CN101503758A

CN101503758A - 钒矿氧化焙烧复合添加剂及钒矿焙烧方法

Info

Publication number: CN101503758A
Application number: CNA2009103011238A
Authority: CN
Inventors: 侯作义; 董鑫; 周万明
Original assignee: SHIYAN LUHUA STONE COAL RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: Hubei Huili New Energy Technology Co ltd
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2029-03-25
Also published as: CN101503758B

Abstract

一种钒矿氧化焙烧复合添加剂及钒矿焙烧方法，该添加剂是由粉碎成20－80目的四种粉料按质量百分比混合而成；碳酸钙粉30～95％；碳酸镁粉0～50％；氧化钙粉0～20％；硫酸钠粉0～50％；上述后三种粉料的添加量不同时为0。本发明制造成本低，对各种含钒矿石适应性好，焙烧转化率达85％以上，比现有添加剂高出20％以上，解决了现有的钒矿焙烧用添加剂成分单一，焙烧转化率低，污染环境，成本高等技术问题。对各种含钒矿石适应性好，能作为多种钒矿的焙烧添加剂。

Description

钒矿氧化焙烧复合添加剂及钒矿焙烧方法

技术领域

本发明涉及一种钒矿焙烧用添加剂，以及应用这种添加剂的钒矿焙烧方法。

背景技术

我国南方蕴藏着大量的含钒碳质页岩和含钒风化石。随着钒在冶金、化工、新能源等领域的广泛应用，开发含钒碳质页岩和含钒风化石矿产资源具有极大的经济和社会意义。有效提取碳质页岩和风化石中的钒，其关键的工艺是焙烧，将含钒碳质页岩和风化石中的非五价钒，尽可能多的转化为五价钒。而焙烧工艺中的添加剂可以提高非五价钒转化为五价钒的比率，是影响焙烧转化率的主要因素之一。

现有的添加剂为单一成分添加剂，一种添加剂大多只适用一种矿石，焙烧转化率大多在60％左右。有的添加剂，如含氯化钠的添加剂，在焙烧过程中产生有毒气体，如氯气，严重污染环境；有的添加剂，如碳酸钠，本身成本高，且矿渣含纳量高，对环境有污染，且存在转化率偏低等问题。

发明内容

本发明提供一种钒矿氧化焙烧复合添加剂，要解决现有的钒矿焙烧用添加剂成分单一，焙烧转化率低，污染环境，成本高的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

这种钒矿氧化焙烧复合添加剂，该添加剂是由粉碎成20-80目的四种粉料按质量百分比混合而成；

碳酸钙粉 30～95％；

碳酸镁粉 0～50％；

氧化钙粉 0～20％；

硫酸钠粉 0～50％；

上述后三种粉料的添加量不同时为0。

上述碳酸钙粉是工业级碳酸钙粉或者是苛化泥；

上述碳酸镁粉是工业级碳酸镁粉或者是白云石矿粉；

上述氧化钙粉是工业级氧化钙粉或者是石灰石矿粉；

上述硫酸钠粉是工业级硫酸钠粉、芒硝粉或芒硝渣。

这种钒矿氧化焙烧复合添加剂的钒矿焙烧方法的步骤如下：

步骤1、取用筛分后的含钒矿粉，添加占含钒矿粉质量百分比8％～20％的钒矿氧化焙烧复合添加剂，加入适量水，混合均匀，做成矿球；

步骤2、将矿球放入窑炉中焙烧，焙烧温度上升到850℃～900℃时，在830℃～910℃范围内保温3～6小时，关闭窑炉，矿料随炉冷却到200℃时取出；

步骤3、将焙烧后的矿球粉碎，取出矿粉后加入15％浓度硫酸溶液，加热煮沸后冷却到室温即可。

上述含钒矿粉为含钒碳质页岩、含钒风化石矿粉或由含钒风化石矿粉与石煤矿粉混合而成。

上述筛分后的矿粉细度可为60～80目。

上述步骤1中矿球直径可为20～45mm。

本发明在焙烧过程中的主要化学反应式为：

(1)、V₂O₅+CaCO₃＝Ca(VO₃)₂+CO₂↑；

(2)、V₂O₅+Na₂SO₄＝2NaVO₃+1/2SO₂↑；

(3)、V₂O₅+MgCO₃＝Mg(VO₃)₂+CO₂↑。

本发明的有益效果如下：

1、制造成本低，提高了钒冶炼的经济效益。本发明为降低本复合添加剂生产成本，选用化工企业的“废渣”和原矿石来获取所需成分：用制碱企业的“废渣”苛化泥取其中的碳酸钙；用石灰石取其中的氧化钙；用白云石取其中的碳酸镁、碳酸钙；用芒硝或芒硝渣取其中的硫酸钠。以上这四种材料中，苛化泥为制碱企业的废渣，因其碱性强对环境有较大的危害，制碱企业还得采取严格的防渗措施妥为保存，保存好苛化泥不使其危害环境，是制碱企业很头疼的一件事。因此，制碱企业可以全无偿供应苛化泥。芒硝渣也是工业废料，每吨购买价仅需20元左右。石灰石和白云石在我国大多数地区都有矿藏，可以就地取材。开采费用大多每吨30元左右。由此可见，上述四种原料价格低廉，使本发明的复合添加剂的制选成本大大低于其它现有添加剂，且是废物利用，有利于环境保护，可形成循环经济。

2、转化率达85％以上，比现有添加剂高出20％以上。本发明的复合添加剂能促进焙烧焙烧过程中的氧化反应充分进行，其中的钠离子、钙离子和镁离子均可以与含钒矿石中的钒离子结合，尽可能多地将非五价钒转化成五价钒，故转化率可达85％以上。

3、对各种含钒矿石适应性好，能作为多种钒矿的焙烧添加剂。

4、大幅减少废水、废渣、废气的三废污染，无氯气产生，矿渣含纳量低，污水、烟气排放达到国家标准，矿渣可综合利用，如生产标准砖等。

具体实施方式

实施例一：

钒矿氧化焙烧复合添加剂的成分及比例为：苛化泥50％，芒硝粉35％，石灰石矿粉3％，白云石矿粉12％，该成分比为质量百分比(以下叙述中的百分比均为质量百分比)。

含钒矿粉为风化石和石煤混合矿粉，其中80％风化石矿粉，20％石煤矿粉，用碱熔法测得其含钒量以V₂O₅计为1.42％。

实验步骤：步骤1、取用60目筛分后的含钒矿粉100g，取复合添加剂10g；加入适量的水，混合均匀，做成直径为20～30mm的矿球。

步骤2、将矿球放入马沸炉中焙烧，焙烧温度上升到850℃时，在830℃～850℃范围内保温3小时。关闭马沸炉，矿料随炉冷却到500℃左右取出。

步骤3、将焙烧后的矿球粉碎，取矿粉1.005g于锥形瓶中，加入15％浓度硫酸溶液50ml，加热煮沸后冷却到室温，测得其转化率为88.4％。

实施例二：

钒矿氧化焙烧复合添加剂的成分及比例为：工业级碳酸钙粉70％、工业级硫酸钠粉17％、工业级氧化钙粉10％、工业级碳酸镁粉3％。

含钒矿粉采用石煤矿粉，用碱熔化法测得其含钒量以V₂O₅计为1.2％。

实验步骤：步骤1、取用60目筛分后的含钒矿粉100g，加入复合添加剂8g；加入适量水混合均匀，做成直径为20～30mm的矿球。

步骤2、(同实施例一)

步骤3、将焙烧后的矿球粉碎，取矿粉1.20g于锥形瓶中，加入15％浓度硫酸溶液50ml，加热煮沸后，冷却到室温，测得其转化率为88.1％。

实施例三：

钒矿氧化焙烧复合添加剂的成分及比例为：苛化泥70％，芒硝粉5％，石灰石矿粉5％，白云石矿粉20％。

含钒矿粉：采用风化石矿粉，用碱熔法测得其含钒量以V₂O₅计为1.75％。

实验步骤：

步骤1、取用60目筛分后的含钒矿粉100g，加入复合添加剂10g，加入适量水混合均匀，做成直径为20～30mm的矿球。

步骤2、(同实施例一)

步骤3、将焙烧后的矿球粉碎，取矿粉1.00g与锥形瓶中，加入15％浓度硫酸溶液50ml，加热煮沸后，冷却到室温，测得其转化率为85.4％。

实施例四：

钒矿氧化焙烧复合添加剂的成分及比例为：苛化泥80％，芒硝渣10％，石灰石矿粉3％，白云石矿粉7％。

含钒矿粉：矿粉为风化石矿粉和石煤矿粉的混合矿粉，其中风化石矿粉50％，石煤矿粉50％，用碱熔法测得其含钒量以V₂O₅计为1.38％。

实验步骤：

步骤1、取用60目筛分后的含钒矿粉100g，加入复合添加剂10g；加入适量的水，混合均匀，做成直径为20～30mm的矿球。

步骤2、(同实施例一)

步骤3、将焙烧后的矿球粉碎，取矿粉1.08g于锥形瓶中，加入15％浓度硫酸溶液50ml，加热煮沸，冷却到室温后，测得其转化率为86％。

本钒矿氧化焙烧复合添加剂的其它配比如下：

实施例	碳酸钙粉或苛化泥(％)	碳酸镁粉或白云石矿粉(％)	氧化钙粉或石灰石矿粉(％)	硫酸钠粉或芒硝粉(％)
实施例	碳酸钙粉或苛化泥(％)	碳酸镁粉或白云石矿粉(％)	氧化钙粉或石灰石矿粉(％)	硫酸钠粉或芒硝粉(％)	实施例5	30	0	20	50
实施例6	35	5	15	45	实施例5	30	0	20	50
实施例6	35	5	15	45	实施例7	40	10	10	40
实施例8	45	15	5	35	实施例7	40	10	10	40
实施例8	45	15	5	35	实施例9	50	20	0	30
实施例10	55	19	1	25	实施例9	50	20	0	30
实施例10	55	19	1	25	实施例11	60	18	2	20
实施例12	65	15	4	16	实施例11	60	18	2	20
实施例12	65	15	4	16	实施例13	75	6	9	10
实施例14	90	0	0	10	实施例13	75	6	9	10
实施例14	90	0	0	10	实施例15	95	5	0	0
实施例16	70	20	10	0	实施例15	95	5	0	0
实施例16	70	20	10	0	实施例17	70	10	0	20

上述各实施例中焙烧的含钒矿粉，都进行了浸出实验，其浸出率均在85％以上。对比现有和其他添加剂，本复合添加剂能使浸出率提高20％以上。

为确认本复合添加剂的焙烧效果并检测焙烧过程中废气及生产过程污水、矿渣的影响，使用该添加剂进行了中间性生产实验。实验用焙烧炉为具有燃烧室、焙烧室、保温室分段的立式炉，焙烧室的底面积为3M²，中间性生产实验过程中对转化率和浸出率也都在85％以上。

中间性生产实验过程中对废气、污水、矿渣的综合利用检测结果分别如下。

1、对立式焙烧炉排气筒废气检测：

采样频次：检测3天，每天4次，每次采样时间氯气为60分钟/次，其他气体为15分钟/次。

检测结果：

鉴别因子	排放浓度(mg/M³)	排放速率(kg/h)
鉴别因子	排放浓度(mg/M³)	排放速率(kg/h)	氯气	0.28	9.9×10^-4
氯化氧	0.89	3.2×10^-4	氯气	0.28	9.9×10^-4
氯化氧	0.89	3.2×10^-4	二氧化硫	70	——
氮氧化物	90	——	二氧化硫	70	——
氮氧化物	90	——	二氧化碳	500	——

该炉上述废气排放浓度末超述GB6287-1996《大气污染物综合排放标准》规定的限值废气属于达标排放。

2、对生产过程中工业循环水和处理后排水的检测

系统频次：检测3天，每天3次，

检测结果：

经处理后的排水样品所监别各因子的浓度值应该GB8978-1996《污水综合标准》表1及表4二级标准的限值、污水属于达标排放。

3、对矿渣的制砖的质量检验：

检验频次：两个批次。

检验结果：

序号	检测项目	计量单位	标准要求	实测结果	单项评定
序号	检测项目	计量单位	标准要求	实测结果	单项评定	1	强度等级	级	≥MU19＝0	MU10	合格
1.1	抗折强度	——	——	——	合格	1	强度等级	级	≥MU19＝0	MU10	合格
1.1	抗折强度	——	——	——	合格	1.1.1	平均值	MPa	≥2.5	2.7	合格
1.1.2	最小值	MPa	≥2.0	2.1	合格	1.1.1	平均值	MPa	≥2.5	2.7	合格
1.1.2	最小值	MPa	≥2.0	2.1	合格	1.2	抗压强度	——	——	——	合格
1.2.1	平均值	MPa	≥10.0	13.1	合格	1.2	抗压强度	——	——	——	合格
1.2.1	平均值	MPa	≥10.0	13.1	合格	1.2.2	最小值	MPa	≥8.0	11.9	合格

Claims

【权利要求1】一种钒矿氧化焙烧复合添加剂，其特征在于：该添加剂是由粉碎成20-80目的四种粉料按质量百分比混合而成；

碳酸钙粉          30～95％；

碳酸镁粉          0～50％；

氧化钙粉          0～20％；

硫酸钠粉          0～50％；

上述后三种粉料的添加量不同时为0。
【权利要求2】根据权利要求1所述的钒矿氧化焙烧复合添加剂，其特征在于：

上述碳酸钙粉是工业级碳酸钙粉或者是苛化泥；

上述碳酸镁粉是工业级碳酸镁粉或者是白云石矿粉；

上述氧化钙粉是工业级氧化钙粉或者是石灰石矿粉；

上述硫酸钠粉是工业级硫酸钠粉、芒硝粉或芒硝渣。
【权利要求3】一种应用权利要求1或2所述钒矿氧化焙烧复合添加剂的钒矿焙烧方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、取用筛分后的含钒矿粉，添加占含钒矿粉质量百分比8％～20％的钒矿氧化焙烧复合添加剂，加入适量水，混合均匀，做成矿球；

步骤2、将矿球放入窑炉中焙烧，焙烧温度上升到850℃～900℃时，在830℃～910℃范围内保温3～6小时，关闭窑炉，矿料随炉冷却到200℃时取出；

步骤3、将焙烧后的矿球粉碎，取出矿粉后加入15％浓度硫酸溶液，加热煮沸后冷却到室温即可。
【权利要求4】根据权利要求3所述的钒矿焙烧方法，其特征在于：上述含钒矿粉为含钒碳质页岩、含钒风化石矿粉或由含钒风化石矿粉与石煤矿粉混合而成。
【权利要求5】根据权利要求3所述的钒矿焙烧方法，其特征在于：上述筛分后的矿粉细度为60～80目。
【权利要求6】根据权利要求3所述的钒矿焙烧方法，其特征在于：上述步骤1中矿球直径为20～45mm。