CN102242274B

CN102242274B - 钒渣焙烧生产五氧化二钒的方法

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Publication number: CN102242274B
Application number: CN201110197357XA
Authority: CN
Inventors: 李秀雷; 马瑞峰; 张喜水; 李敏; 豆长宏; 沈国军; 梁喜武; 张晓峰; 李国东; 唐仕超; 张国杰
Original assignee: Hebei Iron and Steel Group Co Ltd Chengde Branch
Current assignee: Hebei Iron and Steel Co Ltd; Hebei Iron and Steel Group Co Ltd Chengde Branch
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2031-07-14
Also published as: CN102242274A

Abstract

本发明公开了一种钒渣焙烧生产五氧化二钒的方法，其根据钒渣含钒量及杂质量的不同确定附加剂的加入量，并进一步优化附加剂配比参数，便于后续工序的处理。本方法采取调整盐、碱的配比，降低SiO₂、Fe对熟料转化率的影响；当SiO₂含量增高时减少碱的加入量，提高盐的加入量；将对减少硅酸钠生成、增加钒酸钠的生成有益，针对钒渣含硅、含铁高进行优化附加剂配比参数。本方法有针对性的提出适合高硅高铁钒渣焙烧方法及相应的附加剂配比，极大的提高熟料转化率，产品产量提高显著，钒渣单耗降低明显。

Description

钒渣焙烧生产五氧化二钒的方法

技术领域

本发明涉及一种钒渣氧化钠化焙烧工艺，尤其是一种高硅、高铁钒渣焙烧生产五氧化二钒的方法。

背景技术

目前钒渣焙烧主要是采用氧化钠化焙烧、水浸提钒工艺生产五氧化二钒。钒渣氧化钠化焙烧附加剂主要是工业盐、纯碱。钒渣品位偏低，硅、铁含量较高的钒渣焙烧温度不宜控制，转化率波动幅度大。现有的钒渣附加剂配比主要是根据钒渣含钒及杂质含量调整，根据进厂中钒渣品位数据确定附加剂的加入量，铁和二氧化硅含量波动较大时调整盐碱配比。生产实践证明当钒渣中二氧化硅含量超过23%时，焙烧转化率下降幅度明显，钒渣中二氧化硅是重要组成部分，而且也是钒渣的有害成分之一。随着SiO₂含量的增高，渣中尖晶石结构不完整，颗粒细，不利钒的提取，钒收率偏低，SiO₂在焙烧过程中易与附加剂生成低熔玻璃质，炉料过早出现液相，炉料发粘，结块，大窑结圈，阻碍了钒的氧化和可溶性钒酸钠的生成。钒渣中的金属铁是目前影响钒渣焙烧的主要因素，金属铁在钒前优先氧化分解，产生大量的热量，造成预热带温度过高，预热带易形成亮圈，炉料易凝结成小球，严重影响转化率，转化率一般在77～80%。

综上，现有的钒渣焙烧方法仅局限于钒渣品位高、含硅、铁量低焙烧方法，因此开发一种含硅、含铁高的钒渣焙烧方法是有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种含硅、含铁高的钒渣焙烧生产五氧化二钒的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其在钒渣中加入附加剂，混合均匀后在回转窑进行氧化钠化焙烧；所述的附加剂为碳酸钠和氯化钠的混合物；

所述的钒渣中含钒量为5.0～5.4wt%、含硅量为26～28wt%以及含铁量为23～25wt%时，附加剂苏打比控制在1.1～1.15、盐取代系数14%～16%；

所述的钒渣中含钒量为5.4～5.8wt%、含硅量为23～26wt%以及含铁量为21～23wt%时，附加剂中苏打比控制在1.15～1.2、盐取代系数12%～14%；

所述的钒渣中含钒量为5.8～6.2wt%、含硅量为20～23wt%以及含铁量为19～21wt%时，附加剂中苏打比控制在1.2～1.25、盐取代系数10%～12%。

本发明判断窑况好坏，主要是通过观察炉料在火焰下是否有较好的粘性翻动，附加剂分解出的气体是否较多，在翻动过程中炉料表面略显暗红色，回转窑在转动过程窑壁带起的炉料呈现小翻动，并附有少量的大料块，炉料一进入冷却带就自行粉碎，炉料疏松，呈现出海绵状来判断窑况的好坏；

所述的钒渣中含钒量为5.0～5.4wt%、含硅量为26～28wt%以及含铁量为23～25wt%时，回转窑预热带首端温度控制在330～350℃ ,烧成带最高温度控制在 820～840℃, 冷却带温度控制在550～620℃熟料立即出窑；

所述的钒渣中含钒量为5.4～5.8wt%、含硅量为23～26wt%以及含铁量为21～23wt%时，回转窑预热带首端温度控制在340～360℃、烧成带最高温度控制在 820～840℃，冷却带温度控制在550～620℃熟料立即出窑；

所述的钒渣中含钒量为5.8～6.2wt%、含硅量为20～23wt%以及含铁量为19～21wt%时，回转窑预热带首端温度控制在360～380℃ 烧成带最高温度控制在 830～850℃，冷却带温度控制在550～620℃熟料立即出窑。当钒渣钒含量不变，SiO₂、Fe含量变化时，苏打比不变，盐取代系数调整。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采取调整盐、碱的配比，降低SiO₂、Fe对熟料转化率的影响；当SiO₂含量增高时减少碱的加入量，提高盐的加入量；将对减少硅酸钠生成、增加钒酸钠的生成有益，针对钒渣含硅、含铁高进行优化附加剂配比参数。本发明有针对性的提出适合高硅高铁钒渣焙烧方法及相应的附加剂配比，极大的提高熟料转化率，产品产量提高显著，钒渣单耗降低明显。

尤其是通过控制回转窑预热带首端温度、烧成带最高温度和冷却带温度，冷却带长度变短烧成带长度增加，增加炉料在烧成带的反应时间，保证了钒的氧化和钒酸钠的生成所需的条件，防止司窑工因不易控制温度而形成拳头大球料出现，延长氧化反应时间，有效地防止炉料过烧、局部温度过高，避免预热带形成二段温度。转化率提高幅度明显，实施后转化率提高1个百分点；从而达到提高钒收率，降低单位成本的目的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的流程结构示意图。

具体实施方式

钒渣焙烧反应原理如下：炉料在预热分解带主要发生附加剂开始分解及V₂O₅成盐反应，水分蒸发，正硅酸盐分解，FeO、低价氧化物的氧化，钒尖晶石分解成钒赤铁矿等变化。

预热带发生的反应主要是：

(1) Fe+1/2O₂→FeO

(2) 2Fe+1/2O₂→Fe₂O₃

(3) 2FeO.SiO₂+ 1/2O₂ → Fe₂O₃·SiO₂。

烧成带发生的反应主要低价钒被氧化成五价钒，附加剂大量分解和钒酸钠的生成等反应，这些反应是在气、液、固三相中进行的，这是炉料在窑内反应好坏的关健。烧成带发生的反应主要是尖晶石氧化分解，五氧化二钒与钠盐反应生成溶于水的钒酸钠.反应原理如下：

（1）Fe₂O₃. V₂O₅→ Fe₂O₃+ V₂O₅

（2）V₂O₅+Na₂CO₃→ 2 NaVO₃+CO₂↑

（3）V₂O₅+2NaCl+H₂O →2 NaVO₃+2HCl↑。

目前回转窑的烧成带最高温度基本控制在860-870℃，实践发现当炉料在烧成带温度达到860℃以后，炉料出现大翻动，被窑体带起的高度比较高，窑砖不挂料，炉料滑动厉害，球料不断出现。

本钒渣焙烧生产五氧化二钒的方法将不同成分的精渣（钒渣）与纯碱（碳酸钠、苏打）、工业盐（氯化钠）按一定比例加入并混合均匀，主要是根据钒渣含钒量及杂质中硅、铁含量确定附加的的加入量，由于钒渣成分及附加剂的加入量变化，回转窑氧化钠化焙烧温度控制范围也在变化，含钒量5.0～5.4wwt%、含硅量26～28wt%、含铁量23～25wt%的精渣加入附加剂，附加剂苏打比控制在1.1～1.15、盐取代系数14～16%；混合均匀后在回转窑进行氧化钠化焙烧，回转窑预热带首端温度控制在330～350℃ ,烧成带最高温度控制在 820～840℃, 冷却带温度控制在550～620℃熟料立即出窑。含钒量5.4～5.8wt%、含硅量23～26wt%、含铁量21～23wt%的精渣加入附加剂，附加剂中苏打比控制在1.15～1.2、盐取代系数12～14%；混合均匀后在回转窑进行氧化钠化焙烧，回转窑预热带首端温度控制在340～360℃ ，烧成带最高温度控制在830～840℃ 冷却带温度控制在550～620℃熟料立即出窑。含钒量5.8～6.2wt%、含硅量20～23wt%、含铁量19～21wt%的精渣加入附加剂，附加剂中苏打比控制在1.2～1.25、盐取代系数10～12%；混合均匀后在回转窑进行氧化钠化焙烧，回转窑预热带首端温度控制在360～380℃ 烧成带最高温度控制在 830～850℃ 冷却带温度控制在550～620℃熟料立即出窑。所述附加剂的组成为：碳酸钠和氯化钠；附加剂的比例构成是通过钒渣中钒含量、苏打比和盐取代系数计算得出；苏打比为：附加剂总量与钒渣中五氧化二钒含量的质量比称之为苏打比（苏打比=附加剂总质量÷钒渣中五氧化二钒含量）；盐取代系数为：氯化钠占附加剂总质量的比例；附加剂中碳酸钠的实际加入量=附加剂总质量-氯化钠的加入量。

实施例1：图1所示，钒渣经破碎、球磨后与附加剂混合，然后在回转窑内培烧，最后浸出，即可得到五氧化二钒。

将含钒量5.3wt%、含硅量26wt%、含铁量23wt%的精渣加入附加剂，附加剂苏打比控制在1.1、盐取代系数15%，混合均匀后在回转窑进行氧化钠化焙烧，回转窑预热带首端温度控制在340℃ ,烧成带最高温度控制在840℃, 冷却带温度控制在 580℃熟料立即出窑。熟料转化率为81.05%。

实施例2：

将含钒量5.0wt%、含硅量27wt%、含铁量25wt%的精渣加入附加剂，附加剂苏打比控制在1.15、盐取代系数14%，混合均匀后在回转窑进行氧化钠化焙烧，回转窑预热带首端温度控制在330℃ ,烧成带最高温度控制在840℃, 冷却带温度控制在 620℃熟料立即出窑。熟料转化率为81.3%。

实施例3：

将含钒量5.4wt%、含硅量28wt%、含铁量24wt%的精渣加入附加剂，附加剂苏打比控制在1.13、盐取代系数15%，混合均匀后在回转窑进行氧化钠化焙烧，回转窑预热带首端温度控制在350℃ ,烧成带最高温度控制在820℃, 冷却带温度控制在 550℃熟料立即出窑。熟料转化率为81.1%。

实施例4：

将含钒量5.7wt%、含硅量24wt%、含铁量21wt%的精渣加入附加剂，附加剂中苏打比1.15、盐取代系数12%，混合均匀后在回转窑进行氧化钠化焙烧，回转窑预热带首端温度控制在350℃ ，烧成带最高温度控制在830℃ 冷却带温度控制在 580℃熟料立即出窑。熟料转化率为82.1%。

实施例5：

将含钒量5.8wt%、含硅量23wt%、含铁量23wt%的精渣加入附加剂，附加剂中苏打比1.2、盐取代系数13%，混合均匀后在回转窑进行氧化钠化焙烧，回转窑预热带首端温度控制在360℃ ，烧成带最高温度控制在840℃ 冷却带温度控制在 550℃熟料立即出窑。熟料转化率为82.4%。

实施例6：

将含钒量5.4wt%、含硅量26wt%、含铁量22wt%的精渣加入附加剂，附加剂中苏打比1.17、盐取代系数14%，混合均匀后在回转窑进行氧化钠化焙烧，回转窑预热带首端温度控制在340℃ ，烧成带最高温度控制在820℃ 冷却带温度控制在 620℃熟料立即出窑。熟料转化率为82.3%。

实施例7：

将含钒量6.1wt%、含硅量22wt%、含铁量19wt%的精渣加入附加剂，附加剂中苏打比1.2、盐取代系数10%，混合均匀后在回转窑进行氧化钠化焙烧，回转窑预热带首端温度控制在360℃ 烧成带最高温度控制在850℃ 冷却带温度控制在 580℃熟料立即出窑。熟料转化率为83.9%。

实施例8：

将含钒量6.2wt%、含硅量20wt%、含铁量20wt%的精渣加入附加剂，附加剂中苏打比1.25、盐取代系数11%，混合均匀后在回转窑进行氧化钠化焙烧，回转窑预热带首端温度控制在380℃ 烧成带最高温度控制在840℃ 冷却带温度控制在 620℃熟料立即出窑。熟料转化率为83.6%。

实施例9：

将含钒量5.8wt%、含硅量23wt%、含铁量21wt%的精渣加入附加剂，附加剂中苏打比1.22、盐取代系数12%，混合均匀后在回转窑进行氧化钠化焙烧，回转窑预热带首端温度控制在370℃ 烧成带最高温度控制在830℃ 冷却带温度控制在 550℃熟料立即出窑。熟料转化率为83.7%。

通过以上实施例可以看出，本方法可以提高转化率，降低钒渣单耗，达到降低成本效果。

Claims

1.一种钒渣焙烧生产五氧化二钒的方法，其特征在于：其在钒渣中加入附加剂，混合均匀后在回转窑进行氧化钠化焙烧；所述的附加剂为碳酸钠和氯化钠的混合物；

所述的钒渣中含钒量为5.0～5.4wt%、含硅量为26～28wt%以及含铁量为23～25wt%时，附加剂苏打比控制在1.1～1.15、盐取代系数14%～16%；回转窑预热带首端温度控制在330～350℃ ,烧成带最高温度控制在 820～840℃, 冷却带温度控制在550～620℃熟料立即出窑；

所述的钒渣中含钒量为大于5.4%、小于5.8wt%、含硅量为大于23%、小于26wt%以及含铁量为大于21%、小于23wt%时，附加剂中苏打比控制在1.15～1.2、盐取代系数12%～14%；回转窑预热带首端温度控制在340～360℃、烧成带最高温度控制在 820～840℃、冷却带温度控制在 550～620℃熟料立即出窑；

所述的钒渣中含钒量为5.8～6.2wt%、含硅量为20～23wt%以及含铁量为19～21wt%时，附加剂中苏打比控制在1.2～1.25、盐取代系数10%～12%；回转窑预热带首端温度控制在360～380℃ 烧成带最高温度控制在 830～850℃ 冷却带温度控制在 550～620℃熟料立即出窑；

所述苏打比为附加剂总量与钒渣中五氧化二钒含量的质量比；盐取代系数为氯化钠占附加剂总质量的比例。