[發明專利]一種低溫低濃度氫氧化鉀溶液中電化學分解釩渣同步提取釩鉻的方法

有效

• 申請號: 201310295928.2
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103421950A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 鄭詩禮;杜浩;王中行;王少娜;張懿
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C22B3/12
• 分類號: C22B3/12;C22B34/22;C22B34/32;C25C1/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

技術領域

本發明涉及一種同步提取釩鉻的方法，尤其涉及一種低溫低濃度氫氧化鉀溶液中電化學分解釩渣同步提取釩鉻的方法。

背景技術

釩渣是對含釩鐵水在提釩過程中經氧化吹煉得到的或含釩鐵精礦經濕法提釩所得到的含氧化釩的渣子的統稱。鋼鐵工業中由釩鈦磁鐵礦生產的釩渣是提釩的主要原料。釩渣的成份與釩鈦磁鐵礦成份以及生產方法有關，一般來說，釩渣由V₂O₅、SiO₂、Al₂O₃、MgO、Cr₂O₃、TiO₂、CaO等組份組成，各工廠釩渣成份差異也很大，但其物相結構基本相同，均由尖晶石、橄欖石、石英等組成。

當前以釩鈦磁鐵礦為原料生產釩產品的企業均采用傳統的釩渣鈉化焙燒工藝從釩渣中提釩，如我國的攀鋼、承鋼，南非海威爾德、新西蘭鋼鐵公司等。鈉化焙燒的工藝基本原理是以Na₂CO₃、NaCl、Na₂SO₄等鈉鹽為添加劑，通過高溫鈉化焙燒（750-850℃）將低價態的非水溶性釩轉化為水溶性五價釩的鈉鹽，再對鈉化焙燒產物直接水浸，得到含釩的浸取液，后加入銨鹽制得多釩酸銨沉淀，經還原焙燒后獲得釩的氧化物產品。鈉化焙燒工藝釩回收率低，單次焙燒釩回收率為70%左右，經多次焙燒后釩的回收率也僅為80%，且鉻不能提取；焙燒溫度高（750-850℃），能耗偏高；此外，在焙燒過程中會產生有害的HCl、Cl₂等侵蝕性氣體，污染環境。因此，出現了相關研究，通過對上述工藝的改進來改善不足。

如CN101215005A提出了一種釩渣和鈉鹽（碳酸鈉、氯化鈉）或鉀鹽（碳酸鉀、氯化鉀）焙燒的方法，該發明適用于高硅低釩釩渣，焙燒溫度為700～820℃，多溫段焙燒，通過控制溫度制度及鹽配比，可以防止爐料燒結，使工藝順行，亦降低了焙燒保溫時間，尾渣中V₂O₅含量可達到0.5～1%；CN1884597A、CN86108218A、CN102477491A、CN102242274A等都對鈉化焙燒工藝的添加劑及溫度控制等因素進行了不同改進，基本原理都是通過使用不同配比的添加劑（Na₂CO₃、NaCl、Na₂SO₄、Na₂SO₃等）及不同的溫度制度對釩的提取率、焙燒時間、爐料燒結等指標進行改進和提高，但以上工藝與傳統的鈉化焙燒原理、操作過程、操作溫度基本相同，無法避免焙燒溫度過高等傳統工藝的問題。

CN101161831A提出了一種鈣化焙燒釩渣的方法，釩渣與石灰或石灰石混勻后不經過從低溫至高溫的逐步升溫過程，直接進入600℃以上的焙燒爐進行鈣化焙燒，使釩渣中的釩轉變為釩酸鈣，焙燒熟料內釩經硫酸酸浸進入溶液，進而制備釩氧化物產品。與鈉化焙燒工藝相比，該法無需經過低溫到高溫逐步升溫的過程，而是直接高溫焙燒，使焙燒爐的溫度更容易控制，并且縮短了焙燒時間，設備的產能也有所提高。但鈣化焙燒的焙燒溫度仍然很高（600～950℃），且釩渣內鉻并未被回收。

CN102127655A提出了一種NaOH溶液常壓分解釩渣的方法，反應溫度180～260℃，與焙燒工藝相比，提釩過程溫度大大降低，能耗降低，且提釩效率明顯提高，但是無法實現鉻的提取；CN102127654A提出了一種使用氫氧化鈉熔鹽分解含釩鉻渣的方法，反應溫度500～600℃，該工藝可實現釩鉻共提，但熔鹽反應過程溫度較高；CN102127656A提出了一種液相氧化分解釩渣的方法，通過使用氫氧化鈉、硝酸鈉介質，氧化分解釩渣過程得到強化，較氫氧化鈉熔鹽介質反應溫度降低，但引入了硝酸鈉介質，后續分離過程步驟增加；CN102531056A提出一種釩渣加壓浸出清潔生產釩酸鈉鉻酸鈉的方法，反應溫度100-400℃，壓力0.1-5.0MPa，該法可實現釩鉻共提，但反應溫度較高，且需加壓操作；CN101812588A提出了一種氫氧化鉀溶液常壓分解釩渣的方法，在180～260℃反應，溫度大大降低，并可實現釩鉻共提，缺點是氫氧化鉀介質成本較高；CN102534232A提出一種氫氧化鈉溶液添加含碳物質常壓分解釩渣提取釩鉻的方法，該法可實現釩鉻共提，但鉻提取率依然較低（不足20%）。