處理轉爐釩鉻渣的系統和方法與流程

本發明涉及金屬冶煉領域，具體而言，本發明涉及處理轉爐釩鉻渣的系統和方法。

背景技術：

我國是一個貧鉻的國家，97％的鉻礦都依賴于進口。值得注意的是，攀枝花紅格地區的高鉻型釩鈦磁鐵礦中鉻含量高達900萬噸，鉻與釩在原礦中的含量相當。國內對這種紅格釩鈦磁鐵礦的處理方法為首先經過高爐冶煉成含釩鉻鐵水，然后在轉爐中氧化吹煉出轉爐釩鉻渣(簡稱釩鉻渣)。轉爐釩鉻渣為釩、鉻含量相當或低釩高鉻的高鉻型釩渣，其鉻含量約為5～13％，是普通釩渣的近10倍，具有較大的應用價值。現有技術直接對該釩鉻渣進行高溫氧化鈉化焙燒-水浸處理，得到低釩高鉻溶液，其中含有較多的硅、鐵、鋁、磷等雜質，后續沉釩所得產品的純度不高，且得到的高鉻溶液中含有的少量釩難以去除，采用現有技術無法獲得合格的鉻產品。

因此，現有的處理轉爐釩鉻渣的手段仍有待改進。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出處理轉爐釩鉻渣的系統和方法。采用該方法可以實現轉爐釩鉻渣中鐵、釩和鉻元素的綜合回收利用，分別獲得高品質的鐵、多聚釩酸銨和重鉻酸鈉產品，且工藝流程短，適合工業化推廣。

在本發明的第一方面，本發明提出了一種處理轉爐釩鉻渣的系統。根據本發明的實施例，該系統包括：直接還原裝置，所述直接還原裝置具有轉爐釩鉻渣入口、還原煤入口和還原焙砂出口；分離裝置，所述分離裝置具有還原焙砂入口、鐵出口和除鐵釩鉻渣出口，所述還原焙砂入口與所述還原焙砂出口相連；氧化鈣化焙燒裝置，所述氧化鈣化焙燒裝置具有除鐵釩鉻渣入口、鈣鹽入口、第一空氣入口和酸溶性釩酸鈣熟料出口，所述除鐵釩鉻渣入口與所述除鐵釩鉻渣出口相連；酸浸提釩裝置，所述酸浸提釩裝置具有酸溶性釩酸鈣熟料入口、酸入口、凈化劑入口、酸度調節劑入口、銨鹽入口、多聚釩酸銨出口和鉻渣出口，所述酸溶性釩酸鈣熟料入口與所述酸溶性釩酸鈣熟料出口相連；氧化鈉化焙燒裝置，所述氧化鈉化焙燒裝置具有鉻渣入口、鈉鹽入口、第二空氣入口和水溶性鉻酸鈉熟料出口，所述鉻渣入口與所述鉻渣出口相連；水浸提鉻裝置，所述水浸提鉻裝置具有水溶性鉻酸鈉熟料入口、水入口、硫酸入口和重鉻酸鈉出口，所述水溶性鉻酸鈉熟料入口與所述水溶性鉻酸鈉熟料出口相連。

由此，根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統通過將轉爐釩鉻渣供給至直接還原裝置中進行直接還原處理，以便使鐵被還原而釩、鉻不被還原，得到還原焙砂，進而將還原焙砂供給至分離裝置中進行分離處理，將還原焙砂中的鐵分離，得到鐵和除鐵釩鉻渣；進一步地，通過氧化鈣化焙燒裝置將除鐵釩鉻渣與鈣鹽混合后進行氧化鈣化焙燒處理，得到酸溶性釩酸鈣熟料，再將酸溶性釩酸鈣熟料供給至酸浸提釩裝置中進行酸浸提釩處理，得到多聚釩酸銨產品和鉻渣；后續采用氧化鈉化焙燒裝置將鉻渣與鈉鹽混合后進行氧化鈉化焙燒處理，以便得到水溶性鉻酸鈉熟料，并通過水浸提鉻裝置進行水浸提鉻處理，得到重鉻酸鈉產品。由此，本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統通過將鐵、釩和鉻分步還原，首先得鐵產品，而進一步處理除鐵釩鉻渣，得到多聚釩酸銨產品和重鉻酸鈉產品，從而實現釩鉻渣中鐵、釩和鉻元素的綜合回收利用，且工藝流程短，適合工業化推廣。

另外，根據本發明上述實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，所述直接還原裝置為轉底爐或氣基豎爐；所述氧化鈣化焙燒裝置為轉底爐、回轉窯或多層焙燒爐，優選回轉窯或多層焙燒爐；所述氧化鈉化焙燒裝置為轉底爐、回轉窯或多層焙燒爐，優選轉底爐；所述酸浸提釩裝置為耐酸攪拌槽，所述水浸提鉻裝置為普通攪拌浸出罐。

在本發明的第二方面，本發明提出了一種采用前面實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統處理轉爐釩鉻渣的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：(1)將轉爐釩鉻渣供給至直接還原裝置中在1100～1280℃下進行直接還原處理，以便使鐵被還原而釩鉻不被還原，得到還原焙砂；(2)將所述還原焙砂供給至分離裝置中進行分離處理，以便得到鐵和除鐵釩鉻渣；(3)將所述除鐵釩鉻渣與鈣鹽供給至氧化鈣化焙燒裝置中混合后在900～1100℃下進行氧化鈣化焙燒處理，以便得到酸溶性釩酸鈣熟料；(4)將所述酸溶性釩酸鈣熟料供給至酸浸提釩裝置中進行酸浸提釩處理，以便得到多聚釩酸銨和鉻渣；(5)將所述鉻渣與鈉鹽供給至氧化鈉化焙燒裝置中混合后在1100～1200℃下進行氧化鈉化焙燒處理，以便得到水溶性鉻酸鈉熟料；以及(6)將所述水溶性鉻酸鈉熟料供給至水浸提鉻裝置中進行水浸提鉻處理，以便得到重鉻酸鈉。

由此，根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法通過將轉爐釩鉻渣在1100～1280℃下進行直接還原處理，以便使鐵被還原而釩、鉻不被還原，得到還原焙砂，進而將還原焙砂進行分離處理，將還原焙砂中的鐵分離，得到鐵和除鐵釩鉻渣；進一步地，通過將除鐵釩鉻渣與鈣鹽混合后在900～1100℃下進行氧化鈣化焙燒處理，得到酸溶性釩酸鈣熟料，再將酸溶性釩酸鈣熟料進行酸浸提釩處理，得到多聚釩酸銨產品和鉻渣；后續將鉻渣與鈉鹽混合后在1100～1200℃下進行氧化鈉化焙燒處理，以便得到水溶性鉻酸鈉熟料，并通過水浸提鉻處理，得到重鉻酸鈉產品。由此，本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法通過將鐵、釩和鉻分步還原，首先得鐵產品，而進一步處理除鐵釩鉻渣，得到多聚釩酸銨產品和重鉻酸鈉產品，從而實現釩鉻渣中鐵、釩和鉻元素的綜合回收利用，且工藝流程短，適合工業化推廣。

另外，根據本發明上述實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，步驟(1)中，所述轉爐釩鉻渣中cr2o3的含量為8～16wt％，v2o5的含量為8～16wt％，fe的含量為20～35wt％。

在本發明的一些實施例中，步驟(2)中，所述除鐵釩鉻渣中鐵質量分數不大于8％。由此，可以在提高鐵回收率的同時，顯著提高后續得到的多聚釩酸銨產品中的釩品位和回收率以及重鉻酸鈉產品中的鉻品位和回收率。

在本發明的一些實施例中，步驟(3)中，所述除鐵釩鉻渣與所述鈣鹽按照100:(5～15)的質量比進行混合。由此，可以進一步提高后續得到的多聚釩酸銨產品中的釩品位和釩回收率。

在本發明的一些實施例中，步驟(3)中，所述鈣鹽包括選自碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣、硫酸鈣和氯化鈣中的至少之一。由此，可以進一步提高后續得到的多聚釩酸銨產品中的釩品位和釩回收率。

在本發明的一些實施例中，步驟(4)中，所述酸浸提釩處理包括：將所述酸溶性釩酸鈣熟料進行酸浸，以便得到含釩酸浸液和鉻渣；將所述含釩酸浸液進行凈化除雜處理，以便得到凈化液；將所述凈化液進行酸性銨鹽沉釩處理，以便得到多聚釩酸銨沉淀。由此，可以進一步提高制備得到的多聚釩酸銨產品的釩品位和回收率。

在本發明的一些實施例中，步驟(5)中，所述鉻渣與所述鈉鹽按照100:(10～25)的質量比進行混合。由此，可以進一步提高制備得到的重鉻酸鈉產品的鉻品位和回收率。

在本發明的一些實施例中，步驟(6)中，所述水浸提鉻處理包括：將所述水溶性鉻酸鈉熟料進行水浸，以便得到含鉻溶液；對所述含鉻溶液依次進行中和、硫酸酸化、蒸發除硫酸鈉和冷卻結晶處理，以便得到重鉻酸鈉。由此，可以進一步提高制備得到的重鉻酸鈉產品的鉻品位。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明一個實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統結構示意圖；

圖2是根據本發明一個實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法流程示意圖；

圖3是根據本發明再一個實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法流程示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，“相連”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明的第一方面，本發明提出了一種處理轉爐釩鉻渣的系統。根據本發明的實施例，參考圖1，該系統包括：直接還原裝置100、分離裝置200、氧化鈣化焙燒裝置300、酸浸提釩裝置400、氧化鈉化焙燒裝置500和水浸提鉻裝置600。其中，直接還原裝置100具有轉爐釩鉻渣入口101、還原煤入口102和還原焙砂出口103；分離裝置200具有還原焙砂入口201、鐵出口202和除鐵釩鉻渣出口203，還原焙砂入口201與還原焙砂出口103相連；氧化鈣化焙燒裝置300具有除鐵釩鉻渣入口301、鈣鹽入口302、第一空氣入口303和酸溶性釩酸鈣熟料出口304，除鐵釩鉻渣入口301與除鐵釩鉻渣出口203相連；酸浸提釩裝置400具有酸溶性釩酸鈣熟料入口401、酸入口402、凈化劑入口403、酸度調節劑入口404、銨鹽入口405、多聚釩酸銨出口406和鉻渣出口407，酸溶性釩酸鈣熟料入口401與酸溶性釩酸鈣熟料出口304相連；氧化鈉化焙燒裝置500具有鉻渣入口501、鈉鹽入口502、第二空氣入口503和水溶性鉻酸鈉熟料出口504，鉻渣入口501與鉻渣出口407相連；水浸提鉻裝置600具有水溶性鉻酸鈉熟料入口601、水入口602、硫酸入口603和重鉻酸鈉出口604，水溶性鉻酸鈉熟料入口601與水溶性鉻酸鈉熟料出口504相連。

下面參考圖1對根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統進行詳細描述：

根據本發明的實施例，直接還原裝置100具有轉爐釩鉻渣入口101、還原煤入口102和還原焙砂出口103，直接還原裝置100適于采用還原煤將轉爐釩鉻渣進行直接還原處理，以便使鐵被還原而釩鉻不被還原，得到還原焙砂。具體地，釩鉻渣是紅格釩鈦磁鐵礦經高爐冶煉和轉爐氧化吹煉后得到的尾礦，其主要物相為feo·(cr,v,ti)2o3和2feo·sio2，釩、鉻和部分鐵主要以釩鐵和鉻鐵尖晶石的形式存在，還有一部分鐵以鐵橄欖石的形式存在。

根據本發明的實施例，轉爐釩鉻渣中cr2o3質量分數為8～16％，fe質量分數為20～35％，v2o5的質量分數為8～16％，具有較大的回收利用價值。根據不同金屬的活潑程度不同，可以實現不同金屬的分步還原。而通過將轉爐釩鉻渣在1100～1280℃下進行直接還原處理，可以使鐵被還原而釩鉻不被還原，得到還原焙砂，其中，對鐵化合物的還原主要包括如下反應：

2feo·sio2+2c+cao＝2fe+cao+sio2+2co；

2feo·sio2+2co+cao＝2fe+cao+sio2+2co2；

feo·(cr,v,ti)2o3+c＝(cr,v,ti)2o3+fe+co；

feo·(cr,v,ti)2o3+co＝(cr,v,ti)2o3+fe+co2。

根據本發明的一個具體實施例，直接還原處理的溫度優選在1100～1280℃下進行，由此，可以進一步提高鐵的回收率。同時，發明人發現，如果直接還原處理的溫度過高，將會使轉爐釩鉻渣中的釩、鉻與鐵同時被還原，導致釩、鉻無法與鐵分離；如果直接還原處理的溫度過低，鐵的還原反應不能進行或進行效率低下。

根據本發明的一個具體實施例，直接還原處理可以為煤基直接還原處理或氣基直接還原處理。

根據本發明的一個具體實施例，直接還原處理得到的還原焙砂的金屬化率不低于80％，由此，可以顯著提高鐵的回收率。

根據本發明的實施例，直接還原裝置100的種類并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，直接還原裝置100可以為轉底爐或氣基豎爐。

根據本發明的實施例，分離裝置200具有還原焙砂入口201、鐵出口202和除鐵釩鉻渣出口203，還原焙砂入口201與還原焙砂出口103相連，分離裝置200適于將還原焙砂進行分離處理，以便得到鐵和除鐵釩鉻渣。經檢測，分離得到的鐵產品中鐵的質量分數不小于95％，鐵的回收率不小于85％，而除鐵釩鉻渣中鐵的質量分數不大于8％。

根據本發明的實施例，分離裝置的種類并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，分離裝置可以為磨礦磁選裝置或熔分裝置。具體地，當采用磨礦磁選裝置對還原焙砂進行分離處理時，可以直接得到鐵產品和除鐵釩鉻渣；當采用熔分裝置對還原焙砂進行分離處理時，可以在1500～1650攝氏度下的非還原性氣氛中對還原焙砂進行熔分，得到鐵水和高溫液態除鐵釩鉻渣，進而將高溫液態除鐵釩鉻渣進行水淬處理，即可得到除鐵釩鉻渣細粒，以便進行后續氧化鈣化焙燒處理。

根據本發明的一個具體實施例，所述非還原性氣氛優選氣氛中含o2體積濃度3～25％，由此可以保證在熔分過程中金屬更好的分離。

根據本發明的實施例，氧化鈣化焙燒裝置300具有除鐵釩鉻渣入口301、鈣鹽入口302、第一空氣入口303和酸溶性釩酸鈣熟料出口304，除鐵釩鉻渣入口301與除鐵釩鉻渣出口203相連，氧化鈣化焙燒裝置300適于將除鐵釩鉻渣與鈣鹽混合后在空氣氛圍中進行氧化鈣化焙燒處理，以便得到酸溶性釩酸鈣熟料。其中，酸溶性釩酸鈣熟料可以是正釩酸鈣、焦釩酸鈣或偏釩酸鈣中的至少之一，酸溶性釩酸鈣熟料中的釩也可以是四價或五價的至少之一。具體地，氧化鈣化焙燒處理主要包括如下反應：

cao+v2o3+o2＝cav2o6偏釩酸鈣，(其中釩為正五價)；

2cao+v2o3+o2＝ca2v2o7焦釩酸鈣，(其中釩為正五價)；

3cao+v2o3+o2＝ca3v2o8正釩酸鈣，(其中釩為正五價)；

cao+v2o3+0.5o2＝cav2o5偏釩酸鈣，(其中釩為正四價)；

2cao+v2o3+0.5o2＝ca2v2o6焦釩酸鈣，(其中釩為正四價)；

3cao+v2o3+0.5o2＝ca3v2o7正釩酸鈣，(其中釩為正四價)；

經檢測，所得酸溶性釩酸鈣熟料中正五價釩和正四價釩占全釩的比例不低于90％。

根據本發明的實施例，除鐵釩鉻渣與鈣鹽的配比并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，除鐵釩鉻渣與鈣鹽可以按照100:(5～15)的質量比進行混合，由此，可以進一步提高釩的回收率，從而進一步提高得到的多聚釩酸銨產品中釩的品位。

根據本發明的實施例，鈣鹽的種類并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，鈣鹽可以包括選自碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣、硫酸鈣和氯化鈣中的至少之一。由此，可以進一步提高釩的回收率，從而進一步提高得到的多聚釩酸銨產品中釩的品位。

根據本發明的一個具體實施例，在進行氧化鈣化焙燒處理前，還可以向除鐵釩鉻渣配入粘結劑，由此可以將除鐵釩鉻渣與鈣鹽和粘結劑混合成型為釩鉻球團，再將釩鉻球團進行氧化鈣化焙燒處理，從而可以進一步提高釩、鉻的回收率。

根據本發明的實施例，氧化鈣化焙燒裝置300的種類并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，氧化鈣化焙燒裝置300可以為轉底爐、回轉窯或多層焙燒爐，優選回轉窯或多層焙燒爐，由此，可以進一步提高釩的回收率，從而進一步提高多聚釩酸銨產品中釩的品位。

根據本發明的實施例，酸浸提釩裝置400具有酸溶性釩酸鈣熟料入口401、酸入口402、凈化劑入口403、酸度調節劑入口404、銨鹽入口405、多聚釩酸銨出口406和鉻渣出口407，酸溶性釩酸鈣熟料入口401與酸溶性釩酸鈣熟料出口304相連，酸浸提釩裝置400適于將酸溶性釩酸鈣熟料進行酸浸提釩處理，以便得到多聚釩酸銨和鉻渣。具體地，酸浸提釩處理進一步包括：

(1)酸浸

根據本發明的實施例，通過采用酸浸液將酸溶性釩酸鈣熟料進行酸浸，酸浸結束后固液分離可以得到含釩酸浸液和鉻渣，酸浸過程中發生的主要反應為

5ca(vo3)2+6h⁺＝h2v10o28^4-+2h2o+5ca²⁺

根據本發明的實施例，酸浸液為體積濃度5％～15％的稀硫酸溶液，浸出溫度為60～90攝氏度，浸出時間為20～60min，酸浸結束后固液分離，得到含釩酸浸液和鉻渣。

(2)凈化

根據本發明的實施例，采用凈化劑將含釩酸浸液進行凈化除雜處理，以便得到凈化液。

(3)沉釩

根據本發明的實施例，將凈化液進行酸性銨鹽沉釩處理，以便得到多聚釩酸銨沉淀。具體地，可以采用酸度調節劑調節凈化液的ph，從而進一步提高釩的回收率。其中，上述酸性銨鹽沉釩處理中發生的主要反應為：

3h2v10o28^4-+10nh4⁺+2h⁺＝5(nh4)2v6o16↓+4h2o

根據本發明的實施例，氧化鈉化焙燒裝置500具有鉻渣入口501、鈉鹽入口502、第二空氣入口503和水溶性鉻酸鈉熟料出口504，鉻渣入口501與鉻渣出口407相連，氧化鈉化焙燒裝置500適于將鉻渣與鈉鹽混合后在空氣氛圍中進行氧化鈉化焙燒處理，以便得到水溶性鉻酸鈉熟料。具體地，氧化鈉化焙燒處理中的主要反應為

4na2o+2cr2o3+3o2＝4na2cro4

根據本發明的實施例，鉻渣與鈉鹽的配比并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，鉻渣和鈉鹽可以按照100:(10～25)的質量比進行混合。由此，可以顯著提高鉻的回收率，從而提高重鉻酸鈉產品中鉻的品位。

根據本發明的實施例，鈉鹽的種類并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，鈉鹽可以包括選自碳酸鈉、氯化鈉和硫酸鈉中的至少之一。由此，可以進一步提高鉻的回收率，從而進一步提高重鉻酸鈉產品中鉻的品位。

根據本發明的實施例，氧化鈉化焙燒裝置500的種類并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，氧化鈉化焙燒裝置500可以為轉底爐、回轉窯或多層焙燒爐，優選轉底爐，由此，可以進一步提高鉻的回收率，從而進一步提高重鉻酸鈉產品中鉻的品位。

根據本發明的實施例，水浸提鉻裝置600具有水溶性鉻酸鈉熟料入口601、水入口602、硫酸入口603和重鉻酸鈉出口604，水溶性鉻酸鈉熟料入口601與水溶性鉻酸鈉熟料出口504相連，水浸提鉻裝置600適于將水溶性鉻酸鈉熟料進行水浸提鉻處理，以便得到重鉻酸鈉。具體地，水浸提鉻處理進一步包括：

(a)水浸

根據本發明的實施例，將水溶性鉻酸鈉熟料進行水浸，以便將鉻轉移至水相中，得到含鉻溶液。

(b)結晶

根據本發明的實施例，將含鉻溶液依次進行中和、硫酸酸化、蒸發除硫酸鈉和冷卻結晶處理，以便得到重鉻酸鈉，總反應式為：

2na2cro4+h2so4＝na2cr2o7+na2so4+h2o

由此，根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統通過將轉爐釩鉻渣供給至直接還原裝置中進行直接還原處理，以便使鐵被還原而釩、鉻不被還原，得到還原焙砂，進而將還原焙砂供給至分離裝置中進行分離處理，將還原焙砂中的鐵分離，得到鐵和除鐵釩鉻渣，其中鐵產品中鐵的質量分數不小于85％；進一步地，通過氧化鈣化焙燒裝置將除鐵釩鉻渣與鈣鹽混合后進行氧化鈣化焙燒處理，得到四價釩和五價釩占全釩比例不低于90％的酸溶性釩酸鈣熟料，再將酸溶性釩酸鈣熟料供給至酸浸提釩裝置中進行酸浸提釩處理，得到多聚釩酸銨產品和鉻渣；后續采用氧化鈉化焙燒裝置將鉻渣與鈉鹽混合后進行氧化鈉化焙燒處理，以便得到水溶性鉻酸鈉熟料，并通過水浸提鉻裝置進行水浸提鉻處理將鉻轉移至水相，得到含鉻溶液，并對含鉻溶液依次進行中和、硫酸酸化、蒸發除硫酸鈉和冷卻結晶處理，得到重鉻酸鈉產品。經檢測，鐵的回收率在85％以上，釩的回收率在88％以上，鉻的回收率在86％以上。由此，本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統通過將鐵、釩和鉻分步還原，首先得鐵產品，而進一步處理除鐵釩鉻渣，得到多聚釩酸銨產品和重鉻酸鈉產品，從而實現釩鉻渣中鐵、釩和鉻元素的綜合回收利用，且工藝流程短，適合工業化推廣。

在本發明的第二方面，本發明提出了一種采用前面實施例的處理轉爐釩鉻渣的系統處理轉爐釩鉻渣的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：(1)將轉爐釩鉻渣供給至直接還原裝置中在1100～1280℃下進行直接還原處理，以便使鐵被還原而釩鉻不被還原，得到還原焙砂；(2)將還原焙砂供給至分離裝置中進行分離處理，以便得到鐵和除鐵釩鉻渣；(3)將除鐵釩鉻渣與鈣鹽供給至氧化鈣化焙燒裝置中混合后在900～1100℃下進行氧化鈣化焙燒處理，以便得到酸溶性釩酸鈣熟料；(4)將酸溶性釩酸鈣熟料供給至酸浸提釩裝置中進行酸浸提釩處理，以便得到多聚釩酸銨和鉻渣；(5)將鉻渣與鈉鹽供給至氧化鈉化焙燒裝置中混合后在1100～1200℃下進行氧化鈉化焙燒處理，以便得到水溶性鉻酸鈉熟料；以及(6)將水溶性鉻酸鈉熟料供給至水浸提釩裝置中進行水浸提鉻處理，以便得到重鉻酸鈉。

下面參考圖2～3對根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法進行詳細描述。根據本發明的實施例，該方法包括：

s100：直接還原處理

該步驟中，采用還原煤將轉爐釩鉻渣供給至直接還原裝置中在1100～1280℃下進行直接還原處理，以便使鐵被還原而釩鉻不被還原，得到還原焙砂。具體地，釩鉻渣是紅格釩鈦磁鐵礦經高爐冶煉和轉爐氧化吹煉后得到的尾礦，其主要物相為feo·(cr,v,ti)2o3和2feo·sio2，釩、鉻和部分鐵主要以釩鐵和鉻鐵尖晶石的形式存在，還有一部分鐵以鐵橄欖石的形式存在。

根據本發明的實施例，轉爐釩鉻渣中cr2o3質量分數為8～16％，fe質量分數為20～35％，v2o5的質量分數為8～16％，具有較大的回收利用價值。根據不同金屬的活潑程度不同，可以實現不同金屬的分步還原。而通過將轉爐釩鉻渣在1100～1280℃下進行直接還原處理，可以使鐵被還原而釩鉻不被還原，得到還原焙砂，其中，對鐵化合物的還原主要包括如下反應：

2feo·sio2+2c+cao＝2fe+cao+sio2+2co

2feo·sio2+2co+cao＝2fe+cao+sio2+2co2

feo·(cr,v,ti)2o3+c＝(cr,v,ti)2o3+fe+co

feo·(cr,v,ti)2o3+co＝(cr,v,ti)2o3+fe+co2

根據本發明的一個具體實施例，直接還原處理的溫度優選在1100～1280℃下進行，由此，可以進一步提高鐵的回收率。同時，發明人發現，如果直接還原處理的溫度過高，將會使轉爐釩鉻渣中的釩、鉻與鐵同時被還原，導致釩、鉻無法與鐵分離；如果直接還原處理的溫度過低，鐵的還原反應不能進行或進行效率低下。

根據本發明的一個具體實施例，直接還原處理可以為煤基直接還原處理或氣基直接還原處理。

根據本發明的一個具體實施例，直接還原處理得到的還原焙砂的金屬化率不低于80％，由此，可以顯著提高鐵的回收率。

s200：分離處理

該步驟中，將還原焙砂供給至分離裝置中進行分離處理，以便得到鐵和除鐵釩鉻渣。經檢測，磨礦磁選得到的鐵產品中鐵的質量分數不小于95％，鐵的回收率不小于85％，而除鐵釩鉻渣中鐵的質量分數不大于8％。

根據本發明的實施例，分離處理的條件并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，分離處理可以為磨礦磁選處理或熔分處理。具體地，當采用磨礦磁選裝置對還原焙砂進行分離處理時，可以直接得到鐵產品和除鐵釩鉻渣；當采用熔分裝置對還原焙砂進行分離處理時，可以在1500～1650攝氏度下的非還原性氣氛中對還原焙砂進行熔分，得到鐵水和高溫液態除鐵釩鉻渣，進而將高溫液態除鐵釩鉻渣進行水淬處理，即可得到除鐵釩鉻渣細粒，以便進行后續氧化鈣化焙燒處理。

根據本發明的一個具體實施例，所述非還原性氣氛優選氣氛中含o2體積濃度3～25％，由此可以保證在熔分過程中金屬更好的分離。

s300：氧化鈣化焙燒處理

該步驟中，將除鐵釩鉻渣與鈣鹽供給至氧化鈣化焙燒裝置中混合后在900～1100℃下空氣氛圍中進行氧化鈣化焙燒處理，以便得到酸溶性釩酸鈣熟料。其中，酸溶性釩酸鈣熟料可以是正釩酸鈣、焦釩酸鈣或偏釩酸鈣中的至少之一，酸溶性釩酸鈣熟料中的釩也可以是四價或五價的至少之一。具體地，氧化鈣化焙燒處理主要包括如下反應：

cao+v2o3+o2＝cav2o6偏釩酸鈣，(其中釩為正五價)

2cao+v2o3+o2＝ca2v2o7焦釩酸鈣，(其中釩為正五價)

3cao+v2o3+o2＝ca3v2o8正釩酸鈣，(其中釩為正五價)

cao+v2o3+0.5o2＝cav2o5偏釩酸鈣，(其中釩為正四價)

2cao+v2o3+0.5o2＝ca2v2o6焦釩酸鈣，(其中釩為正四價)

3cao+v2o3+0.5o2＝ca3v2o7正釩酸鈣，(其中釩為正四價)

經檢測，所得酸溶性釩酸鈣熟料中正五價釩和正四價釩占全釩的比例不低于90％。由此，可以進一步提高釩的酸浸出率。

根據本發明的實施例，除鐵釩鉻渣與鈣鹽的配比并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，除鐵釩鉻渣與鈣鹽可以按照100:(5～15)的質量比進行混合，由此，可以進一步提高釩的回收率，從而進一步提高得到的多聚釩酸銨產品中釩的品位。

根據本發明的實施例，鈣鹽的種類并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，鈣鹽可以包括選自碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣、硫酸鈣和氯化鈣中的至少之一。由此，可以進一步提高釩的回收率，從而進一步提高得到的多聚釩酸銨產品中釩的品位。

根據本發明的一個具體實施例，在進行氧化鈣化焙燒處理前，還可以向除鐵釩鉻渣配入粘結劑，由此可以將除鐵釩鉻渣與鈣鹽和粘結劑混合成型為釩鉻球團，再將釩鉻球團進行氧化鈣化焙燒處理，從而可以進一步提高釩、鉻的回收率。

s400：酸浸提釩處理

該步驟中，將酸溶性釩酸鈣熟料供給至酸浸裝置中進行酸浸提釩處理，以便得到多聚釩酸銨和鉻渣。具體地，酸浸提釩處理進一步包括：

s410：酸浸

根據本發明的實施例，通過采用酸浸液將酸溶性釩酸鈣熟料進行酸浸，酸浸結束后固液分離可以得到含釩酸浸液和鉻渣，酸浸過程中發生的主要反應為

5ca(vo3)2+6h⁺＝h2v10o28^4-+2h2o+5ca²⁺

根據本發明的實施例，酸浸液為體積濃度5％～15％的稀硫酸溶液，浸出溫度為60～95攝氏度，浸出時間為20～60min，酸浸結束后固液分離，得到含釩酸浸液和鉻渣。

s420：凈化

根據本發明的實施例，采用凈化劑將含釩酸浸液進行凈化除雜處理，以便得到凈化液。

s430：沉釩

根據本發明的實施例，將凈化液進行酸性銨鹽沉釩處理，以便得到多聚釩酸銨沉淀。具體地，可以采用酸度調節劑調節凈化液的ph，從而進一步提高釩的回收率。其中，上述酸性銨鹽沉釩處理中發生的主要反應為：

3h2v10o28^4-+10nh4⁺+2h⁺＝5(nh4)2v6o16↓+4h2o

s500：氧化鈉化焙燒處理

該步驟中，將鉻渣與鈉鹽供給至氧化鈉化中混合后在1100～1200℃下空氣氛圍中進行氧化鈉化焙燒處理，以便得到水溶性鉻酸鈉熟料。具體地，氧化鈉化焙燒處理中的主要反應為

4na2o+2cr2o3+3o2＝4na2cro4

根據本發明的實施例，鉻渣與鈉鹽的配比并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，鉻渣和鈉鹽可以按照100:(10～25)的質量比進行混合。由此，可以顯著提高鉻的回收率，從而提高重鉻酸鈉產品中鉻的品位。

根據本發明的實施例，鈉鹽的種類并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，鈉鹽可以包括選自碳酸鈉、氯化鈉和硫酸鈉中的至少之一。由此，可以進一步提高鉻的回收率，從而進一步提高重鉻酸鈉產品中鉻的品位。

s600：水浸提鉻處理

該步驟中，將水溶性鉻酸鈉熟料供給至水浸提鉻裝置中進行水浸提鉻處理，以便得到重鉻酸鈉。具體地，水浸提鉻處理進一步包括：

s610：水浸

根據本發明的實施例，將水溶性鉻酸鈉熟料進行水浸，以便將鉻轉移至水相中，得到含鉻溶液。

s620：結晶

根據本發明的實施例，將含鉻溶液依次進行中和、硫酸酸化、蒸發除硫酸鈉和冷卻結晶處理，以便得到重鉻酸鈉，總反應式為：

2na2cro4+h2so4＝na2cr2o7+na2so4+h2o。

由此，根據本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法通過將轉爐釩鉻渣供給至直接還原裝置中在1100～1280℃下進行直接還原處理，以便使鐵被還原而釩、鉻不被還原，得到還原焙砂，進而將還原焙砂供給至分離裝置中進行分離處理，將還原焙砂中的鐵分離，得到鐵和除鐵釩鉻渣，其中鐵產品中鐵的質量分數不小于85％；進一步地，通過將除鐵釩鉻渣與鈣鹽供給至氧化鈣化焙燒裝置中混合后在900～1100℃下進行氧化鈣化焙燒處理，得到四價釩和五價釩占全釩比例不低于90％的酸溶性釩酸鈣熟料，再將酸溶性釩酸鈣熟料進行酸浸，將得到的酸浸液凈化除雜后，采用酸性銨鹽進行沉釩處理，得到多聚釩酸銨產品和鉻渣；后續將鉻渣與鈉鹽供給至氧化鈉化焙燒裝置中混合后在1100～1200℃下進行氧化鈉化焙燒處理，以便得到水溶性鉻酸鈉熟料，并通過水浸提鉻處理將鉻轉移至水相，得到含鉻溶液，并對含鉻溶液依次進行中和、硫酸酸化、蒸發除硫酸鈉和冷卻結晶處理，得到重鉻酸鈉產品。經檢測，鐵的回收率在85％以上，釩的回收率在88％以上，鉻的回收率在86％以上。由此，本發明實施例的處理轉爐釩鉻渣的方法通過將鐵、釩和鉻分步還原，首先得鐵產品，而進一步處理除鐵釩鉻渣，得到多聚釩酸銨產品和重鉻酸鈉產品，從而實現釩鉻渣中鐵、釩和鉻元素的綜合回收利用，且工藝流程短，適合工業化推廣。

下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。

實施例1

將國內某公司轉爐釩鉻渣(cr2o3質量分數為8％，v2o5質量分數為8％，fe質量分數為20％)在轉底爐里1100℃進行煤基直接還原處理，得到還原焙砂，鐵金屬化率80％。將還原焙燒進行磨礦磁選處理得到除鐵釩鉻渣(fe質量分數7.9％)和鐵粉(fe質量分數88％)，鐵粉可以作為煉鋼的優質原料。將除鐵釩鉻渣與氧化鈣按質量比100:5混合后在回轉窯內900℃氧化鈉化焙燒1h得到酸溶性釩酸鈣熟料，酸溶性釩酸鈣熟料中四價釩和五價釩之和占全釩的比例為92％，將酸溶性釩酸鈣熟料在酸浸攪拌槽內進行酸浸提釩處理得到多聚釩酸銨和鉻渣。將鉻渣與鈉鹽按質量比100:10混合后在轉底爐內1100℃氧化鈉化焙燒1h得到水溶性鉻酸鈉熟料，將水溶性鉻酸鈉熟料在水浸攪拌罐內進行水浸提鉻處理得到重鉻酸鈉。整個工藝鐵回收率85％，釩回收率88％，鉻回收率86％。

實施例2

將國內某公司轉爐釩鉻渣(cr2o3質量分數為10％，v2o5質量分數為10％，fe質量分數為24％)在氣基豎爐里1150℃進行氣基直接還原處理，得到還原焙砂，鐵金屬化率83％。將還原焙燒進行磨礦磁選處理得到除鐵釩鉻渣(fe質量分數7.5％)和鐵粉(fe質量分數89％)，鐵粉可以作為煉鋼的優質原料。將除鐵釩鉻渣與氫氧化鈣按質量比100:10混合后在回轉窯內1000℃氧化鈉化焙燒1.5h得到酸溶性釩酸鈣熟料，酸溶性釩酸鈣熟料中四價釩和五價釩之和占全釩的比例為93％，將酸溶性釩酸鈣熟料在酸浸攪拌槽內進行酸浸提釩處理得到多聚釩酸銨和鉻渣。將鉻渣與鈉鹽按質量比100:15混合后在轉底爐內1150℃氧化鈉化焙燒1.5h得到水溶性鉻酸鈉熟料，將水溶性鉻酸鈉熟料在水浸攪拌罐內進行水浸提鉻處理得到重鉻酸鈉。整個工藝鐵回收率87％，釩回收率90％，鉻回收率87％。

實施例3

將國內某公司轉爐釩鉻渣(cr2o3質量分數為12％，v2o5質量分數為12％，fe質量分數為30％)在轉底爐里1200℃進行煤基直接還原處理，得到還原焙砂，鐵金屬化率85％。將還原焙燒進行磨礦磁選處理得到除鐵釩鉻渣(fe質量分數6.9％)和鐵粉(fe質量分數91％)，鐵粉可以作為煉鋼的優質原料。將除鐵釩鉻渣與碳酸鈣按質量比100:12混合后在多層焙燒爐內1050℃氧化鈉化焙燒2h得到酸溶性釩酸鈣熟料，酸溶性釩酸鈣熟料中四價釩和五價釩之和占全釩的比例為94％，將酸溶性釩酸鈣熟料在酸浸攪拌槽內進行酸浸提釩處理得到多聚釩酸銨和鉻渣。將鉻渣與鈉鹽按質量比100:20混合后在轉底爐內1175℃氧化鈉化焙燒2h得到水溶性鉻酸鈉熟料，將水溶性鉻酸鈉熟料在水浸攪拌罐內進行水浸提鉻處理得到重鉻酸鈉。整個工藝鐵回收率88％，釩回收率94％，鉻回收率90％。

實施例4

將國內某公司轉爐釩鉻渣(cr2o3質量分數為16％，v2o5質量分數為16％，fe質量分數為35％)在氣基豎爐里1280℃進行氣基直接還原處理，得到還原焙砂，鐵金屬化率87％。將還原焙燒進行磨礦磁選處理得到除鐵釩鉻渣(fe質量分數6.5％)和鐵粉(fe質量分數93％)，鐵粉可以作為煉鋼的優質原料。將除鐵釩鉻渣與氯化鈣按質量比100:15混合后在多層焙燒爐內1100℃氧化鈉化焙燒1.5h得到酸溶性釩酸鈣熟料，酸溶性釩酸鈣熟料中四價釩和五價釩之和占全釩的比例為95％，將酸溶性釩酸鈣熟料在酸浸攪拌槽內進行酸浸提釩處理得到多聚釩酸銨和鉻渣。將鉻渣與鈉鹽按質量比100:25混合后在轉底爐內1200℃氧化鈉化焙燒2h得到水溶性鉻酸鈉熟料，將水溶性鉻酸鈉熟料在水浸攪拌罐內進行水浸提鉻處理得到重鉻酸鈉。整個工藝鐵回收率86％，釩回收率95％，鉻回收率92％。

實施例5

將國內某公司轉爐釩鉻渣(cr2o3質量分數為8％，v2o5質量分數為8％，fe質量分數為20％)在轉底爐里1100℃進行煤基直接還原處理，得到還原焙砂，鐵金屬化率80％。將還原焙砂在燃氣熔分爐內1500℃非還原氣氛下進行熔分處理得到除鐵釩鉻渣(fe質量分數5.8％)和鐵水(fe質量分數95.5％)，鐵水可以作為煉鋼的優質原料。將除鐵釩鉻渣、氧化鈣和粘結劑按質量比100:5:3進行混合成型處理得到釩鉻球團。將釩鉻球團在回轉窯內900℃氧化鈉化焙燒1h得到酸溶性釩酸鈣熟料，酸溶性釩酸鈣熟料中四價釩和五價釩之和占全釩的比例為92％，將酸溶性釩酸鈣熟料進行酸浸提釩處理得到多聚釩酸銨和鉻渣。將鉻渣與鈉鹽按質量比100:10混合后在轉底爐內1100℃氧化鈉化焙燒1h得到水溶性鉻酸鈉熟料，將水溶性鉻酸鈉熟料進行水浸提鉻處理得到重鉻酸鈉。整個工藝鐵回收率85％，釩回收率88％，鉻回收率86％。

實施例6

將國內某公司轉爐釩鉻渣(cr2o3質量分數為10％，v2o5質量分數為10％，fe質量分數為24％)在氣基豎爐里1150℃進行氣基直接還原處理，得到還原焙砂，鐵金屬化率83％。將還原焙砂在燃氣熔分爐內1550℃非還原氣氛下進行熔分處理得到除鐵釩鉻渣(fe質量分數5.5％)和鐵水(fe質量分數96.5％)，鐵水可以作為煉鋼的優質原料。將除鐵釩鉻渣、氧化鈣和粘結劑按質量比100:10:5進行混合成型處理得到釩鉻球團。將釩鉻球團在回轉窯內1000℃氧化鈉化焙燒1.5h得到酸溶性釩酸鈣熟料，酸溶性釩酸鈣熟料中四價釩和五價釩之和占全釩的比例為93％，將酸溶性釩酸鈣熟料進行酸浸提釩處理得到多聚釩酸銨和鉻渣。將鉻渣與鈉鹽按質量比100:15混合后在轉底爐內1150℃氧化鈉化焙燒1.5h得到水溶性鉻酸鈉熟料，將水溶性鉻酸鈉熟料進行水浸提鉻處理得到重鉻酸鈉。整個工藝鐵回收率87％，釩回收率90％，鉻回收率87％。

實施例7

將國內某公司轉爐釩鉻渣(cr2o3質量分數為12％，v2o5質量分數為12％，fe質量分數為30％)在轉底爐里1200℃進行煤基直接還原處理，得到還原焙砂，鐵金屬化率85％。將還原焙砂在燃氣熔分爐內1600℃非還原氣氛下進行熔分處理得到除鐵釩鉻渣(fe質量分數5.2％)和鐵水(fe質量分數97％)，鐵水可以作為煉鋼的優質原料。將除鐵釩鉻渣、氧化鈣和粘結劑按質量比100:12:6進行混合成型處理得到釩鉻球團。將釩鉻球團在多層焙燒爐內1050℃氧化鈉化焙燒2h得到酸溶性釩酸鈣熟料，酸溶性釩酸鈣熟料中四價釩和五價釩之和占全釩的比例為94％，將酸溶性釩酸鈣熟料進行酸浸提釩處理得到多聚釩酸銨和鉻渣。將鉻渣與鈉鹽按質量比100:20混合后在轉底爐內1175℃氧化鈉化焙燒2h得到水溶性鉻酸鈉熟料，將水溶性鉻酸鈉熟料進行水浸提鉻處理得到重鉻酸鈉。整個工藝鐵回收率88％，釩回收率94％，鉻回收率90％。

實施例8

將國內某公司轉爐釩鉻渣(cr2o3質量分數為16％，v2o5質量分數為16％，fe質量分數為35％)在氣基豎爐里1280℃進行氣基直接還原處理，得到還原焙砂，鐵金屬化率87％。將還原焙砂在燃氣熔分爐內1650℃非還原氣氛下進行熔分處理得到除鐵釩鉻渣(fe質量分數5.0％)和鐵水(fe質量分數98％)，鐵水可以作為煉鋼的優質原料。將除鐵釩鉻渣、氧化鈣和粘結劑按質量比100:15:8進行混合成型處理得到釩鉻球團。將釩鉻球團在多層焙燒爐內1100℃氧化鈉化焙燒1.5h得到酸溶性釩酸鈣熟料，酸溶性釩酸鈣熟料中四價釩和五價釩之和占全釩的比例為95％，將酸溶性釩酸鈣熟料進行酸浸提釩處理得到多聚釩酸銨和鉻渣。將鉻渣與鈉鹽按質量比100:25混合后在轉底爐內1200℃氧化鈉化焙燒2h得到水溶性鉻酸鈉熟料，將水溶性鉻酸鈉熟料進行水浸提鉻處理得到重鉻酸鈉。整個工藝鐵回收率86％，釩回收率95％，鉻回收率92％。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。