CN101717867B - 一种利用富氧焙烧提取钒的装置及提取钒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用富氧焙烧提取钒的装置及提取钒的方法，炉体左侧分别与螺旋给料机、喷嘴连接，炉体内连接反应塔，炉体与炉膛连接，炉膛连接螺旋排料机，烟气出口与烟道连接，烟道顶部连接灰尘收集器，炉膛设排钒出口，喷嘴连接富氧阀门，炉膛与低压工业纯氧接口连接，步骤：将含钒物料破碎成粉状，含水量≤1％；将原料与富氧空气混合通过喷嘴喷入反应塔内，焙烧，物料在反应塔内停留时间为1秒以上，炉膛内停留时间为1秒以上；螺旋排料机的推动作用下继续焙烧，并从炉子底端排出炉外。设备生产能力大，烟气量小、焙烧过程自热，无须添加剂，金属回收率高，环境无污染、成本低，广泛用于冶金工业。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用富氧焙烧提取钒的装置及提取钒的方法。
背景技术
含钒物料焙烧的目的在于将钒矿中低价钒氧化为可溶的五价钒。对含钒石煤而言，由于其在形成过程中的外界还原性环境导致石煤中只有V(III)和V(IV)存在，并且V(III)占了绝大部分。V(III)与Al(III)的离子半径大小和电负性相近，配位数相同，致使V(III)为主取代部分Al(III)，进入六次配位的铝氧八面体结构中，或低价钒以类质同像形式存在于矿石的硅氧四面体结构中，结合坚固。因此，只有破坏矿石结构，才有可能将矿石中的低价钒氧化为五价钒V(V)。
现有技术提取钒的方法之一是钠化焙烧，该方法是采用钠化添加剂帮助钒的氧化并使其转化为可溶性的盐。钠化添加剂(如食盐、芒硝、纯碱等)在高温下分解为Na2O，使钒转变为xNa2Oy·V2O5，以便溶于水和酸中。由于钠化焙烧过程需要消耗大量的盐，同时有可能产生大量HCl、Cl2等有毒气体，严重污染环境，加之钒的转化率低使得这一方法逐渐退出历史舞台。
现有技术提取钒的方法之二是钙化焙烧，该方法有别于钠化焙烧之处是它将石灰或石灰石或其他钙化合物按一定比例添加到钒矿中，使矿石中的钒氧化并生成难溶的钒酸钙，达到与其他杂质分离的目的。但该方法及工艺存在原料适应性差，限制了其推广应用。
现有技术提取钒的方法之三是无盐焙烧工艺，即在高温下通过空气中的氧直接将三价钒氧化为酸可溶的五价钒备受到人们的关注。但现有回转窑焙烧工艺存在能耗高、产能低、环境污染严重等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，工艺合理，自动化程度高、绿色环保、高效节能，对含钒物料用富氧闪速焙烧，能在同一反应器中完成脱碳、脱硫和低价钒向高价钒氧化的一种利用富氧焙烧提取钒的装置。
本发明的另一目的在于提供所述装置提炼钒的方法。
为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的：一种利用富氧焙烧提取钒的装置由螺旋给料机、喷嘴、反应塔、炉膛、螺旋排料机、烟道组成，本发明的特殊之处在于炉体的左侧上部分别与螺旋给料机、喷嘴连接，炉体的内腔连接一个反应塔，炉体与炉膛连接，炉膛上连接一台螺旋排料机，炉膛的烟气出口与烟道连接，上述烟道上分别连接有笫一阀门、第二阀门、笫三阀门，烟道的顶部连接一个灰尘收集器，炉膛右侧底部设置有一个排钒出口，上述喷嘴上连接富氧阀门，上述炉膛一侧与低压工业纯氧接口连接，炉膛的焙烧料经排钒出口(10)排到装料箱。
所述喷嘴的进口与螺旋给料机的出口连接，导料管的内腔连接一个推料杆，导料管的外侧连接有一个旋风斗，旋风斗上开有旋风进口，旋风斗上端分别与螺纹密封口和导料管升降架连接。
一种所述提炼钒的方法，按下述步骤进行：
1)将含钒物料破碎成粉状，粉状粒度为60目-400目，干燥至水分含量≤1％；
2)将步骤1)中预处理好的原料与富氧空气混合通过喷嘴喷入反应塔内，在同一反应器内完成脱碳、脱硫和低价钒向高价钒的氧化，其焙烧温度为520℃-980℃条件下进行焙烧；
3)向炉内通入富氧空气，以保证炉内氧化性气氛；
4)富氧空气浓度为21％-99.9％O2，氧料比为220-300Nm3/t；
5)物料在反应塔内停留时间为1秒-30秒，在炉膛内停留时间为30分钟～200分钟；
6)、在螺旋排料机的推动作用下继续焙烧，焙烧温度为520℃-980℃，并从炉子底部排出炉外。
7)低价钒向高价钒(V)的氧化转化率是指焙烧产物中五价钒量占总钒量的百分比不低于90％。
一种所述提炼钒的方法，按下述步骤进行：
1)将含钒物料破碎成粉状，粉状粒度为70目-380目，干燥至水分含量≤1％；
2)将步骤1)中预处理好的原料与富氧空气混合通过喷嘴喷入反应塔内，在同一反应器内完成脱碳、脱硫和低价钒向高价钒的氧化，其焙烧温度为550℃-950℃条件下进行焙烧；
3)向炉内通入富氧空气，以保证炉内氧化性气氛；
4)富氧空气浓度为25％-99.9％O2，氧料比为220-300Nm3/t；
5)物料在反应塔内停留时间为3秒-25秒，在炉膛内停留时间为30分钟～180分钟；
6)、在螺旋搅拌机的推动作用下继续焙烧(520℃-980℃)，并从炉子底端排出炉外；
7)低价钒向高价钒(V)的氧化转化率是指焙烧产物中五价钒量占总钒量的百分比不低于90％。
所述含钒物料为石煤钒矿或炼钢转炉钒渣或其他需焙烧预处理的含钒矿石。
本发明与现有技术相比，结构简单，工艺合理，自动化程度高、绿色环保、高效节能，对含钒物料用富氧闪速焙烧，能在同一反应器中完成脱碳、脱硫和低价钒向高价钒氧化的过程，并具有以下特点：
1、含钒物料富氧焙烧工艺通过强化焙烧过程的气-固反应，较好解决了现有焙烧方法钒氧转率低之不足；
2、富氧的应用，加快了反应速率，设备产能大为提高；
3、采用富氧焙烧工艺可实现过程自热，能量消耗大大减少；
4、采用石煤富氧焙烧装置，较好解决了现有焙烧方法污染严重的问题。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为图1喷嘴放大结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明内容作进一步说明：
参照图1所示，一种利用富氧焙烧提取钒的装置由螺旋给料机1、喷嘴2、反应塔5、炉膛11、螺旋排料机7、烟道15组成，炉体6的左侧上部分别与螺旋给料机1、喷嘴3连接，炉体6的内腔连接一个反应塔5、炉膛11、一台螺旋排料机7，炉膛11的烟气出口与烟道15连接，上述烟道15上分别连接有冷却水进口12、冷却水出口14，烟道15的顶部连接一个灰尘收集器13，炉膛11右侧底部设置有一个排钒出口10，上述喷嘴3上连接富氧阀门4，上述炉膛11一侧与低压工业纯氧接口8连接，炉膛11的焙烧料经排钒出口10排到装料箱9。
图2所示，喷嘴3的进口16与螺旋给料机1的出口连接，导料管17的内腔连接一个推料杆18，导料管17的外侧连接有一个旋风斗19，旋风斗19上开有旋风进口20，旋风斗19上端分别与螺纹密封口21和导料管升降架22连接。
实施例1
一种所述装置提炼钒的方法，按下述步骤进行：
1)将含钒物料破碎成粉状，粉状粒度为60目-400目，干燥至水分含量≤1％；
2)将步骤1)中预处理好的原料与富氧空气混合通过喷嘴喷入反应塔内，在同一反应器内完成脱碳、脱硫和低价钒向高价钒的氧化，其焙烧温度为520℃-980℃条件下进行焙烧；
3)向炉内通入富氧空气，以保证炉内氧化性气氛；
4)富氧空气浓度为21％-99.9％O2，氧料比为220-300Nm3/t；
5)物料在反应塔内停留时间为1秒-30秒，在炉膛内停留时间为30分钟～200分钟；
6)、在螺旋排料机的推动作用下继续焙烧，焙烧温度为520℃-980℃，并从炉子底端排出炉外；
7)低价钒向高价钒(V)的氧化转化率是指焙烧产物中五价钒量占总钒量的百分比不低于90％。
将干燥的含钒物料与富氧空气一起喷入反应塔内进行闪速焙烧，在反应器中完成脱碳、脱硫和低价钒向高价钒(V)氧化的全过程，并在反应塔不同高度通入低压工业纯氧，以保证炉内氧化性气氛。从反应塔自上而下落入炉膛中的含钒物料，在螺旋搅拌机7的推动作用下继续焙烧，并从炉子底端排出炉外。
实施例2
一种所述装置提炼钒的方法，按下述步骤进行：
1)将含钒物料破碎成粉状，粉状粒度为70目-380目，干燥至水分含量≤1％；
2)将步骤1)中预处理好的原料与富氧空气混合通过喷嘴喷入反应塔内，在同一反应器内完成脱碳、脱硫和低价钒向高价钒的氧化，其焙烧温度为550℃-950℃条件下进行焙烧；
3)向炉内通入富氧空气，以保证炉内氧化性气氛；
4)富氧空气浓度为25％-99.9％O2，氧料比为220-300Nm3/t；
5)物料在反应塔内停留时间为3秒-25秒，在炉膛内停留时间为30分钟～180分钟；
6)、在螺旋搅拌机的推动作用下继续焙烧(520℃-980℃)，并从炉子底端排出炉外；
7)低价钒向高价钒(V)的氧化转化率是指焙烧产物中五价钒量占总钒量的百分比不低于90％。
所述含钒物料为石煤钒矿或炼钢转炉钒渣或其他需焙烧预处理的含钒矿石。
实施例3
将含钒0.66％的石煤钒矿破碎至325目进行干燥，然后将干燥至水分含量≤1％的矿粉经螺旋给料机1与含氧99％的富氧空气混合后通过喷嘴3喷入反应塔5内，在钒矿与富氧空气高效混合的条件下进行脱碳、脱硫和低价钒向高价钒V的氧化过程，控制反应塔温度为550℃，炉膛温度为850℃，在反应塔5底部通过低压工业纯氧接口8通入低压工业纯氧，以维持炉内氧化性气氛，从反应塔5自上而下落入炉膛11中的含钒物料，在螺旋排料机7的推动作用下继续焙烧180分钟，并从炉子底端排出炉外，炉料经检测低价钒向高价钒V的氧化转化率为90.23％。
实施例4
含钒1.15％的石煤钒矿破碎至140目进行干燥，然后将干燥至水分含量≤1％的矿粉经螺旋给料机1与含氧70％的富氧空气混合后通过喷嘴3喷入反应塔5内，在钒矿与富氧空气高效混合的条件下进行脱碳、脱硫和低价钒向高价钒V的氧化过程，控制反应塔5温度为550℃，炉膛温度为900℃，在反应塔5底部通过低压工业纯氧接口8通入低压工业纯氧，以维持炉内氧化性气氛，从反应塔5自上而下落入炉膛11中的含钒物料，在螺旋排料机7的推动作用下继续焙烧120分钟，并从炉子底端排出炉外，炉料经检测低价钒向高价钒V的氧化转化率为92.18％。
实施例5
将含钒1.53％的石煤钒矿破碎至200目进行干燥，然后将干燥至水分含量≤1％的矿粉经螺旋给料机1与含氧90％的富氧空气混合后通过喷嘴3喷入反应塔5内，在钒矿与富氧空气高效混合的条件下进行脱碳、脱硫和低价钒向高价钒V的氧化过程，控制反应塔5温度为550℃，炉膛7温度为850℃，在反应塔5底部通过低压工业纯氧接口8通入低压工业纯氧，以维持炉内氧化性气氛，从反应塔自上而下落入炉膛11中的含钒物料，在螺旋排料机7的推动作用下继续焙烧30分钟，并从炉子底端排出炉外，炉料经检测低价钒向高价钒V的氧化转化率为95.21％。
Claims (5)
1.一种利用富氧焙烧提取钒的装置，该装置由螺旋给料机(1)、喷嘴(3)、反应塔(5)、炉膛(11)、螺旋排料机(7)、烟道(15)组成，其特征在于炉体(6)的左侧上部分别与螺旋给料机(1)、喷嘴(3)连接，炉体(6)的内腔连接一个反应塔(5)，炉体(6)与炉膛(11)连接，炉膛(11)上连接一台螺旋排料机(7)，炉膛(11))的烟气出口与烟道(15)连接，上述烟道(15)上分别连接有冷却水进口(12)、冷却水出口(14)，烟道(15)的顶部连接一个灰尘收集器(13)，炉膛(11)右侧底部设置有一个排钒出口(10)，上述喷嘴(3)上连接富氧阀门(4)，上述炉膛(11)一侧与低压工业纯氧接口(8)连接，炉膛(11)的焙烧料经排钒出口(10)排到装料箱(9)，炉体(6)左侧上、下各有一个减速电机(2)。
2.根据权利要求1所述利用富氧焙烧提取钒的装置，其特征在于所述喷嘴(3)的进口(16)与螺旋给料机(1)的出口连接，导料管(17)的内腔连接一个推料杆(18)，导料管(17)的外侧连接有一个旋风斗(19)，旋风斗(19)上开有旋风进口(20)，旋风斗(19)上端分别与螺纹密封口(21)和导料管升降架(22)连接。
3.一种如权利要求1所述装置提炼钒的方法，按下述步骤进行：
1)将含钒物料破碎成粉状，粉状粒度为60目-400目，干燥至水分含量≤1％；
2)将步骤1)中预处理好的原料与富氧空气混合通过喷嘴喷入反应塔内，在同一反应器内完成脱碳、脱硫和低价钒向高价钒(V)的氧化，其焙烧温度为520℃-980℃条件下进行焙烧；
3)向炉内通入富氧空气，以保证炉内氧化性气氛；
4)富氧空气浓度为21％～99.9％O2，氧料比为220-300Nm3/t；
5)物料在反应塔内停留时间为1秒～30秒，在炉膛内停留时间为30分钟～200分钟；
6)、在螺旋排料机的推动作用下继续焙烧，焙烧温度为520℃-980℃，并从炉子底端排出炉外；
7)、低价钒向高价钒(V)的氧化转化率是指焙烧产物中五价钒量占总钒量的百分比不低于90％。
4.根据权利要求3所述提炼钒的方法，按下述步骤进行：
1)、将含钒物料破碎成粉状，粉状粒度为70目-380目，干燥至水分含量≤1％；
2)、将步骤1)中预处理好的原料与富氧空气混合通过喷嘴喷入反应塔内，在同一反应器内完成脱碳、脱硫和低价钒向高价钒(V)的氧化，其焙烧温度为550℃-950℃条件下进行焙烧；
3)、向炉内通入纯氧，以保证炉内氧化性气氛；
4)、富氧空气浓度为25％-99.9％O2，氧料比为220-300Nm3/t；
5)、物料在反应塔内停留时间为3秒-25秒，在炉膛内停留时间为30分钟～180分钟；
6)、在螺旋排料机的推动作用下继续焙烧，焙烧温度为520℃-980℃，并从炉子底端排出炉外；
7)、低价钒向高价钒(V)的氧化转化率是指焙烧产物中五价钒量占总钒量的百分比不低于90％。
5.根据权利要求3或4所述提炼钒的方法，其特征在于所述含钒物料为石煤钒矿或炼钢转炉钒渣或其他需焙烧预处理的含钒矿石。
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