CN102851507B - 一种钠化焙烧钒渣的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钠化焙烧钒渣的方法，所述方法包括以下步骤：将钒渣与钠化剂混合形成混合料；将混合料加入第一焙烧装置，在氧气体积含量为3-5％的气氛下进行一次焙烧，获得一次焙烧产物；将一次焙烧产物在600-700℃的温度下加入第二焙烧装置，在氧气体积含量为13-21％的气氛下进行二次焙烧，获得钠化熟料。本发明采用在不同氧化气氛下的连续两次焙烧的方式有效地控制物料中液相的量，避免了发生物料烧结、粘耙齿等现象，提高了设备的作业效率。另外，本发明中二次焙烧气氛的氧含量比常规焙烧气氛的氧含量高，可使本发明获得的钒转化率比常规焙烧的钒转化率高。

Description

一种钠化焙烧钒渣的方法
技术领域
本发明涉及一种钠化焙烧钒渣的方法，属于氧化钒的提取领域。
背景技术
钒渣钠化焙烧-水浸提钒工艺是目前从钒渣中提取钒一种典型的工艺流程，钠化焙烧温度一般为780-820℃。在钒渣钠化焙烧的过程中，首先是钒渣中低价铁氧化成三价铁，其次是三价钒氧化成四价和五价钒，同时形成相应价态的钠盐。在氧化气氛充足的情况下，钒氧化成五价并与钠盐在600-700℃反应生成大量的偏钒酸钠；随着焙烧温度的升高，偏钒酸钠逐步转化为熔点更高的焦钒酸钠，物料液相减少，物料烧结、多膛炉粘耙齿的问题减轻。但由于偏钒酸钠熔点比较低(602℃左右)，当焙烧温度达到700℃左右时，物料中因形成大量液相导致烧结和多膛炉粘耙齿。现有技术中，为了避免因物料液相过多而导致的物料烧结和多膛炉粘耙齿等问题，通常在钠化焙烧的过程中按照钒渣∶返渣＝1∶0.8-1.2的比例加入了提钒返渣，其中返渣是指焙烧输料经浸出后残留的含有一定量钒的尾渣，这使焙烧和浸出工序的物料量增加了约80％，导致生产效率降低。
公开号为CN102477491A的中国专利文献针对一次焙烧钒渣出现的物料烧结、粘耙齿的问题提出了一种钠化焙烧的方法。该方法先将钒渣与氧化剂进行一次焙烧，然后将氧化后的钒渣与钠化剂混合，再在焙烧炉中进行二次焙烧。但该方法需要将一次焙烧物料冷却后混料，再升温进行二次焙烧，热能利用率较低。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。
本发明的目的在于提供一种能够有效控制物料中液相的量、避免发生物料烧结、粘耙齿和配入返渣影响焙烧、浸出工序作业效率等问题的钠化焙烧钒渣的方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种钠化焙烧钒渣的方法，所述方法包括以下步骤：将钒渣与钠化剂混合形成混合料；将混合料加入第一焙烧装置，在氧气体积含量为3-5％的气氛下进行一次焙烧，获得一次焙烧产物；将一次焙烧产物在600-700℃的温度下加入第二焙烧装置，在氧气体积含量为13-21％的气氛下进行二次焙烧，获得钠化熟料。
根据本发明的钠化焙烧钒渣的方法的一个实施例，所述钒渣的颗粒直径不超过0.125mm。
根据本发明的钠化焙烧钒渣的方法的一个实施例，所述钒渣中V2O5的质量百分比为12-20％。
根据本发明的钠化焙烧钒渣的方法的一个实施例，所述钠化剂为碳酸钠，将钒渣与碳酸钠按照钒渣中V2O5的含量∶碳酸钠的质量＝1∶1.4-1.5配料进行混合。
根据本发明的钠化焙烧钒渣的方法的一个实施例，将所述混合料在250-350℃的温度下加入第一焙烧装置，并逐步升温至650-750℃，一次焙烧的时间为60-100min。
根据本发明的钠化焙烧钒渣的方法的一个实施例，将所述一次焙烧产物加入第二焙烧装置后，逐步升温至740-780℃，二次焙烧的时间为30-60min。
根据本发明的钠化焙烧钒渣的方法的一个实施例，使所述一次焙烧产物直接从第一焙烧装置进入第二焙烧装置。
根据本发明的钠化焙烧钒渣的方法的一个实施例，所述第一焙烧装置与第二焙烧装置之间安装有气体隔离装置。
本发明与现有技术相比，采用不同氧化气氛下的连续两次焙烧的方式有效地控制物料中液相的量，避免了发生物料烧结、粘耙齿等现象，提高了设备的作业效率。另外，本发明中二次焙烧气氛的氧含量比常规焙烧气氛的氧含量高，可使本发明获得的钒转化率比常规焙烧的钒转化率高。
具体实施方式
在下文中，将结合具体示例来详细说明本发明的钠化焙烧钒渣的方法。
本发明示例性实施例的钠化焙烧钒渣的方法包括以下步骤：
首先，将钒渣与钠化剂混合形成混合料；再将混合料加入第一焙烧装置，在氧气体积含量为3-5％的气氛下进行一次焙烧，获得一次焙烧产物；最后，将一次焙烧产物在600-700℃的温度下加入第二焙烧装置，在氧气体积含量为13-21％的气氛下进行二次焙烧，获得钠化熟料。
本发明中的钒渣可以为各种来源的钒渣，优选为通过将含钒铁水进行提钒而得到的钒渣。优选地，钒渣的颗粒直径不超过0.125mm，即所使用的钒渣能够通过120目的筛网，具体可以采用破碎或球磨等方法来使钒渣的颗粒直径满足上述要求。这是为了使钒渣中的钒铁尖晶石充分暴露，有利于钒铁尖晶石的氧化，也有利于钒铁尖晶石与钠化剂的接触反应，提高反应效率并提高后续浸取步骤的浸取效率。在本发明的一个示例性实施例中，钒渣中V2O5的质量百分比为12-20％，但不限于此。
优选地，在本发明的一个示例性实施例中，从降低环境污染的角度出发，钠化剂可以为碳酸钠，并将钒渣与碳酸钠按照钒渣中V2O5的含量∶碳酸钠的质量＝1∶1.4-1.5配料进行混合。控制钒渣中V2O5的含量与碳酸钠的质量的比值是为了控制钠化焙烧熟料中的钒以焦钒酸钠的形式存在，避免大量的钒以偏钒酸钠的形式存在而造成物料烧结。此外，钠化剂也可以用氯化钠替代部分同等质量的碳酸钠，例如，钠化剂中含氯化钠的质量百分比为0-50％，余量为碳酸钠，但不限于此。
根据本发明的方法，对于一次焙烧和二次焙烧的温度和焙烧时间没有特别限定，可以为本领域常用的钠化焙烧条件。优选地，在本发明的一个示例性实施例中，将混合料在250-350℃的温度下加入第一焙烧装置，并逐步升温至650-750℃，一次焙烧的时间为60-100min。由于一般焙烧炉加料口附近的烟气温度为300℃左右，一次焙烧的加料温度不能太高，300℃左右可以满足要求，优选为250-350℃。钒渣焙烧过程首先是低价铁的氧化，其次是钒的逐步氧化并形成四价、五价钒的钠盐。通过控制一次焙烧气氛为氧气体积含量为3-5％的弱氧化气氛，可以使钒渣中的低价铁氧化，部分钒仅氧化成四价，即形成四价钒酸钠，这样物料中的液相减少，有利于物料烧结的控制。
优选地，在本发明的一个示例性实施例中，将一次焙烧产物加入第二焙烧装置后，逐步升温至740-780℃，二次焙烧的时间为30-60min。使二次焙烧的加料温度为600-700℃，一方面可以利用一次焙烧产物的余热，另一方面可以避免物料由低温逐渐升温过程中形成新的偏钒酸钠导致偏钒酸钠过多造成物料烧结。后期随着焙烧温度的升高，可以使物料中已经生成的偏钒酸钠逐步向熔点更高的焦钒酸钠转化，四价的钒酸钠逐步向偏钒酸钠和焦钒酸钠转化，这样始终保持物料中的液相量在较低的水平，避免物料烧结。控制二次焙烧气氛为氧气体积含量为13-21％的强氧化气氛可以使焙烧反应进行的更为彻底。
为了避免能量损失和物料的不利转变，优选地，使一次焙烧产物直接从第一焙烧装置进入第二焙烧装置。
根据本发明的一个示例性实施例，第一焙烧装置与第二焙烧装置之间安装有气体隔离装置，以防止二次焙烧的强氧化气体窜入第一焙烧装置中破坏一次焙烧的弱氧化气氛。可以使用本领域常用的气体隔离装置实现两台焙烧炉之间的气体隔离，例如使用翻板阀或单向阀。
根据本发明，第一焙烧装置和第二焙烧装置可以为回转窑或多膛炉等。在本发明实施例中，第一焙烧装置和第二焙烧装置均为电热式回转管。
下面结合具体示例进一步描述本发明的示例性实施例。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
实施例1：
将通过120目筛网的钒渣(V2O5含量为12.57wt％)与碳酸钠按照钒渣中V2O5的含量∶碳酸钠的质量＝1∶1.42的比例进行配料、混匀得到混合料，将混合料先后在Φ149×2000mm和Φ129×2000mm的电热式回转管中进行一次焙烧和二次焙烧，其中第一焙烧电热式回转管与第二焙烧电热式回转管之间用翻板阀将气体隔开，炉内气氛采用压缩空气与氮气混合配制，用测氧仪监测氧气含量，焙烧时的下料速度为2Kg/h，气体总流量为4m3/h。一次焙烧的气氛中氧气体积含量为3-5％，混合料的入炉温度为250℃，焙烧温度为750℃，焙烧时间为60min；二次焙烧的气氛中氧气体积含量为13-15％，一次焙烧产物的入炉温度为680℃，焙烧温度为780℃，焙烧时间为60min。获得的钠化熟料为粉状，其中V2O5的含量为10.87wt％，水溶性V2O5的含量为9.65wt％，钒转化率为88.74wt％。
实施例2：
将通过120目筛网的钒渣(V2O5含量为16.52wt％)与碳酸钠按照钒渣中V2O5的含量∶碳酸钠的质量＝1∶1.47的比例进行配料、混匀得到混合料，将混合料先后在Φ149×2000mm和Φ129×2000mm的电热式回转管中进行一次和二次焙烧，其中第一焙烧电热式回转管与第二焙烧电热式回转管之间用翻板阀将气体隔开，炉内气氛采用压缩空气与氮气混合配制，用测氧仪监测氧气含量，焙烧时的下料速度为2Kg/h，气体总流量为4m3/h。一次焙烧的气氛中氧气体积含量为3-5％，混合料的入炉温度为300℃，焙烧温度为700℃，焙烧时间为80min；二次焙烧的气氛中氧气体积含量为15-17％，一次焙烧产物的入炉温度为650℃，焙烧温度为760℃，焙烧时间为40min。获得的钠化熟料为粉状，其中V2O5的含量为13.59wt％，水溶性V2O5的含量为12.44wt％，钒转化率为91.50wt％。
实施例3
将通过120目筛网的钒渣(V2O5含量为19.36wt％)与碳酸钠按照钒渣中V2O5的含量∶碳酸钠的质量＝1∶1.45的比例进行配料、混匀得到混合料，将混合料先后在Φ149×2000mm和Φ129×2000mm的电热式回转管中进行一次和二次焙烧，其中第一焙烧电热式回转管与第二焙烧电热式回转管之间用翻板阀将气体隔开，炉内气氛采用压缩空气与氮气混合配制，用测氧仪监测氧气含量，焙烧时的下料速度为2Kg/h，气体总流量为4m3/h。一次焙烧的气氛中氧气体积含量为3-5％，混合料的入炉温度为350℃。焙烧温度为650℃，焙烧时间为100min；二次焙烧的气氛中氧气体积含量为19-21％，一次焙烧产物的入炉温度为600℃，焙烧温度为740℃，焙烧时间为30min。获得的钠化熟料为粉状，其中V2O5的含量为15.17wt％，水溶性V2O5的含量为13.9wt％，钒转化率为91.76wt％。
采用本发明的钠化焙烧钒渣的方法获得的钒转化率为88.74-91.76％，比常规钒渣钠化焙烧方法获得的钒转化率87-89％高约2个百分点。
综上所述，本发明提供了一种钠化焙烧钒渣的方法，本发明将钒渣钠化焙烧分两次在不同的氧气气氛条件下进行，解决了一次钠化焙烧工艺中形成液相过多导致物料烧结和多膛炉粘耙齿的问题，在无需添加钒渣的同时提高了焙烧的钒转化率。
尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (8)

1.一种钠化焙烧钒渣的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 
将钒渣与钠化剂混合形成混合料； 
将混合料在250-350℃的温度下加入第一焙烧装置，在氧气体积含量为3-5％的气氛下进行一次焙烧，获得一次焙烧产物； 
将一次焙烧产物在600-700℃的温度下加入第二焙烧装置，在氧气体积含量为13-21％的气氛下进行二次焙烧，获得钠化熟料。 
2.根据权利要求1所述的钠化焙烧钒渣的方法，其特征在于，所述钒渣的颗粒直径不超过0.125mm。 
3.根据权利要求1所述的钠化焙烧钒渣的方法，其特征在于，所述钒渣中V2O5的质量百分比为12-20％。 
4.根据权利要求1所述的钠化焙烧钒渣的方法，其特征在于，所述钠化剂为碳酸钠，将钒渣与碳酸钠按照钒渣中V2O5的含量:碳酸钠的质量=1:1.4-1.5配料进行混合。 
5.根据权利要求1所述的钠化焙烧钒渣的方法，其特征在于，将所述混合料加入第一焙烧装置后，逐步升温至650-750℃，一次焙烧的时间为60-100min。 
6.根据权利要求1所述的钠化焙烧钒渣的方法，其特征在于，将所述一次焙烧产物加入第二焙烧装置后，逐步升温至740-780℃，二次焙烧的时间为30-60min。 
7.根据权利要求1所述的钠化焙烧钒渣的方法，其特征在于，使所述一次焙烧产物直接从第一焙烧装置进入第二焙烧装置。 
8.根据权利要求1所述的钠化焙烧钒渣的方法，其特征在于，所述第一焙烧装置与第二焙烧装置之间安装有气体隔离装置。 
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