CN102477492A - 一种处理含钒烟尘的方法 - Google Patents

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刘丰强
李千文
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Abstract

本发明提供了一种处理含钒烟尘的方法，所述含钒烟尘为铝热法冶炼钒铁过程中产生的烟尘，该方法包括：将所述含钒烟尘先后进行旋风除尘和布袋除尘，分别得到旋风除尘灰和布袋除尘灰，将得到的旋风除尘灰进行第一水洗并过滤，得到第一水洗后的旋风除尘灰，并且将该第一水洗后的旋风除尘灰用于钒铁冶炼。本发明的方法降低了钒铁产品中钾、钠等杂质的含量，从而提高了钒铁的质量，同时解决了钒铁冶炼带来的粉尘污染问题，实现了含钒烟尘的回收利用。

Description

一种处理含钒烟尘的方法
技术领域
本发明涉及一种处理含钒烟尘的方法。
背景技术
目前，国内外冶炼钒铁按照冶炼使用的还原剂不同主要分为碳热法、硅热法和铝热法，碳热法产生的钒铁合金碳含量较高，目前碳热法冶炼钒铁已经很少使用；硅热法冶炼成本较低，但难以冶炼含钒大于80％的钒铁，产品碳含量一般难以降到0.2％-0.3％以下；铝热法冶炼可制得含钒品位高、杂质少的钒铁合金，目前应用广泛。
铝热法冶炼以钒的氧化物、铝、氧化钙、铁粒等为原料，进行混配料，然后点火冶炼，铝热法生产的原理在文献(《钒钛材料》冶金工业出版社，2007年出版，147页)中有详细记载，但众所周知，在该方法冶炼过程中会产生大量含钒烟尘。目前该含钒烟尘处理工艺如下：先通过旋风除尘器，分离得到旋风除尘灰，然后通过布袋除尘器，得到布袋除尘灰。旋风除尘灰中钒含量通常在50％左右，通常将旋风除尘灰直接返回钒铁冶炼混配料工序，布袋除尘灰钒含量相对较低，通常在5-15％之间，一般返回钒渣钠化焙烧工序进行焙烧。但是利用旋风除尘灰生产的钒铁合金的纯度不高，因此产品质量较低。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种处理含钒烟尘的方法，所述含钒烟尘为铝热法冶炼钒铁过程中产生的烟尘，该方法包括：将所述含钒烟尘先后进行旋风除尘和布袋除尘，分别得到旋风除尘灰和布袋除尘灰，将得到的旋风除尘灰进行第一水洗并过滤，得到第一水洗后的旋风除尘灰，并且将该第一水洗后的旋风除尘灰用于钒铁冶炼。
本发明的方法降低了钒铁产品中钾、钠等杂质的含量，从而提高了利用含钒烟尘制备的钒铁的纯度，同时提高了产品的质量，同时解决了钒铁冶炼带来的粉尘污染问题，实现了含钒烟尘的回收利用。
具体实施方式
根据本发明的方法，所述含钒烟尘为铝热法冶炼钒铁过程中产生的烟尘。其中，铝热法冶炼钒铁可以是钒冶炼领域公知的各种利用钒的氧化物与铝的反应进行钒或钒铁冶炼的方法，例如使用三氧化二钒和/或五氧化二钒经铝热法生产钒铁-50或钒铁-80的方法等。铝热法冶炼钒铁的方法一般为将钒的氧化物、铝、氧化钙、铁粒等混配后点火冶炼。
冶炼铝热法冶炼钒铁过程中，由于反应速率高且剧烈放热等原因，会产生大量烟尘，例如，在使用三氧化二钒和五氧化二钒经电铝热法冶炼钒铁-80的过程中，每生产1吨钒铁-80，就会产生含有40-60kg固体的烟尘。所述烟尘主要含有钒、钠、钾、铝、镁、钙等元素，因此称为含钒烟尘。
需要说明的是，本发明中所提到的烟尘的定义为含有尘埃的固气混合物。
根据本发明的方法，所述方法包括：将所述含钒烟尘先后进行旋风除尘和布袋除尘，分别得到旋风除尘灰和布袋除尘灰，将得到的旋风除尘灰进行第一水洗并过滤，得到第一水洗后的旋风除尘灰，并且将该第一水洗后的旋风除尘灰用于钒铁冶炼。
根据本发明的方法，其中，所述旋风除尘的方法可以为公知的方法，本发明没有特别的要求，例如，可以将含钒烟尘通入旋风除尘装置中，使含尘气流作旋转运动从而借助于离心力将尘粒从气流中分离，并且借助重力作用使尘粒落入灰斗，达到净化烟尘的目的并得到旋风除尘灰的方法。
一般情况下，旋风除尘灰中钠、钾等元素含量较高，例如使用三氧化二钒和五氧化二钒经电铝热法冶炼钒铁-80的方法产生的旋风除尘灰中钠的含量为2.2-2.8重量％，钾的含量为1.1-1.6重量％。
本发明的发明人发现，如果将旋风除尘灰经过水洗，可以显著降低其钠和钾的含量，由此得到本发明的技术方案。
根据本发明的方法，需要将得到的旋风除尘灰进行第一水洗并过滤，得到第一水洗后的旋风除尘灰，其中，所述第一水洗的条件没有特别的限制，只要是能降低其钠和钾的含量即可，优选情况下，所述第一水洗的温度为60-100℃，进一步优选90-100℃，时间为3-15小时，进一步优选5-10小时。
所述第一水洗中，水的用量没有特别的限制，只要是能降低其钠和钾的含量即可，优选情况下，相对于每kg的旋风除尘灰，水的用量为1-5kg，进一步优选为2-3kg。水洗的方式可以为浸泡或淋洗，优选为淋洗。
其中，过滤的方法没有特别的限制，只要是能将第一水洗后的旋风除尘灰分离即可，为了提高生产效率，优选使用板框压滤的方式进行过滤，得到第一水洗后的旋风除尘灰。
根据本发明的方法，将该第一水洗后的旋风除尘灰用于钒铁冶炼。所述钒铁冶炼可以为公知的各种冶炼方法，本发明没有任何限制，在此不再赘述。为了提高钒铁冶炼的生产效率和钒铁产品的质量，优选情况下，本发明的方法还包括：在第一水洗后的旋风除尘灰用于钒铁冶炼前，将所述第一水洗后的旋风除尘灰进行造粒和干燥。
其中，造粒的条件没有特别的限制，优选情况下，所述造粒的条件使得旋风除尘灰的粒径为0.3-1.2cm，进一步优选为0.5-1cm。
其中，干燥的条件没有特别的限制，优选情况下，干燥的温度为100-220℃，进一步优选为105-200℃，时间为20-50小时，进一步优选为24-48小时。
本发明的发明人还发现，如果将布袋除尘灰经过水洗，可以显著降低其钠和钾的含量，由此得到本发明的技术方案的一种优选实施方式。
根据本发明的技术方案的一种优选实施方式，其中，本发明的方法还包括：将所述布袋除尘灰进行第二水洗并过滤，得到第二水洗后的布袋除尘灰，并且将该第二水洗后的布袋除尘灰用于钒渣钠化焙烧提钒工艺，得到多钒酸铵产品。所述钒渣钠化焙烧可以为公知的各种焙烧方法，本发明没有任何限制，在此不再赘述。
其中，所述第二水洗的条件没有特别的限制，只要是能降低其钠和钾的含量即可，优选情况下，所述第二水洗的温度为10-60℃，进一步优选为20-40℃，时间为0.2-2小时，进一步优选为0.5-1小时。
其中，所述第二水洗中水的用量没有特别的限制，只要是能降低其钠和钾的含量即可，优选情况下，相对于每kg的布袋除尘灰，水的用量为10-20kg，进一步优选为12-16kg。
以下通过实施例进一步举例说明本发明的方法，但本发明的范围不限于实施例中。
以下实施例中，含钒烟尘的产生方式为：将三氧化二钒(产自攀钢集团攀枝花钢钒有限公司钒制品厂，以钒元素计，含钒量64重量％，堆密度0.9g/cm3)、五氧化二钒(产自攀钢集团攀枝花钢钒有限公司钒制品厂，V2O5含量98质量％)、铝、氧化钙、铁粒按质量比7.5∶1.5∶3.5∶1∶1混合，然后在电炉中点火冶炼，冶炼过程中即产生含钒烟尘。
实施例1
将含有420kg固体的含钒烟尘通入旋风除尘器，通过重力和离心力作用，得到120kg旋风除尘灰，然后将旋风除尘器排出的烟气通过布袋除尘器，得到300kg布袋除尘灰。
按照国家标准SL 394-2007规定的方法测定旋风除尘灰中各元素的含量为：K：1.37重量％，Na：2.58重量％，V：45.54重量％，Al：1.38重量％，Si：0.370重量％，Fe：0.444重量％，Mg：3.52重量％。
按照上述相同的检测方法测得布袋除尘灰中各元素的含量为：K：9.3重量％，Na：15.94重量％，V：7.59重量％，Al：1.96重量％，Si：0.459重量％，Fe：0.497重量％，Mg：14.94重量％。
实施例2
将100kg实施例1得到的旋风除尘灰加入200kg的水中，在90℃温度下水洗5h后通过板框压滤，烘干至含水量小于0.1重量％，得到旋风除尘灰的滤饼86kg，按照国家标准SL 394-2007规定的方法测定旋风除尘灰滤饼中各元素的含量为：K：0.22重量％，Na：0.84重量％，V：49.48重量％，Al：1.84重量％，Si：0.472重量％，Fe：0.933重量％，Mg：4.52重量％。
将旋风除尘灰滤饼使用造粒机碾压造粒，平均粒径为0.5cm，然后在200℃温度下干燥24小时。
将上述得到的干燥后的旋风除尘灰粒、三氧化二钒(产自攀钢集团攀枝花钢钒有限公司钒制品厂，含钒量64重量％，堆密度0.9g/cm3)、五氧化二钒(产自攀钢集团攀枝花钢钒有限公司钒制品厂，V2O5含量98质量％)、铝、氧化钙、铁粒按质量比0.1∶7.4∶1.5∶3.5∶1∶1混合，然后在电炉中点火冶炼，得到钒铁合金A。按照GB/T20255.1-2006规定的方法，测得钒铁合金A中钾的含量为0.008重量％，钠的含量为0.018重量％。
将100kg实施例1得到的布袋除尘灰加入1000kg的水中，在25℃下水洗30min后进入板框压滤，得到水洗后的布袋除尘灰的滤饼45kg，按照国家标准SL 394-2007规定的方法测定布袋除尘灰滤饼中各元素的含量为：K：0.30重量％，Na：0.98重量％，V：11.11重量％，Al：3.68重量％，Si：0.740重量％，Fe：1.17重量％，Mg：27.40重量％。
将上述得到的布袋除尘灰滤饼，按照《国外钒冶金》(冶金工业出版社，1985年出版，121页)中所述的方法进行钠化焙烧提钒工艺，得到多钒酸铵产品A。按照国家标准SL 394-2007规定的方法测定多钒酸铵产品A中钾的含量为0.102重量％，钠的含量为0.23重量％。
对比例1
将实施例1得到的旋风除尘灰、三氧化二钒(产自攀钢集团攀枝花钢钒有限公司钒制品厂，含钒量64重量％，堆密度0.9g/cm3)、五氧化二钒(产自攀钢集团攀枝花钢钒有限公司钒制品厂，V2O5含量98质量％)、铝、氧化钙、铁粒按质量比0.1∶7.4∶1.5∶3.5∶1∶1混合，然后在电炉中点火冶炼，得到钒铁合金X。按照GB/T20255.1-2006规定的方法，测得钒铁合金X中钾的含量为0.017重量％，钠的含量为0.033重量％。
将实施例1得到的布袋除尘灰，按照《国外钒冶金》(冶金工业出版社，1985年出版，121页)中所述的方法进行钠化焙烧提钒工艺，得到多钒酸铵产品X。按照国家标准SL 394-2007规定的方法测定多钒酸铵产品X中钾的含量为0.18重量％，钠的含量为0.43重量％。
实施例3
将100kg实施例1得到的旋风除尘灰加入300kg的水中，在95℃温度下水洗10h后通过板框压滤，烘干至含水量小于0.1重量％，得到水洗后的旋风除尘灰的滤饼84kg，按照国家标准SL 394-2007规定的方法测定旋风除尘灰滤饼中各元素的含量为：K：0.16重量％，Na：0.62重量％，V：49.64重量％，Al：1.92重量％，Si：0.498重量％，Fe：1.02重量％，Mg：4.67重量％。
将旋风除尘灰滤饼使用造粒机碾压造粒，平均粒径为0.75cm，然后在105℃温度下干燥48小时。
将上述得到的干燥后的旋风除尘灰粒、三氧化二钒(产自攀钢集团攀枝花钢钒有限公司钒制品厂，含钒量64重量％，堆密度0.9g/cm3)、五氧化二钒(产自攀钢集团攀枝花钢钒有限公司钒制品厂，V2O5含量98质量％)、铝、氧化钙、铁粒按质量比0.1∶7.4∶1.5∶3.5∶1∶1混合，然后在电炉中点火冶炼，得到钒铁合金B。按照GB/T20255.1-2006规定的方法，测得钒铁合金B中钾的含量为0.007重量％，钠的含量为0.016重量％。
将100kg实施例1得到的布袋除尘灰加入1500kg的水中，在35℃下水洗40min后进入板框压滤，得到水洗后的布袋除尘灰的滤饼42kg，按照国家标准SL 394-2007规定的方法测定布袋除尘灰滤饼中各元素的含量为：K：0.23重量％，Na：0.78重量％，V：11.62重量％，Al：3.82重量％，Si：0.812重量％，Fe：1.24重量％，Mg：28.21重量％。
将上述得到的布袋除尘灰滤饼，按照《国外钒冶金》(冶金工业出版社，1985年出版，121页)中所述的方法进行钠化焙烧提钒工艺，得到多钒酸铵产品B。按照国家标准SL 394-2007规定的方法测定多钒酸铵产品B中钾的含量为0.093重量％，钠的含量为0.17重量％。
实施例4
将100kg实施例1得到的旋风除尘灰加入250kg的水中，在99℃温度下水洗7h后通过板框压滤，烘干至含水量小于0.1重量％，得到水洗后的旋风除尘灰的滤饼85kg，按照国家标准SL 394-2007规定的方法测定旋风除尘灰滤饼中各元素的含量为：K：0.14重量％，Na：0.60重量％，V：50.23重量％，Al：1.94重量％，Si：0.502重量％，Fe：1.12重量％，Mg：4.72重量％。
将旋风除尘灰滤饼造粒机碾压造粒，平均粒径为1cm，然后在150℃温度下干燥36小时。
将上述得到的干燥后的旋风除尘灰粒、三氧化二钒(产自攀钢集团攀枝花钢钒有限公司钒制品厂，含钒量64重量％，堆密度0.9g/cm3)、五氧化二钒(产自攀钢集团攀枝花钢钒有限公司钒制品厂，V2O5含量98质量％)、铝、氧化钙、铁粒按质量比0.1∶7.4∶1.5∶3.5∶1∶1混合，然后在电炉中点火冶炼，得到钒铁合金C。按照GB/T20255.1-2006规定的方法，测得钒铁合金C中钾的含量为0.006重量％，钠的含量为0.016重量％。
将100kg实施例1得到的布袋除尘灰加入2000kg的水中，在35℃下水洗40min后进入板框压滤，得到水洗后的布袋除尘灰的滤饼43kg，按照国家标准SL 394-2007规定的方法测定布袋除尘灰滤饼中各元素的含量为：K：0.26重量％，Na：0.85重量％，V：11.37重量％，Al：3.72重量％，Si：0.786重量％，Fe：1.20重量％，Mg：27.54重量％。
将上述得到的布袋除尘灰滤饼，按照《国外钒冶金》(冶金工业出版社，1985年出版，121页)中所述的方法进行钠化焙烧提钒工艺，得到多钒酸铵产品C。按照国家标准SL 394-2007规定的方法测定多钒酸铵产品C中钾的含量为0.098重量％，钠的含量为0.19重量％。
实施例5
将100kg实施例1得到的旋风除尘灰加入500kg的水中，在65℃温度下水洗15h后通过板框压滤，烘干至含水量小于0.1重量％，得到水洗后的旋风除尘灰的滤饼84kg，按照国家标准SL 394-2007规定的方法测定旋风除尘灰滤饼中各元素的含量为：K：0.34重量％，Na：0.80重量％，V：46.20重量％，Al：1.99重量％，Si：0.512重量％，Fe：1.03重量％，Mg：4.80重量％。
将旋风除尘灰滤饼造粒机碾压造粒，平均粒径为0.3cm，然后在102℃温度下干燥50小时。
将上述得到的干燥后的旋风除尘灰粒、三氧化二钒(产自攀钢集团攀枝花钢钒有限公司钒制品厂，含钒量64重量％，堆密度0.9g/cm3)、五氧化二钒(产自攀钢集团攀枝花钢钒有限公司钒制品厂，V2O5含量98质量％)、铝、氧化钙、铁粒按质量比0.1∶7.4∶1.5∶3.5∶1∶1混合，然后在电炉中点火冶炼，得到钒铁合金D。按照GB/T20255.1-2006规定的方法，测得钒铁合金D中钾的含量为0.011重量％，钠的含量为0.017重量％。
将100kg实施例1得到的布袋除尘灰加入2000kg的水中，在20℃下水洗40min后进入板框压滤，得到水洗后的布袋除尘灰的滤饼42kg，按照国家标准SL 394-2007规定的方法测定布袋除尘灰滤饼中各元素的含量为：K：0.26重量％，Na：0.85重量％，V：11.37重量％，Al：3.72重量％，Si：0.786重量％，Fe：1.20重量％，Mg：27.54重量％。
将上述得到的布袋除尘灰滤饼、碳酸钠、精钒渣按质量比0.05∶0.2∶1的比例混合后，按照《国外钒冶金》(冶金工业出版社，1985年出版，121页)中所述的方法进行钠化焙烧提钒工艺，得到多钒酸铵产品D。按照国家标准SL 394-2007规定的方法测定多钒酸铵产品D中钾的含量为0.098重量％，钠的含量为0.19重量％。

Claims (9)

1.一种处理含钒烟尘的方法，所述含钒烟尘为铝热法冶炼钒铁过程中产生的烟尘，该方法包括：将所述含钒烟尘先后进行旋风除尘和布袋除尘，分别得到旋风除尘灰和布袋除尘灰，将得到的旋风除尘灰进行第一水洗并过滤，得到第一水洗后的旋风除尘灰，并且将该第一水洗后的旋风除尘灰用于钒铁冶炼。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一水洗的温度为60-100℃，时间为3-15小时。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一水洗中，相对于每kg的旋风除尘灰，水的用量为1-5kg。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其中，所述方法还包括：在第一水洗后的旋风除尘灰用于钒铁冶炼前，将所述第一水洗后的旋风除尘灰进行造粒和干燥。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述造粒的条件使得旋风除尘灰的粒径为0.3-1.2cm。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述干燥的温度为100-220℃，时间为20-50小时。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括：将所述布袋除尘灰进行第二水洗并过滤，得到第二水洗后的布袋除尘灰，并且将该第二水洗后的布袋除尘灰用于钒渣钠化焙烧。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二水洗的温度为10-60℃，时间为0.2-2小时。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二水洗中，相对于每kg的布袋除尘灰，水的用量为10-20kg。
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