Co-recovery of iron, chromium, and vanadium from vanadium tailings by semi-molten reduction–magnetic separation process

ABSTRACT

A co-recovery process used to extract iron, chromium, and vanadium in the form of chromium–vanadium-bearing metallic iron from vanadium tailings via a semi-molten reduction-magnetic separation method was investigated. The effects of the reductant (carbon) dosage, temperature, and time on the recovery rates of iron, chromium, and vanadium were studied. The phase compositions, microstructures, and micro-constitutions of the reduced samples, products, and byproducts were analysed using X-ray powder diffraction, SEM and EDS. As the reduction temperature increased, the recovery of iron, chromium, and vanadium improved. When the carbon dosage was increased from 8 to 11%, the recovery enhanced; however, the recovery deteriorated with carbon dosage of over 11%. Under optimum conditions, two products were obtained, namely a primary product consisting of chromium–vanadium-bearing metallic iron, where the recovery rates of iron, chromium, and vanadium were over 98, 82, and 65%, respectively, and a byproduct consisting of titanium-bearing slag, where the titanium yield was approximately 68%. The co-recovery process exerts a significant influence on the recovery of valuable metals and the minimisation of hazardous materials for clean utilisation of vanadium tailings.

RÉSUMÉ

On a examiné un processus de co-récupération utilisé pour extraire le fer, le chrome et le vanadium sous forme de fer métallique porteur de chrome et de vanadium, à partir de résidus de vanadium par une méthode de réduction et séparation magnétique à l’état semi-fondu. On a étudié l’effet du dosage de l’agent de réduction (carbone), de la température, et de la durée sur les taux de récupération du fer, du chrome et du vanadium. On a analysé la composition des phases, les microstructures, et les micro-constitutions des échantillons réduits, des produits et des sous-produits en utilisant les techniques de XRD, de SEM, et d’EDS. Avec l’augmentation de la température de réduction, la récupération du fer, du chrome et du vanadium s’améliorait. Lorsqu’on augmentait le dosage du carbone de 8% à 11%, la récupération augmentait; cependant, la récupération se détériorait avec un dosage de carbone au-delà de 11%. En conditions optimales, on a obtenu deux produits, soit un produit primaire consistant de fer métallique porteur de chrome et de vanadium, où les taux de récupération du fer, du chrome et du vanadium étaient au-dessus de 98%, de 82%, et de 65%, respectivement, et un sous-produit consistant de scories contenant du titane, où le rendement de titane était approximativement de 68%. Le procédé de co-récupération exerçait une influence significative sur la récupération des métaux de valeur et la minimisation des matières dangereuses pour une utilisation propre des résidus de vanadium.

KEYWORDS:

• Vanadium tailings
• solid waste
• reduction
• semi-molten
• separation

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Notes on contributors

Junyi Xiang is a Ph.D student of College of Materials Science and Engineering, Chongqing University.

Qingyun Huang is an assistant professor of College of Metallurgy and Materials Engineering, Chongqing University of Science and Technology.

Wei Lv is a Ph.D student of College of Materials Science and Engineering, Chongqing University.

Guishang Pei is a master student of College of Materials Science and Engineering, Chongqing University.

XueWei Lv is a professor of College of Materials Science and Engineering, Chongqing University.

Songli Liu is a professor of College of Mechanical and Electrical Engineering, Yangtze Normal University.

Additional information

Funding

This work was supported by the Natural Science Foundation of China [grant numbers 51404047 and 51234010] and the Basic and Frontier Research Program of Chongqing [grant number cstc2014jcyjA50011].