫升数之比为1:2～1:5。
进一步地，作为本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法的一种具体实施方式，将混合后的所述粉末钒铝炉渣和所述硫酸溶液进行搅拌并加热，温度达到60～90℃后，搅拌30～60min后停止加热和搅拌，得到炉渣料浆，将所述炉渣料浆进行过滤分离，得到所述液相硫酸铝溶液和所述固相炉渣。
进一步地，作为本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法的一种具体实施方式，所述硫酸铝溶液的浓度为5～10g/ml，其他杂质含量小于1％。与传统直接使用硫酸铝溶解相比，其杂质种类、杂质含量较低且减少了硫酸铝的消耗。
进一步地，作为本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法的一种具体实施方式，所述固相炉渣中含有刚玉型氧化铝，其刚玉型氧化铝含量为65～75％，其主要成分为不溶于硫酸的刚玉型氧化铝化合物用于打结炉体耐材。由于冶炼后得到钒铝合金和钒铝炉渣，钒铝炉渣中氧化铝含量约85％-90％，主要为可溶型氧化铝(β、γ型)和不溶型氧化铝(刚玉型)及其化合物(cao-al2o3)。因此将其进行酸溶后，得到的硫酸铝溶液杂质较低，所述的钒铝炉渣溶解得到一定浓度的硫酸铝，与传统直接使用硫酸铝溶解相比，其杂质种类、杂质含量较低且减少了硫酸铝的消耗。因此，在利用钒铝炉渣的过程中，将其进行硫酸溶解，得到的硫酸铝溶液用于净化钒液，通过酸溶后，湿基钒铝炉渣中氧化铝主要以不溶型氧化铝(刚玉型)形式存在，用于打结钒铝冶炼炉体进而提高了炉体耐材质量，可实现对炉渣中不同的成分得到有效的利用。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明，本发明实施例中的钒铝炉渣选自：河钢承钢公司钒铝冶炼过程中产生的含氧化铝的炉渣；其主要成分的重量含量如下：al2o385～90％、sio20.42～0.45％、cao1.8～2.2％、fe2o30.4％～0.48％、mgo4.0％～5.2％、v2o50.84％～0.89％。当然本发明对于其他公司产生的钒铝炉渣同样适用。
实施例1：本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法的具体工艺如下所述。
(1)制备粉末钒铝炉渣，称取100g粉末钒铝炉渣、质量分数为5％的硫酸溶液200ml，充分混合后，搅拌并开始加热至70℃,加热30min后停止加热。
(2)将得到的炉渣料浆进行过滤后得到上清液为含有硫酸铝的溶液，溶液中主要成分硫酸铝浓度为5.2g/ml，作为钒液净化除杂剂。
(3)过滤得到的固体，即固相炉渣的主要成分为氧化铝，其中刚玉型氧化铝含量为68.5％，用于钒铝炉衬打结，用此材料打结炉体冶炼钒铝合金。
(4)使用该炉衬的炉体进行冶炼，对得到的钒铝合金进行成分分析，按质量百分比为：v58.35％，fe0.21％，si0.16％，c0.09％，o0.08％，其余量为al；钒收率为92.5％。
实施例2：本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法的具体工艺如下所述。
(1)称取100g粉末钒铝炉渣、质量分数为5％的硫酸溶液500ml，充分混合后，搅拌并开始加热至80℃,加热40min后停止加热。
(2)将得到的炉渣料浆进行过滤后得到上清液为含有硫酸铝的溶液，溶液中主要成分硫酸铝浓度为7.6g/ml，作为钒液净化除杂剂。
(3)过滤得到的固相炉渣主要为氧化铝，其中刚玉型氧化铝含量为65.5％，用于钒铝炉衬打结，用此材料打结炉体冶炼钒铝合金。
(4)使用该炉衬的炉体进行冶炼，对得到的钒铝合金进行成分分析，按质量百分比为：v57.35％，fe0.19％，si0.11％，c0.06％，o0.06％，其余量为al；钒收率为94.5％。
实施例3：本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法的具体工艺如下所述。
(1)称取100g粉末钒铝炉渣、质量分数为8.5％的硫酸溶液200ml，充分混合后，搅拌并开始加热至70℃,加热40min后停止加热。
(2)将得到的炉渣料浆进行过滤后得到上清液为含有硫酸铝的溶液，溶液中主要成分硫酸铝浓度为6.5g/ml，作为钒液净化除杂剂。
(3)过滤得到的固相炉渣主要为氧化铝，其中刚玉型氧化铝含量为66.3％，用于钒铝炉衬打结，用此材料打结炉体冶炼钒铝合金。
(4)使用该炉衬的炉体进行冶炼，对得到的钒铝合金进行成分分析，按质量百分比为：v58.55％，fe0.22％，si0.13％，c0.09％，o0.1％，其余量为al；钒收率为92.6％。
实施例4：本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法的具体工艺如下所述。
(1)称取100g粉末钒铝炉渣、质量分数为5％的硫酸溶液400ml，充分混合后，搅拌并开始加热至70℃,加热50min后停止加热。
(2)将得到的炉渣料浆进行过滤后得到上清液为含有硫酸铝的溶液，溶液中主要成分硫酸铝浓度为7.2g/ml，作为钒液净化除杂剂。
(3)过滤得到的固相炉渣主要为氧化铝，其中刚玉型氧化铝含量为69.5％，用于钒铝炉衬打结，用此材料打结炉体冶炼钒铝合金。
(4)使用该炉衬的炉体进行冶炼，对得到的钒铝合金进行成分分析，按质量百分比为：v58.35％，fe0.2％，si0.15％，c0.06％，o0.08％，其余量为al；钒收率为92.6％。
实施例5：本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法的具体工艺如下所述。
(1)称取100g粉末钒铝炉渣、质量分数为10％的硫酸溶液200ml，充分混合后，搅拌并开始加热至80℃,加热60min后停止加热。
(2)将得到的炉渣料浆进行过滤后得到上清液为含有硫酸铝的溶液，溶液中主要成分硫酸铝浓度为7.2g/ml，作为钒液净化除杂剂。
(3)过滤得到的固相炉渣主要为氧化铝，其中刚玉型氧化铝含量为69.6％，用于钒铝炉衬打结，用此材料打结炉体冶炼钒铝合金。
(4)使用该炉衬的炉体进行冶炼，对得到的钒铝合金进行成分分析，按质量百分比为：v59.05％，fe0.19％，si0.16％，c0.09％，o0.08％，其余量为al；钒收率为93.5％。
实施例6：本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法的具体工艺如下所述。
(1)称取100g粉末钒铝炉渣、质量分数为10％的硫酸溶液400ml，充分混合后，搅拌并开始加热至85℃,加热60min后停止加热。
(2)将得到的炉渣料浆进行过滤后得到上清液为含有硫酸铝的溶液，溶液中主要成分硫酸铝浓度为7.5g/ml，作为钒液净化除杂剂。
(3)过滤得到的固相炉渣主要为氧化铝，其中刚玉型氧化铝含量为70.1％，用于钒铝炉衬打结，用此材料打结炉体冶炼钒铝合金。
(4)使用该炉衬的炉体进行冶炼，对得到的钒铝合金进行成分分析，按质量百分比为：v58.65％，fe0.21％，si0.14％，c0.09％，o0.06％，其余量为al；钒收率为93.1％。
实施例7：本发明提供的钒铝炉渣高效利用的方法的具体工艺如下所述。
(1)称取100g粉末钒铝炉渣、质量分数为5％的硫酸溶液800ml，充分混合后，搅拌并开始加热至85℃,加热60min后停止加热。
(2)将得到的炉渣料浆进行过滤后得到上清液为含有硫酸铝的溶液，溶液中主要成分硫酸铝浓度为：8.2g/ml，作为钒液净化除杂剂。
(3)过滤得到的固相炉渣主要为氧化铝，其中刚玉型氧化铝含量为72.5％，用于钒铝炉衬打结，用此材料打结炉体冶炼钒铝合金。
(4)使用该炉衬的炉体进行冶炼，对得到的钒铝合金进行成分分析，按质量百分比为：v59.65％，fe0.19％，si0.12％，c0.09％，o0.08％，其余量为al；钒的回收率为93.8％。
通过上述实施例，可以得到，钒的回收率在90％～97％，钒铝炉渣的利用率达到92％以上，实现介质循环、无固废排出，具有环保、环境效益好等特点。
本发明公开的钒铝炉渣高效利用的方法，其方法步骤为：将冶炼钒铝得到了钒铝炉渣进行破碎，将破碎后得到的炉渣进行粉磨后加入到硫酸溶液中，加热充分溶解后进行过滤实现液固分离，即可得到硫酸铝溶液，将得到的硫酸铝溶液作为湿法提钒过程中钒液的除杂剂，固体的铝渣也即固相炉渣作为炉体砌筑耐材原料，进行循环使用。本方法为钒铝冶炼副产物——钒铝炉渣提供了资源化利用的途径，大大提高了炉渣的利用价值，同时将炉渣中不同晶型的氧化铝进行分离再利用提高了钒铝合金冶炼中的系统钒收率，也提高了炉渣作为耐材使用的质量，易于操作且成本低廉。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。