1.本发明属于钢铁冶金及钒钛化工技术领域，具体涉及一种转炉生产含钠钒渣及其粒化、氧化浸出的方法。
背景技术：
2.钒(v)是一种过渡族金属元素，金属钒常温下化学性质较稳定，高温下较活泼。钒原子的价电子结构为3d34s2，是典型的变价元素，五个价电子都可以参与成键，具有+2、+3、+4和+5价态。在不同的氧分压和温度下，钒的稳定化合物也不同，降低氧分压提高温度有利于三价钒氧化物的稳定存在。除此之外，钒还有多种非化学计量氧化物，可用通式v
no2n-1
(3≤n≤9)表示的同族氧化物。在v2o4和v2o5之间，已知有v3o5、v3o7、v4o7、v4o9、v5o9、v6o
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、v6o
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等氧化物。工业上钒氧化物主要是v2o3、vo2和v2o5，其中v2o5尤为重要。
3.钒因其具有优良的强度、硬度及抗疲劳效应，钒被广泛地应用于钢铁、化工、航空等领域。大约84％的钒用于钢铁作为合金元素溶解到钢中形成vc和vn，细化晶粒，抑制贝氏体和珠光体的发育增加马氏体强度，从而提高钢的硬度、强度、韧性和抗磨损性能，其生产产品以钒铁和vn为主化晶粒。钒用于有色合金主要是以v-al系合金为代表的结构材料，如优良的高温航空结构材料ti-6al-4v、ti-8al-1v-mo和ti-6al-6v-2sn等合金。用于化工领域的钒产品主要有v2o5、nh4vo3、v2o3、vocl3及vcl4等，用作催化剂、着色剂、大容量电池用的电极材料。值得一提的是由于钒的多价态，钒用作锂电池正极材料或开发成超级电容器等储能装置，具有充电迅速、比能量高、价格低廉等优点，颇具应用前景。此外，约2％的钒产品还应用于医药、防护材料及薄膜材料等领域。现有研究表明钒化合物具有类胰岛素的作用，能促进肝糖原和肌糖原的合成，抑制肝糖原分解为葡萄糖，促进脂肪的合成并抑制脂肪的分解。总而言之，钒及钒产品主要作为添加剂广泛地用于提高材料性能或加速化学反应进程。
4.钒资源作为一种世界上重要的稀缺资源，无单独可采的钒矿物，其在自然界中的分布很分散，主要伴生于硫钒矿vs2或v2s5、铅钒矿(或称褐铅矿)pb5(vo4)3c、钒云石kv2(alsi2o
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)(oh)2、钒酸钾铀矿k2(uo2)(vo4)2·
3h2o以及钒钛磁铁矿等矿物中。全球钒的总储量为6300万吨，可开采储量为1020万吨。用于提钒的原料种类很多，世界上88％的钒是从钒钛磁铁矿中获得，其余提钒原料有石煤、废催化剂、石油灰渣、碳质页岩等。因钒原料种类、矿物特征及其中钒含量差异较大，从含钒物料中提取钒的工艺和方法也多种多样，主要有火法冶炼、湿法浸出和火法-湿法联合提取工艺。
5.①
火法冶炼
6.通常以钒钛磁铁矿为主要原料，通过高炉或其它炼铁流程得到含钒铁水，再在转炉中吹入氧气使金属中的钒氧化富集到渣中。采用双联转炉吹炼时得到含v2o58～20％的钒渣和含c约3.6％的半钢，采用单个转炉造渣吹炼时得到含v2o52～5％的含钒钢渣和钢水。得到的钒渣或含钒钢渣经过焙烧-浸出或直接浸出的方式进行后续提取。随着炼钢和提钒工艺的发展要求，也出现了直接在转炉内加入碳酸钠进行吹炼，得到钠化钒渣和半钢，同时达
到脱除铁水中磷和硫的目的。
7.②
湿法浸出
8.此种工艺较适用于废催化剂、飞灰和石油灰渣等废产品，也有少量应用于石煤中、钒钛磁铁矿等原矿，但由于其中钒都主要以难溶的三价钒形式存在，直接浸出较火法冶炼和火法-湿法联合提取工艺回收率更低。目前直接浸出的工艺主要有酸浸、碱浸、生物浸出、加压酸浸等。r.navarro比较了酸浸和碱浸石油飞灰提钒工艺，认为naoh浸出虽然浸出率为61％低于酸浸但对于过渡族金属化合物更具有选择性，得到含钒溶液调ph为8沉淀除al后再加入nh4cl至ph为5便可沉淀得到钒产品，沉淀率达99％。d.mishra采用一种无机营养菌-硫氧化菌处理废催化剂，通过促进硫氧化菌的生长以及两步处理，可使钒浸出率达到94.8％；li等
17.在探索了氧化焙烧-加压酸浸、常压酸浸的方法后，采取加压酸浸石煤提钒可将钒浸出率提高到76％且反应时间短，相比常压酸浸50％和焙烧-浸出工艺的70％都有明显地提高，但此工艺对设备要求较高。将钒浸出到溶液后一般采取沉淀-煅烧、溶剂萃取-反萃等工艺得到最终的钒产品。
9.③
火法-湿法联合提取
10.由于原矿中v多以较稳定的三价钒形式存在，通常需要将其在氧化气氛下焙烧转化成高价化合物以利于浸出。对于我国的石煤资源，其蕴藏的钒资源总量占全国总钒的87％，钒品位在0.13～1.2％，发展的火法-湿法联合提取工艺有传统的钠盐焙烧-水浸、空白焙烧-酸浸(碱浸)、少盐焙烧-循环浸出以及钙盐焙烧-酸浸(碱浸)等。虽然钠盐焙烧工艺有焙烧温度低、时间短等优点，但其回收率低、产生大量有害气体如hcl和cl2正逐渐被少盐焙烧或钙盐焙烧所取代。目前，世界范围内主要是以火法进行钒渣的生产，所得的钒渣冷却后在进行破碎-球磨-磁选-焙烧-浸出等系列工序处理进行钒制品生产。
11.cn102086487a公开了一种节能减排的钒渣处理方法，首先，将与铁水分离后的1200℃以上的高温液态钒渣置于渣罐中；然后，根据钒渣品位向渣罐中加入钠化合物，然后用水冷超音速或亚音速氧枪向渣罐中供氧，造成强氧化性气氛，同时能起到搅拌作用，促使钒渣中快速生成水溶性钒酸钠，为保证供氧量大于渣中各组分全部氧化成最高价氧化物所需的氧量，需以渣中的feo/t
·
fe作为检验氧化程度的指标，钒渣中生成的v2o5与加入的钠化合物反应生成水溶性钒酸钠，最后，把得到的含有水溶性钒酸钠的渣子，处理得到v2o5。cn104532009a公开了一种高钙高磷钒渣熟料的提钒方法，首先将w(cao)》7％，cao/v2o5质量比》0.7，w(p2o5)》0.6％的高钙高磷钒渣熟料破碎磨细筛分至粒度0.050mm～0.154mm，然后在3wt％～20wt％的na2co3溶液或浓度为4wt％～25wt％nahco3溶液进行碳酸化浸出，浸出时，固液比为1:1ml/g～1:15ml/g，浸出温度50℃～99℃，浸出时间30～120min，搅拌速度》150r/min，固液分离后得到含钒浸出液，再通过现行成熟的沉钒和脱氨工艺得到钒产品。cn1082617a公开了一种处理钒渣提取五氧化二钒的方法，向含钒铁水处理得到的高温钒渣吹入纯氧或富氧、压缩空气，同时还可加入熔剂，促使渣中低价氧化钒氧化成为五氧化二钒。渣冷却、破碎后，置于一定温度和碱浓度的溶液中，并可在反应器内维持一定的氧压，以浸出渣中的钒。滤出残渣后，水洗溶解粘附的可溶性钒。然后再处理含钒碱液，精制五氧化二钒。
12.从上述已有技术看，在转炉内采用纯碱参与生产钒渣，并用氧气喷吹粒化的方式对钒渣进行氧化后浸出的方法还未见报导，尚属先例。
技术实现要素：
13.本发明适用于以复吹转炉进行铁水提钒的工艺。
14.本发明是为了解决炼钢厂提钒车间生产的钒渣在后续焙烧、浸出过程能量损失较大的问题，提供了一种转炉铁水加纯碱生产含钠钒渣并进行粒化、氧化浸出的方法。
15.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
16.一种转炉生产含钠钒渣及其粒化、氧化浸出的方法，所述方法包括以下步骤：
17.(1)在铁水兑入转炉后，采用氧枪进行吹氧氧化，吹氧开始前3min内加入冷却剂，加入冷却剂后2min内加入纯碱；
18.(2)将步骤(1)所得的钒渣倒入钒渣罐内，将热态钒渣加热至熔融态，并将熔融态钒渣以小股渣流的形式倒到圆盘粒化器上进行造粒，同时采用氧气射流对粒化后的钒渣进行氧化；通过煤气或天然气加热方式将热态钒渣加热至熔融态；
19.(3)待粒化后的钒渣降温至不高于50℃，随后进行磁选除铁、球磨、水浸、抽滤，得到含钒浸出液。
20.上述技术方案中，进一步地，所述步骤(1)中，冷却剂的加入量为15～35kg/tfe，纯碱的加入量为5～6kg/tfe。
21.上述技术方案中，进一步地，所述步骤(1)中，将钒渣中na2o/v2o5质量比控制在0.65～0.80。
22.上述技术方案中，进一步地，所述步骤(2)中，钒渣造粒粒度《0.5mm。
23.上述技术方案中，进一步地，所述步骤(2)中，氧气射流过程中，供氧强度为1.0～3.0m3/(min
·
t渣)，氧气压力0.1～0.3mpa。
24.上述技术方案中，进一步地，所述步骤(3)中，将钒渣球磨成120目细粉，并将细粉与水按重量比1：3混合进行水浸得到含钒溶液。
25.本发明的有益效果为：
26.现有技术中，转炉提钒制钒渣依次经钒渣冷却—钒渣破碎—钒渣磁选—钒渣球磨—钒渣筛分—钒渣配碱焙烧—熟料球磨—浸出，工艺流程复杂，本发明在现有技术工艺基础上减少钒渣破碎、焙烧等过程，既减少了能量消耗也缩短了流程。
27.本发明能够减少铁水生产含钒浸出液的工序数量，能提高钒的氧化率；直接将热态钒渣的热量进行利用，减少过程能量消耗，有利于资源的利用及提钒生产成本降低，为企业节约成本、创造效益。
28.本发明加入纯碱能够降低钒渣熔点，促进渣金分离，且能够在用氧气喷吹粒化时与钒形成钒酸钠，可以通过水浸方式浸出。
具体实施方式
29.以下实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
30.实施例1
31.在铁水兑入140t转炉后，采用氧枪进行吹氧氧化，吹氧开始前3min内加入28kg/tfe的冷却剂，加入冷却剂后2min内加入纯碱5.5kg/tfe，将钒渣中na2o/v2o5质量比控制在0.70；冶炼结束后将得的钒渣倒入钒渣罐内，采用吹煤气的方式将热态钒渣加热至熔融态，
并将熔融态钒渣以小股渣流的形式倒到圆盘粒化器上进行造粒，同时采用氧气射流对粒化后的钒渣进行氧化，供氧强度为2.7m3/(min
·
t渣)，氧气压力0.25mpa；将得到的粒化钒渣球磨成120目细粉，并将细粉与水按重量比1：3混合进行水浸得到含钒溶液。从铁水至浸出液过程的全流程钒收得率83.1％。
32.对比例1
33.在铁水兑入140t转炉后，采用氧枪进行吹氧氧化，吹氧开始前3min内加入32kg/tfe的冷却剂；冶炼结束后将得的钒渣冷却至室温后进行破碎、磁选、球磨，得到的钒渣配加纯碱使得na2o/v2o5质量比在0.70后进行焙烧，焙烧后的钒渣球磨至120目细粉，并将细粉与水按重量比1：3混合进行水浸得到含钒溶液。从铁水至浸出液过程的全流程钒收得率76.3％。
34.以上实施例仅仅是本发明的优选施例，并非对于实施方式的限定。本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。