本發(fā)明涉及金屬冶煉領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及處理提釩尾渣的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

攀鋼釩鈦磁鐵礦在高爐中冶煉得到含釩生鐵，再通過選擇性氧化鐵水使釩氧化后進(jìn)入爐渣，得到v2o5含量為14～22％的釩渣，經(jīng)氧化焙燒、濕法浸出后得到浸出渣，即提釩尾渣，全國釩企業(yè)每年大約排放提釩尾渣約30萬噸，而且隨著釩企業(yè)產(chǎn)能的不斷過大，提釩尾渣的排放量也將逐漸提高，如此多的廢渣常年堆積，不但會(huì)占用大量土地，而且會(huì)造成環(huán)境污染。

典型提釩尾渣中tfe含量約30～40％，sio2含量約10～2％，tio2含量約8～15％，cr2o3含量約2～5％，mno含量約4～7％，v2o5含量約1～4％，ga含量約0.010～0.015％，可以看出，提釩尾渣中全鐵含量在30％以上，總釩(v2o5)含量為1～4％左右，鎵的含量約0.012～0.014％，這些有益金屬如能回收利用，將大大提高資源利用率。

中國專利cn102337444a提出了提釩尾渣熔煉釩鉻錳合金生鐵工藝，將提釩尾渣粉制成原料顆粒與焦炭、鈦鐵礦、石灰石、白云石和螢石混合，由熔煉爐熔煉得到含釩鉻錳的合金生鐵。但是以上方法均存在操作工藝復(fù)雜、工藝流程長，付出大量能耗又使提釩尾渣回到了含釩、鉻、鎵的鐵水狀態(tài)，某種意義上來說沒有得到真正的釩、鉻、鎵的產(chǎn)品，最終產(chǎn)物附加值不高。

中國專利cn101713007a提出了一種提釩尾渣深度還原直接生產(chǎn)海綿鐵的工藝方法，以褐煤為還原劑，添加cao作為造渣劑同時(shí)增加堿度協(xié)同尾渣中的na2o、k2o與sio2、al2o3反應(yīng)生成類沸石的穩(wěn)定礦物，此產(chǎn)物經(jīng)過二段磨礦和二段弱磁選即得到海綿鐵。該方法的缺點(diǎn)是僅僅考慮了提釩尾渣中鐵的回收，造成了其它有價(jià)元素的浪費(fèi)。

因此，現(xiàn)有的處理提釩尾渣的手段有待進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出處理提釩尾渣的方法和系統(tǒng)。采用該方法可以實(shí)現(xiàn)提釩尾渣中鐵、釩和鎵元素的綜合回收利用，分別得到電解鐵、五氧化二釩和金屬鎵，從根本上解決提釩尾渣利用率低且長期堆放棄置的難題。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種處理提釩尾渣的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括：將提釩尾渣和還原煤進(jìn)行混合成型，以便得到混合球團(tuán)；將所述混合球團(tuán)進(jìn)行還原焙燒處理，以便得到金屬化球團(tuán)；將所述金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選處理，以便得到富釩渣和含鎵鐵粉；將所述富釩渣與鈉鹽混合并進(jìn)行氧化鈉化焙燒處理，以便得到水溶性釩酸鈉熟料；將所述水溶性釩酸鈉熟料進(jìn)行水浸處理，以便得到五氧化二釩和第一尾渣；將所述含鎵鐵粉進(jìn)行擠壓成型，以便得到含鎵鐵陽極，并將所述含鎵鐵陽極進(jìn)行電解處理，以便得到含鎵陽極泥和電解鐵；以及對所述含鎵陽極泥中的鎵進(jìn)行提取，以便得到金屬鎵和第二尾渣。

由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理提釩尾渣的方法通過將提釩尾渣和還原煤混合成型得到混合球團(tuán)，并將混合球團(tuán)進(jìn)行還原焙燒處理，得到金屬化球團(tuán)，首先將提釩尾渣中的鐵氧化物進(jìn)行還原，進(jìn)而通過磨礦磁選處理，分離得到含鎵鐵粉和富釩渣；后續(xù)將富釩渣與鈉鹽混合并進(jìn)行氧化鈉化焙燒處理，將富釩渣中的釩轉(zhuǎn)化為水溶性釩酸鈉熟料，再將水溶性釩酸鈉熟料進(jìn)行水浸處理，以便得到五氧化二釩產(chǎn)品和第一尾渣；同時(shí)可以將含鎵鐵粉進(jìn)行擠壓成型制備得到含鎵鐵陽極，并將含鎵鐵陽極進(jìn)行電解處理，得到電解鐵產(chǎn)品和含鎵陽極泥，從而實(shí)現(xiàn)鐵的分離，進(jìn)而采用傳統(tǒng)的酸浸-萃取-電解方法對含鎵陽極泥中的鎵進(jìn)行提取，以便得到金屬鎵產(chǎn)品和第二尾渣。由此，本申請的方法實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢棄物提釩尾渣中釩、鐵和鎵的綜合回收利用，分別得到高品質(zhì)的五氧化二釩、電解鐵和金屬鎵產(chǎn)品，從根本上解決了提釩尾渣利用率低和長期堆放棄置的難題，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的處理提釩尾渣的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，將所述提釩尾渣和所述還原煤按照質(zhì)量比100:(15～25)進(jìn)行混合成型。由此，可以顯著提高后續(xù)還原焙燒處理得到的金屬化球團(tuán)的金屬化率。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述還原焙燒處理是在1200～1400攝氏度的溫度下進(jìn)行30～90min完成的。由此，可以進(jìn)一步提高還原得到的金屬化球團(tuán)的金屬化率。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，將所述富釩渣與所述鈉鹽按照質(zhì)量比100:(10～30)進(jìn)行混合。由此，可以有效地促使富釩渣中的釩轉(zhuǎn)化為水溶性釩酸鈉熟料。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述鈉鹽包括選自碳酸鈉、氯化鈉和硫酸鈉中的至少之一。由此，可以進(jìn)一步有效地促使富釩渣中的釩轉(zhuǎn)化為水溶性釩酸鈉熟料。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述氧化鈉化焙燒處理是在600～900攝氏度的溫度下進(jìn)行1～2h完成的。由此，可以進(jìn)一步有效地促使富釩渣中的釩轉(zhuǎn)化為水溶性釩酸鈉熟料。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述水浸處理進(jìn)一步包括：將所述水溶性釩酸鈉熟料進(jìn)行水浸處理，以便得到含釩溶液；將所述含釩溶液進(jìn)行沉釩處理，以便得到多釩酸銨沉淀；將所述多釩酸銨沉淀進(jìn)行煅燒處理，以便得到五氧化二釩。由此，可以有效地得到高品質(zhì)的五氧化二釩產(chǎn)品。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述電解處理進(jìn)一步包括：將所述含鎵鐵陽極在亞鐵離子濃度為30～50g/l、氯化銨濃度為130～170g/l、ph為4～6的電解液中，并且在50～60攝氏度、電流密度為100～300a/m²的條件下進(jìn)行所述電解處理。由此，可以有效地得到高品質(zhì)的電解鐵產(chǎn)品。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種實(shí)施前面實(shí)施例的處理提釩尾渣的方法的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該系統(tǒng)包括：成型裝置，所述成型裝置具有提釩尾渣入口、還原煤入口和混合球團(tuán)出口；第一焙燒裝置，所述第一焙燒裝置具有混合球團(tuán)入口和金屬化球團(tuán)出口，所述混合球團(tuán)入口與所述混合球團(tuán)出口相連；磨礦磁選裝置，所述磨礦磁選裝置具有金屬化球團(tuán)入口、含鎵鐵粉出口和富釩渣出口，所述金屬化球團(tuán)入口與所述金屬化球團(tuán)出口相連；第二焙燒裝置，所述第二焙燒裝置具有富釩渣入口、鈉鹽入口、空氣入口和水溶性釩酸鈉熟料出口，所述富釩渣入口與所述富釩渣出口相連；水浸裝置，所述水浸裝置具有水溶性釩酸鈉熟料入口、五氧化二釩出口和第一尾渣出口，所述水溶性釩酸鈉熟料入口與所述水溶性釩酸鈉熟料出口相連；擠壓成型裝置，所述擠壓成型裝置具有含鎵鐵粉入口和含鎵鐵陽極出口，所述含鎵鐵粉入口與所述含鎵鐵粉出口相連；電解裝置，所述電解裝置具有含鎵鐵陽極入口、電解液入口、含鎵陽極泥出口和電解鐵出口，所述含鎵鐵陽極入口與所述含鎵鐵陽極出口相連；鎵提取裝置，所述鎵提取裝置具有含鎵陽極泥入口、金屬鎵出口和第二尾渣出口，所述含鎵陽極泥入口與所述含鎵陽極泥出口相連。

由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理提釩尾渣的系統(tǒng)通過將提釩尾渣和還原煤在成型裝置中進(jìn)行混合成型得到混合球團(tuán)，并將混合球團(tuán)供給至第一焙燒裝置中進(jìn)行還原焙燒處理，得到金屬化球團(tuán)，首先將提釩尾渣中的鐵氧化物進(jìn)行還原，進(jìn)而采用磨礦磁選裝置對金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選處理，以便分離得到含鎵鐵粉和富釩渣；后續(xù)將富釩渣和鈉鹽供給至第二焙燒裝置中進(jìn)行氧化鈉化焙燒處理，將富釩渣中的釩轉(zhuǎn)化為水溶性釩酸鈉熟料，再將水溶性釩酸鈉熟料供給至水浸裝置中進(jìn)行水浸處理，以便得到五氧化二釩產(chǎn)品和第一尾渣；同時(shí)可以將含鎵鐵粉供給至擠壓成型裝置中進(jìn)行擠壓成型制備得到含鎵鐵陽極，并將含鎵鐵陽極供給至電解裝置中進(jìn)行電解處理，得到電解鐵產(chǎn)品和含鎵陽極泥，從而實(shí)現(xiàn)鐵的分離，進(jìn)而通過鎵提取裝置采用傳統(tǒng)的酸浸-萃取-電解工藝對含鎵陽極泥中的鎵進(jìn)行提取，以便得到金屬鎵產(chǎn)品和第二尾渣。由此，本申請的處理提釩尾渣的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢棄物提釩尾渣中釩、鐵和鎵的綜合回收利用，分別得到高品質(zhì)的五氧化二釩、電解鐵和金屬鎵產(chǎn)品，從根本上解決了提釩尾渣利用率低和長期堆放棄置的難題，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的處理提釩尾渣的系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述第一焙燒裝置為還原焙燒裝置，所述第二焙燒裝置為氧化鈉化焙燒裝置。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)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(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的處理提釩尾渣的方法流程示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的處理提釩尾渣的方法流程示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的處理提釩尾渣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)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(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)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(shù)特征的數(shù)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(gè)該特征。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，“相連”應(yīng)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(jī)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(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種處理提釩尾渣的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括：將提釩尾渣和還原煤進(jìn)行混合成型，以便得到混合球團(tuán)；將混合球團(tuán)進(jìn)行還原焙燒處理，以便得到金屬化球團(tuán)；將金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選處理，以便得到富釩渣和含鎵鐵粉；將富釩渣與鈉鹽混合并進(jìn)行氧化鈉化焙燒處理，以便得到水溶性釩酸鈉熟料；將水溶性釩酸鈉熟料進(jìn)行水浸處理，以便得到五氧化二釩和第一尾渣；將含鎵鐵粉進(jìn)行擠壓成型，以便得到含鎵鐵陽極，并將含鎵鐵陽極進(jìn)行電解處理，以便得到含鎵陽極泥和電解鐵；以及對含鎵陽極泥中的鎵進(jìn)行提取，以便得到金屬鎵和第二尾渣。

下面參考圖1～2對根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理提釩尾渣的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括：

s100：混合成型

該步驟中，將提釩尾渣和還原煤進(jìn)行混合成型，以便得到混合球團(tuán)。具體地，提釩尾渣是釩鈦磁鐵礦在高爐中冶煉得到含釩生鐵，再通過選擇性氧化鐵水使釩氧化后進(jìn)入爐渣，得到v2o5含量為14～22％的釩渣，釩渣再經(jīng)氧化焙燒、濕法浸出后得到的浸出渣，全國釩企業(yè)每年大約排放提釩尾渣約30萬噸，而且隨著釩企業(yè)產(chǎn)能的不斷過大，提釩尾渣的排放量也將逐漸提高，如此多的廢渣常年堆積，不但會(huì)占用大量土地，而且會(huì)造成環(huán)境污染。典型提釩尾渣中tfe含量約30～40％，sio2含量約10～2％，tio2含量約8～15％，cr2o3含量約2～5％，mno含量約4～7％，v2o5含量約1～4％，ga含量約0.010～0.015％，可以看出，提釩尾渣中全鐵含量在30％以上，總釩(v2o5)含量為1～4％左右，鎵的含量約0.012～0.014％，這些有益金屬如能回收利用，將大大提高資源利用率。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于制備混合球團(tuán)的釩尾渣和還原煤的配比并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，可以將提釩尾渣和還原煤按照質(zhì)量比100:(15～25)進(jìn)行混合成型。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過配入上述配比的還原煤，可以顯著提高后續(xù)還原得到的金屬化球團(tuán)的金屬化率，經(jīng)檢測，后續(xù)還原得到的金屬化球團(tuán)的金屬化率不低于90％，從而可以保證鐵的高回收率。

s200：還原焙燒

該步驟中，將混合球團(tuán)進(jìn)行還原焙燒處理，以便利用還原煤對混合球團(tuán)中的鐵氧化物進(jìn)行還原，得到金屬化球團(tuán)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原焙燒處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，還原焙燒處理是在1200～1400攝氏度的溫度下進(jìn)行30～90min完成的。發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)，通過在上述溫度下進(jìn)行還原焙燒處理，可以有效地將混合球團(tuán)中的鐵氧化物還原為鐵單質(zhì)，并且保證釩氧化物不被還原為單質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)釩與鐵的分離，如果溫度過高，會(huì)使釩氧化物也被還原為單質(zhì)，無法實(shí)現(xiàn)釩氧化物與鐵氧化物的選擇性還原，如果溫度過低或時(shí)間過短，則會(huì)導(dǎo)致還原反應(yīng)效率降低。

s300：磨礦磁選

該步驟中，將金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選處理，以便將金屬化球團(tuán)中的釩與鐵分離，得到富釩渣和含鎵鐵粉。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，含鎵鐵粉中鎵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03～0.045％。根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，富釩渣中釩的含量為2～8％。

s400：氧化鈉化焙燒

該步驟中，將富釩渣與鈉鹽混合并在空氣氣氛中進(jìn)行氧化鈉化焙燒處理，以便利用鈉鹽將富釩渣中的釩轉(zhuǎn)化為水溶性釩酸鈉熟料。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，富釩渣與鈉鹽的配比并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，富釩渣與鈉鹽的質(zhì)量比可以為100:(10～30)，由此，可以進(jìn)一步有效地促使富釩渣中的釩轉(zhuǎn)化為水溶性釩酸鈉熟料。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，鈉鹽的種類并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)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(jìn)一步有效地促使富釩渣中的釩轉(zhuǎn)化為水溶性釩酸鈉熟料。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，氧化鈉化焙燒處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，氧化鈉化焙燒處理是在600～900攝氏度下進(jìn)行1～2h完成的。由此，可以保證焙燒得到的水溶性釩酸鈉熟料中正五價(jià)的釩占全釩的比例不低于90％，從而進(jìn)一步提高釩的回收率。

s500：水浸處理

該步驟中，將水溶性釩酸鈉熟料進(jìn)行水浸處理，以便得到五氧化二釩和第一尾渣。具體地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，水浸處理可以進(jìn)一步包括下列步驟：

s510：沉釩處理

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將水溶性釩酸鈉熟料進(jìn)行水浸處理，水浸條件為：浸出溫度80～95攝氏度，液固質(zhì)量比為(3～10):1，浸出時(shí)間為3～15min，水浸結(jié)束后固液分離可以得到含釩溶液，然后將含釩溶液凈化除雜，除雜后含釩溶液再進(jìn)行酸性銨鹽沉釩處理，即可得到多釩酸銨沉淀。

s520：煅燒處理

進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將沉釩處理得到的多釩酸銨沉淀進(jìn)行煅燒處理，控制煅燒溫度在550攝氏度下反應(yīng)2h進(jìn)行脫氨，以便得到五氧化二釩產(chǎn)品。

s600：擠壓成型和電解處理

該步驟中，將含鎵鐵粉進(jìn)行擠壓成型，以便得到含鎵鐵陽極，并將含鎵鐵陽極進(jìn)行電解處理，以便得到含鎵陽極泥和電解鐵。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，隨著電解處理的進(jìn)行，陽極鐵不斷以亞鐵離子的形式從陽極溶解進(jìn)入電解液中，并在陰極被還原為單質(zhì)鐵，而鎵則以ga(oh)3的固態(tài)形式富集于陽極泥中，從而實(shí)現(xiàn)鎵與鐵的分離。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，電解處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，電解處理可以進(jìn)一步包括：將含鎵鐵陽極在亞鐵離子濃度為30～50g/l、氯化銨濃度為130～170g/l、ph為4～6的電解液中，并且在50～60攝氏度、電流密度為100～300a/m²的條件下進(jìn)行電解處理。由此，可以進(jìn)一步有效地得到高品質(zhì)的電解鐵產(chǎn)品。經(jīng)檢測，所得電解鐵產(chǎn)品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于98％。

s700：鎵提取

該步驟中，對含鎵陽極泥中的鎵進(jìn)行提取，以便得到金屬鎵和第二尾渣。具體地，含鎵陽極泥中鎵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約0.10～0.15％，可以通過傳統(tǒng)的酸浸-萃取-電解工藝提取含鎵陽極泥中的鎵，以便得到金屬鎵產(chǎn)品。經(jīng)檢測，金屬鎵產(chǎn)品中鎵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于99％。

由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理提釩尾渣的方法通過將提釩尾渣和還原煤混合成型得到混合球團(tuán)，并將混合球團(tuán)進(jìn)行還原焙燒處理，得到金屬化球團(tuán)，首先將提釩尾渣中的鐵氧化物進(jìn)行還原，進(jìn)而通過磨礦磁選處理，分離得到含鎵鐵粉和富釩渣；后續(xù)將富釩渣與鈉鹽混合并進(jìn)行氧化鈉化焙燒處理，將富釩渣中的釩轉(zhuǎn)化為水溶性釩酸鈉熟料，再將水溶性釩酸鈉熟料進(jìn)行水浸處理，得到含釩溶液，并將含釩溶液進(jìn)行酸性銨鹽沉釩處理后，對得到的多釩酸銨沉淀進(jìn)行煅燒處理，以便得到五氧化二釩產(chǎn)品和第一尾渣；同時(shí)可以將含鎵鐵粉進(jìn)行擠壓成型制備得到含鎵鐵陽極，并將含鎵鐵陽極進(jìn)行電解處理，得到電解鐵產(chǎn)品和含鎵陽極泥，從而實(shí)現(xiàn)鐵的分離，進(jìn)而采用傳統(tǒng)的酸浸-萃取-電解方法對含鎵陽極泥中的鎵進(jìn)行提取，以便得到金屬鎵產(chǎn)品和第二尾渣。經(jīng)計(jì)算，采用本申請的方法處理提釩尾渣，產(chǎn)品鐵的回收率在88％以上，釩的回收率在85％以上，鎵的回收率在80％以上。由此，本申請的方法實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢棄物提釩尾渣中釩、鐵和鎵的綜合回收利用，分別得到高品質(zhì)的五氧化二釩、電解鐵和金屬鎵產(chǎn)品，從根本上解決了提釩尾渣利用率低和長期堆放棄置的難題，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種實(shí)施前面實(shí)施例的處理提釩尾渣的方法的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖3，該系統(tǒng)包括：成型裝置100、第一焙燒裝置200、磨礦磁選裝置300、第二焙燒裝置400、水浸裝置500、擠壓成型裝置600、電解裝置700和鎵提取裝置800。其中，成型裝置100具有提釩尾渣入口101、還原煤入口102和混合球團(tuán)出口103；第一焙燒裝置200具有混合球團(tuán)入口201和金屬化球團(tuán)出口202，混合球團(tuán)入口201與混合球團(tuán)出口103相連；磨礦磁選裝置300具有金屬化球團(tuán)入口301、含鎵鐵粉出口302和富釩渣出口303，金屬化球團(tuán)入口301與金屬化球團(tuán)出口202相連；第二焙燒裝置400具有富釩渣入口401、鈉鹽入口402、空氣入口403和水溶性釩酸鈉熟料出口404，富釩渣入口401與富釩渣出口303相連；水浸裝置500具有水溶性釩酸鈉熟料入口501、五氧化二釩出口502和第一尾渣出口503，水溶性釩酸鈉熟料入口501與水溶性釩酸鈉熟料404相連；擠壓成型裝置600具有含鎵鐵粉入口601和含鎵鐵陽極出口602，含鎵鐵粉入口601與含鎵鐵粉出口302相連；電解裝置700具有含鎵鐵陽極入口701、電解液入口702、含鎵陽極泥出口703和電解鐵出口704，含鎵鐵陽極入口701與含鎵鐵陽極出口602相連；鎵提取裝置800具有含鎵陽極泥入口801、金屬鎵出口802和第二尾渣出口803，含鎵陽極泥入口801與含鎵陽極泥出口703相連。

下面參考圖3對根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理提釩尾渣的系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述：

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，成型裝置100具有提釩尾渣入口101、還原煤入口102和混合球團(tuán)出口103，成型裝置100適于將提釩尾渣和還原煤進(jìn)行混合成型，以便得到混合球團(tuán)。具體地，提釩尾渣是釩鈦磁鐵礦在高爐中冶煉得到含釩生鐵，再通過選擇性氧化鐵水使釩氧化后進(jìn)入爐渣，得到v2o5含量為14～22％的釩渣，釩渣再經(jīng)氧化焙燒、濕法浸出后得到的浸出渣，全國釩企業(yè)每年大約排放提釩尾渣約30萬噸，而且隨著釩企業(yè)產(chǎn)能的不斷過大，提釩尾渣的排放量也將逐漸提高，如此多的廢渣常年堆積，不但會(huì)占用大量土地，而且會(huì)造成環(huán)境污染。典型提釩尾渣中tfe含量約30～40％，sio2含量約10～2％，tio2含量約8～15％，cr2o3含量約2～5％，mno含量約4～7％，v2o5含量約1～4％，ga含量約0.010～0.015％，可以看出，提釩尾渣中全鐵含量在30％以上，總釩(v2o5)含量為1～4％左右，鎵的含量約0.012～0.014％，這些有益金屬如能回收利用，將大大提高資源利用率。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于制備混合球團(tuán)的釩尾渣和還原煤的配比并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，可以將提釩尾渣和還原煤按照質(zhì)量比100:(15～25)進(jìn)行混合成型。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過配入上述配比的還原煤，可以顯著提高后續(xù)還原得到的金屬化球團(tuán)的金屬化率，經(jīng)檢測，后續(xù)還原得到的金屬化球團(tuán)的金屬化率不低于90％，從而可以保證鐵的高回收率。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一焙燒裝置200具有混合球團(tuán)入口201和金屬化球團(tuán)出口202，混合球團(tuán)入口201與混合球團(tuán)出口103相連，第一焙燒裝置200適于將混合球團(tuán)進(jìn)行還原焙燒處理，以便利用還原煤對混合球團(tuán)中的鐵氧化物進(jìn)行還原，得到金屬化球團(tuán)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，第一焙燒裝置200可以為還原焙燒裝置。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原焙燒處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，還原焙燒處理是在1200～1400攝氏度的溫度下進(jìn)行30～90min完成的。發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)，通過在上述溫度下進(jìn)行還原焙燒處理，可以有效地將混合球團(tuán)中的鐵氧化物還原為鐵單質(zhì)，并且保證釩氧化物不被還原為單質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)釩與鐵的分離，如果溫度過高，會(huì)使釩氧化物也被還原為單質(zhì)，無法實(shí)現(xiàn)釩氧化物與鐵氧化物的選擇性還原，如果溫度過低或時(shí)間過短，則會(huì)導(dǎo)致還原反應(yīng)效率降低。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，磨礦磁選裝置300具有金屬化球團(tuán)入口301、含鎵鐵粉出口302和富釩渣出口303，金屬化球團(tuán)入口301與金屬化球團(tuán)出口202相連，磨礦磁選裝置300適于將金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選處理，以便將金屬化球團(tuán)中的釩與鐵分離，得到富釩渣和含鎵鐵粉。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，含鎵鐵粉中鎵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03～0.045％。根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，富釩渣中釩的含量為2～8％。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第二焙燒裝置400具有富釩渣入口401、鈉鹽入口402、空氣入口403和水溶性釩酸鈉熟料出口404，富釩渣入口401與富釩渣出口303相連，第二焙燒裝置400適于將富釩渣與鈉鹽混合并在空氣氣氛中進(jìn)行氧化鈉化焙燒處理，以便利用鈉鹽將富釩渣中的釩轉(zhuǎn)化為水溶性釩酸鈉熟料。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，富釩渣與鈉鹽的配比并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，富釩渣與鈉鹽的質(zhì)量比可以為100:(10～30)，由此，可以進(jìn)一步有效地促使富釩渣中的釩轉(zhuǎn)化為水溶性釩酸鈉熟料。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，鈉鹽的種類并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)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(jìn)一步有效地促使富釩渣中的釩轉(zhuǎn)化為水溶性釩酸鈉熟料。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，氧化鈉化焙燒處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，氧化鈉化焙燒處理是在600～900攝氏度下進(jìn)行1～2h完成的。由此，可以保證焙燒得到的水溶性釩酸鈉熟料中正五價(jià)的釩占全釩的比例不低于90％，從而進(jìn)一步提高釩的回收率。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，水浸裝置500具有水溶性釩酸鈉熟料入口501、五氧化二釩出口502和第一尾渣出口503，水溶性釩酸鈉熟料入口501與水溶性釩酸鈉熟料出口404相連，水浸裝置500適于將水溶性釩酸鈉熟料進(jìn)行水浸處理，以便得到五氧化二釩和第一尾渣。具體地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，水浸處理可以進(jìn)一步包括下列步驟：

(1)沉釩處理

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過將水溶性釩酸鈉熟料進(jìn)行水浸處理，水浸條件為：浸出溫度80～95攝氏度，液固質(zhì)量比為(3～10):1，浸出時(shí)間為3～15min，水浸結(jié)束后固液分離可以得到含釩溶液，然后將含釩溶液凈化除雜，除雜后含釩溶液再進(jìn)行酸性銨鹽沉釩處理，即可得到多釩酸銨沉淀。

(2)煅燒處理

進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將沉釩處理得到的多釩酸銨沉淀進(jìn)行煅燒處理，控制煅燒溫度在550攝氏度下反應(yīng)2h進(jìn)行脫氨，以便得到五氧化二釩產(chǎn)品。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，擠壓成型裝置600具有含鎵鐵粉入口601和含鎵鐵陽極出口602，含鎵鐵粉入口601與含鎵鐵粉出口302相連，擠壓成型裝置600適于將含鎵鐵粉進(jìn)行擠壓成型，以便得到含鎵鐵陽極。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，電解裝置700具有含鎵鐵陽極入口701、電解液入口702、含鎵陽極泥出口703和電解鐵出口704，含鎵鐵陽極入口701與含鎵鐵陽極出口602相連，電解裝置700適于將含鎵鐵陽極進(jìn)行電解處理，以便得到含鎵陽極泥和電解鐵。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，隨著電解處理的進(jìn)行，陽極鐵不斷以亞鐵離子的形式從陽極溶解進(jìn)入電解液中，并在陰極被還原為單質(zhì)鐵，而鎵則以ga(oh)3的固態(tài)形式富集于陽極泥中，從而實(shí)現(xiàn)鎵與鐵的分離。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，電解處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，電解處理可以進(jìn)一步包括：將含鎵鐵陽極在亞鐵離子濃度為30～50g/l、氯化銨濃度為130～170g/l、ph為4～6的電解液中，并且在50～60攝氏度、電流密度為100～300a/m²的條件下進(jìn)行電解處理。由此，可以有效地得到高品質(zhì)的電解鐵產(chǎn)品。經(jīng)檢測，所得電解鐵產(chǎn)品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于98％。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，鎵提取裝置800具有含鎵陽極泥入口801、金屬鎵出口802和第二尾渣出口803，含鎵陽極泥入口801與含鎵陽極泥出口703相連，鎵提取裝置800適于對含鎵陽極泥中的鎵進(jìn)行提取，以便得到金屬鎵和第二尾渣。具體地，含鎵陽極泥中鎵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約0.10～0.15％，可以通過傳統(tǒng)的酸浸-萃取-電解工藝提取含鎵陽極泥中的鎵，以便得到金屬鎵產(chǎn)品。經(jīng)檢測，金屬鎵產(chǎn)品中鎵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于99％。

由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理提釩尾渣的系統(tǒng)通過將提釩尾渣和還原煤在成型裝置中進(jìn)行混合成型得到混合球團(tuán)，并將混合球團(tuán)供給至第一焙燒裝置中進(jìn)行還原焙燒處理，得到金屬化球團(tuán)，首先將提釩尾渣中的鐵氧化物進(jìn)行還原，進(jìn)而采用磨礦磁選裝置對金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選處理，分離得到含鎵鐵粉和富釩渣；后續(xù)將富釩渣和鈉鹽供給至第二焙燒裝置中進(jìn)行氧化鈉化焙燒處理，將富釩渣中的釩轉(zhuǎn)化為水溶性釩酸鈉熟料，再將水溶性釩酸鈉熟料供給至水浸裝置中進(jìn)行水浸處理，得到含釩溶液，并將含釩溶液進(jìn)行酸性銨鹽沉釩處理后，對得到的多釩酸銨沉淀進(jìn)行煅燒處理，以便得到五氧化二釩產(chǎn)品和第一尾渣；同時(shí)可以將含鎵鐵粉供給至擠壓成型裝置中進(jìn)行擠壓成型制備得到含鎵鐵陽極，并將含鎵鐵陽極供給至電解裝置中進(jìn)行電解處理，得到電解鐵產(chǎn)品和含鎵陽極泥，從而實(shí)現(xiàn)鐵的分離，進(jìn)而采用傳統(tǒng)的酸浸-萃取-電解工藝對含鎵陽極泥中的鎵進(jìn)行提取，以便得到金屬鎵產(chǎn)品和第二尾渣。經(jīng)計(jì)算，采用本申請的系統(tǒng)處理提釩尾渣，產(chǎn)品鐵的回收率在88％以上，釩的回收率在85％以上，鎵的回收率在80％以上。由此，本申請的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢棄物提釩尾渣中釩、鐵和鎵的綜合回收利用，分別得到高品質(zhì)的五氧化二釩、電解鐵和金屬鎵產(chǎn)品，從根本上解決了提釩尾渣利用率低和長期堆放棄置的難題，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

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

實(shí)施例1

將提釩尾渣(tfe含量30wt％，v2o5含量1wt％，ga含量0.010wt％)和還原煤按照質(zhì)量比為100:15進(jìn)行混合成型處理得到混合球團(tuán)。將混合球團(tuán)進(jìn)行還原焙燒處理得到金屬化球團(tuán)，焙燒溫度1200℃，時(shí)間30min，金屬化球團(tuán)的金屬化率為90％。將金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選處理，得到含鎵鐵粉(含鎵0.030wt％)和富釩渣(v2o5含量2wt％)。將富釩渣與鈉鹽按照質(zhì)量比100:10混合后在空氣氣氛下進(jìn)行氧化鈉化焙燒得到水溶性釩酸鈉熟料(正五價(jià)釩占全釩的比例為92％)，氧化鈉化焙燒溫度為600℃，時(shí)間為2h，將水溶性釩酸鈉熟料進(jìn)行水浸-凈化-沉釩-煅燒后得到五氧化二釩(v2o5含量98.5wt％)和第一尾渣。將含鎵鐵粉擠壓成型制備含鎵鐵陽極，然后將含鎵鐵陽極在fe²⁺濃度30～50g/l，nh4cl130～170g/l，ph＝4～6的電解液中，于50～60℃，電流密度100～300a/m²條件下電解分離鐵和鎵，分別得到電解鐵(tfe含量98.5wt％)和含鎵陽極泥(含鎵0.10wt％)，將含鎵陽極泥進(jìn)行酸浸-萃取-電解處理，得到金屬鎵(ga含量99wt％)和第二尾渣。整個(gè)過程鐵回收率88％，釩回收率85％，鎵回收率80％。

實(shí)施例2

將提釩尾渣(tfe含量35wt％，v2o5含量2wt％，ga含量0.012wt％)和還原煤按照質(zhì)量比為100:20進(jìn)行混合成型處理得到混合球團(tuán)。將混合球團(tuán)進(jìn)行還原焙燒處理得到金屬化球團(tuán)，焙燒溫度1300℃，時(shí)間60min，金屬化球團(tuán)的金屬化率為92％。將金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選處理，得到含鎵鐵粉(含鎵0.036wt％)和富釩渣(v2o5含量4wt％)。將富釩渣與鈉鹽按照質(zhì)量比100:20混合后在空氣氣氛下進(jìn)行氧化鈉化焙燒得到水溶性釩酸鈉熟料(正五價(jià)釩占全釩的比例為94％)，氧化鈉化焙燒溫度為700℃，時(shí)間為1.5h，將水溶性釩酸鈉熟料進(jìn)行水浸-凈化-沉釩-煅燒后得到五氧化二釩(v2o5含量98.9wt％)和第一尾渣。將含鎵鐵粉擠壓成型制備含鎵鐵陽極，然后將含鎵鐵陽極在fe²⁺濃度30～50g/l，nh4cl130～170g/l，ph＝4～6的電解液中，于50～60℃，電流密度100～300a/m²條件下電解分離鐵和鎵，分別得到電解鐵(tfe含量99wt％)和含鎵陽極泥(含鎵0.12wt％)，將含鎵陽極泥進(jìn)行酸浸-萃取-電解處理，得到金屬鎵(ga含量99wt％)和第二尾渣。整個(gè)過程鐵回收率89％，釩回收率86％，鎵回收率82％。

實(shí)施例3

將提釩尾渣(tfe含量40wt％，v2o5含量4wt％，ga含量0.015wt％)和還原煤按照質(zhì)量比為100:25進(jìn)行混合成型處理得到混合球團(tuán)。將混合球團(tuán)進(jìn)行還原焙燒處理得到金屬化球團(tuán)，焙燒溫度1400℃，時(shí)間90min，金屬化球團(tuán)的金屬化率為95％。將金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選處理，得到含鎵鐵粉(含鎵0.045wt％)和富釩渣(v2o5含量8wt％)。將富釩渣與鈉鹽按照質(zhì)量比100:30混合后在空氣氣氛下進(jìn)行氧化鈉化焙燒得到水溶性釩酸鈉熟料(正五價(jià)釩占全釩的比例為96％)，氧化鈉化焙燒溫度為900℃，時(shí)間為1h，將水溶性釩酸鈉熟料進(jìn)行水浸-凈化-沉釩-煅燒后得到五氧化二釩(v2o5含量99.2wt％)和第一尾渣。將含鎵鐵粉擠壓成型制備含鎵鐵陽極，然后將含鎵鐵陽極在fe²⁺濃度30～50g/l，nh4cl130～170g/l，ph＝4～6的電解液中，于50～60℃，電流密度100～300a/m²條件下電解分離鐵和鎵，分別得到電解鐵(tfe含量99.4wt％)和含鎵陽極泥(含鎵0.15wt％)，將含鎵陽極泥進(jìn)行酸浸-萃取-電解處理，得到金屬鎵(ga含量99.2wt％)和第二尾渣。整個(gè)過程鐵回收率93％，釩回收率88％，鎵回收率88％。

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

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。