一种多孔介质吸附分离钒渣中钒资源的方法与流程

本发明属于冶金熔渣固液两相分离领域，具体涉及一种采用多孔介质吸附分离钒渣中钒资源的方法。

背景技术：

钒资源大部分来自于钒钛磁铁矿。钒钛磁铁矿经选矿后进入高炉冶炼，得到钛渣与含钒0.3％左右的铁水，含钒铁水经过转炉吹炼氧化得到含5～15％v2o5的钒渣。

目前，利用含钒钢渣生产钒或v2o5的主要方法是采用钒渣破碎、氧化焙烧、浸出除杂、沉钒过滤得到中间产物钒酸铵，钒酸铵再经后续处理得到不同钒产品。钒渣中钒品位与物相结构等直接决定了该工艺的钒回收率与回收成本。

钒渣主要由尖晶石相、粘结相和部分夹杂相组成，其中尖晶石相是钒渣最主要含钒物相，也是提钒过程中最早结晶出来的物相；粘结相主要是硅酸盐相，在提钒过程中最后凝固，包裹在尖晶石的表面。钒渣的物相组成及结构对钒渣的氧化焙烧时钒的提取率有很大影响，尖晶石结晶颗粒越大，硅酸盐相越少，破碎后裸露的钒铁尖晶石比表面积越大，则越有利于焙烧时钒渣的氧化和回收。

上述分析表明，实现钒渣中含钒尖晶石相的有效富集，是优化现有钒渣处理工艺的关键，也是解决低品位钒渣回收钒资源的有效方法。zl201310416429.4提出采用超重力方法分离富集钒渣中钒资源的方法，该方法在高温(1200～1300℃)条件下对热处理钒渣采用超重力处理，对超重力设备要求极高，目前尚无相关工业化设备。同时该方法存在超重力处理过程中，液态钒渣凝固在离心装备中的隐患，会导致超重力分离钒渣中含钒尖晶石固相无法进行。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能够高效连续的从钒渣中富集分离含钒尖晶石相，以期减少钒渣中粘结相对提钒生产效率的影响，提高产品v2o5收得率的处理方法。

为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明一种多孔介质吸附分离钒渣中钒资源的方法，具体包括以下步骤：

(1)多孔介质板的制备

将生石灰或石灰石经破碎后筛分，得到尺寸在10～60目之间的颗粒，再经压块成型，得到厚多孔介质板，将介质板在加热炉内加热至600～1200℃并保温；该多孔介质板厚度为60～150毫米，孔径为30～80微米。

或者将生石灰或石灰石经破碎后筛分，得到尺寸在10～60目之间的颗粒，再经压块成型，得到室温薄多孔介质板，于室温状态备用；该多孔介质板厚度为20～60毫米，孔径为60～100微米。

(2)钒渣中富钒相的选择性析出与长大

将1500～1550℃熔融钒渣以小于2℃/min的冷却速率冷却到1200～1250℃，保温20～40分钟，获得含固相钒铁尖晶石的热处理熔融钒渣。

(3)多孔介质板的吸附分离

采用3～10个引流槽分流设备，将步骤(2)析出固相钒铁尖晶石的钒渣均匀快速倒至步骤(1)制备的多孔介质板表面进行毛细吸附，等钒渣凝固后，多孔介质板表面为富集钒铁尖晶石相的精钒渣，多孔介质板内部为吸附熔融渣相并冷却为固相的尾渣。

进一步的，所述步骤(2)熔融钒渣在冷却前加入不超过其总重量3％的助熔剂。

更进一步的，所述助熔剂为碳酸钠或硼酸。

进一步的，所述吸附尾渣的多孔介质板可直接用于水泥生产的原料。

进一步的，所述富集钒铁尖晶石相的精钒渣可直接用于湿法提钒或火法冶炼钒铁的原料。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、利用多孔介质板毛细管力吸附热处理钒渣中的熔融渣相，有效实现了热处理钒渣中钒铁尖晶石固相的分离富集；

2、充分利用钒渣显热与潜热，控制冷却速度完成钒铁尖晶石的析出长大控制，分离所得钒铁尖晶石可作为钒铁冶炼和湿法提钒的原料；

3、采用廉价生石灰或石灰石作为多孔介质吸附板材料，吸附分离完成后，吸附尾渣的多孔介质板可直接用于水泥生产原料；

4、本发明所述的多孔介质吸附分离可实现热处理钒渣的连续分批处理，工艺流程短、工艺操作简单、对环境污染小，可有效解决钒渣中各类资源的综合利用问题。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

图2为本发明多孔介质板制备与处理工艺示意图。

图3为本发明多孔介质板吸附分离钒渣工艺示意图。

具体实施方式

如图1～3所示，本发明多孔介质吸附分离钒渣中钒资源方法的具体实施方式包括以下三个步骤：

(1)多孔介质板的制备与处理

制备方法一：将生石灰或石灰石经破碎后筛分，得到尺寸在10～60目之间的颗粒，再经压块成型，得到厚多孔介质板，将介质板在加热炉内加热至600-1200℃并保温。该多孔介质板厚度为60～150毫米，孔径为30～80微米。

制备方法二：将生石灰或石灰石经破碎后筛分，得到尺寸在10～60目之间的颗粒，再经压块成型，得到室温薄多孔介质板，于室温状态备用。该多孔介质板厚度为20～60毫米，孔径为60～100微米。

(2)钒渣中富钒相的选择性析出与长大

为保证含钒渣的高效吸附分离，首先需要对出炉钒渣成分与温度进行测量分析。通过熔融钒渣成分实时检测，迅速得知钒渣中feo、sio2、v2o5等含量，并利用高温测温仪检测炉渣实时温度。

依据成分与温度的检测分析，确定熔融钒渣中加入的碳酸钠、硼酸等助熔剂量，以调整钒渣的相关物理性质。

预处理后的钒渣在电加热炉中完成冷却过程控制实现富钒相的选择性析出与长大的热处理过程。热处理设备采用石墨电极加热调整和控制熔渣缓冷速度，采用底吹气体搅拌均匀炉内熔渣温度。将1500～1550℃熔融钒渣以小于2℃/min的冷却速率冷却到1200～1250℃，保温20～40分钟，获得含固相钒铁尖晶石的热处理熔融钒渣。

(3)多孔介质板的吸附分离

采用多个引流槽分流设备，将析出钒铁尖晶石固相的钒渣均匀快速倒至多孔介质板表面进行毛细吸附，等钒渣凝固后，多孔介质板表面为富集钒铁尖晶石相的精钒渣，多孔介质板内部为吸附熔融渣相并冷却为固相的可用于水泥生产原料的尾渣。

以下结合具体实施例对本发明作进一步的阐述，但本发明不局限于下述实施例。

实施例1

某含钒钢渣，经检测，其化学组成为：6.8％cao，20.5％sio2，1.2％al2o3，5.8％mgo，8.2％mno，3.5％tio2，8.5％v2o5，全铁为32.2％。将温度为1560℃的该熔融钒渣在大气气氛下倒入热处理钒渣电炉，倾倒同时加入钒渣质量1％的碳酸钠助熔剂，保温20分钟，确保成分温度分布均匀。随后以2℃/min的冷却速率冷却到1240℃，保温30分钟，获得含固相钒铁尖晶石的热处理熔融钒渣。钒渣热处理结束后，采用引流的方式将所得钒渣倒至加热到1000℃的多孔石灰介质板上进行吸附，多孔石灰介质板的厚度为100毫米。多孔介质板吸附分离完成后，，分离并回收多孔石灰板上面的富含钒铁尖晶石的精钒渣(钒铁尖晶石相品位为75％)，同时收集吸附尾渣的多孔介质板。

实施例2

某含钒钢渣，经检测，其化学组成为：5.7％cao，21.4％sio2，1.1％al2o3，6.2％mgo，8.6％mno，3.8％tio2，7.9％v2o5，全铁为29.8％。将温度为1570℃的该熔融钒渣在大气气氛下倒入热处理钒渣电炉，倾倒同时加入钒渣质量0.8％的三氧化二硼助熔剂，保温20分钟，确保成分温度分布均匀。随后以1.8℃/min的冷却速率冷却到1230℃，保温30分钟，获得含固相钒铁尖晶石的热处理熔融钒渣。钒渣热处理结束后，采用引流的方式将所得钒渣倒至厚度为50毫米的常温多孔石灰介质板上进行吸附，多孔介质板吸附分离完成后，分离并回收多孔石灰板上面的富含钒铁尖晶石精钒渣(钒铁尖晶石相品位为79％)，同时收集吸附尾渣的多孔介质板。

实施例3

某含钒钢渣，经检测，其化学组成为：6.3％cao，22.5％sio2，1.5％al2o3，5.4％mgo，7.2％mno，3.6％tio2，7.6％v2o5，全铁为30.4％。将温度为1540℃的该熔融钒渣在大气气氛下倒入热处理钒渣电炉，倾倒同时加入钒渣质量1.1％的三氧化二硼助熔剂，保温20分钟，确保成分温度分布均匀。随后以2℃/min的冷却速率冷却到1250℃，保温30分钟，获得含固相钒铁尖晶石的热处理熔融钒渣。钒渣热处理结束后，采用引流的方式将所得钒渣倒至厚度为40毫米的常温多孔石灰石介质板上进行吸附，多孔介质板吸附分离完成后，分离并回收多孔石灰板上面的富含钒铁尖晶石精钒渣(钒铁尖晶石相品位为85％)，同时收集吸附尾渣的多孔介质板。