CN103643031B - 一种混合含钒物料焙烧的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钒领域，具体涉及一种混合含钒物料焙烧的方法。该方法是将钒渣、尾渣混合，再加入纯碱和含钒物料在800～900℃进行有氧焙烧。本发明可以有效的解决提钒过程产生的含钒物料处置困难、对环境造成影响的难题，同时能使含钒物料中的钒得到回收利用，提高了提钒生产的钒总收率。
Description
技术领域
本发明属于钒领域，具体涉及一种混合含钒物料焙烧的方法。
背景技术
在水法提钒工艺中，配料焙烧工序的主要任务是将钒渣破碎后，加入辅料，在一定温度下在回转窑（或多堂炉）内焙烧，将不溶于水的钒转化为可溶于水的钒酸盐，再进行水浸处理。
目前水法提钒工艺中，废水处理后产生的含钒物料主要为钒酸铁，其含有一定钒，处理起来较困难，且存在资源浪费、环保影响等诸多不利问题。为了达到废物利用、资源回用、保护环境等综合考虑，采用经济适用、高效快捷的原则，在焙烧工艺中混合使用，从而达到钒资源全面利用的目的。
目前对钒酸铁等含钒物料的处理方式为将含钒物料进行酸浸，将钒溶解到酸性溶液当中后，通过沉淀洗涤、熔化等手段回收五氧化二钒，该方法存在对设备要求较高（全过程为强酸介质，设备损耗较大，废水量大且废水处理困难、无法满足排放标准、回收成本高等难题），严重制约了含钒物料的回收。因此，本发明针对焙烧过程中加入了钒酸铁等含钒物料的处理进行了研究，优化了相关工艺参数，在保证焙烧转化率（转化率为精钒渣在通过焙烧后的熟料中可溶性钒的比例，计算公式为可溶性钒占总钒的比例）的情况下，使含钒物料成为可溶于水的钒盐，在使废水能达到国家排放标准的同时，降低生产成本，提高资源利用率，减少钒损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种混合含钒物料焙烧的方法。该方法包括以下步骤：将钒渣和尾渣混匀，再向其中加入纯碱、含钒物料继续混匀，然后在800～900℃下进行有氧焙烧；其中，所述纯碱的加入量为钒渣、尾渣和含钒物料三种原料中五氧化二钒重量的1.4～1.8倍。
具体的，上述方法中，所述的钒渣为转炉提钒法对含钒铁水进行半钢冶炼提取出的富含钒转炉渣。
具体的，上述方法中，所述的尾渣为钒渣通过钠化焙烧并进行水浸后得到的渣。
具体的，上述方法中，所述含钒物料为在水法提钒过程中废水处理环节去除废水中的钒时产生的钒酸铁沉淀。
具体的，上述方法中，所述的有氧焙烧过程中尾气氧含量不低于10%。
具体的，上述方法中，所述的钒渣中粒度过120目筛的钒渣含量不低于80wt%。
具体的，上述方法中，所述钒渣按重量计钒渣中金属铁含量小于5wt%。
优选的，上述方法中，所述纯碱的加入量为钒渣、尾渣和含钒物料三种原料中五氧化二钒重量的1.6倍。
具体的，上述方法中，按重量计，钒渣、尾渣和含钒物料三种原料中全钒含量为5.0～6.5wt%。
具体的，上述方法中，所述焙烧时间为3.5～5h。
本发明采用了全新的方法来处理提钒过程中产生的含钒物料，将此含钒物料加入到焙烧原料中，通过对工艺调整限定（如原料粒度、金属铁含量、焙烧时间和温度、尾气氧含量等），实现了钒的转化率达84%以上，且回转窑不会出现结球、结圈等现象；同时具有操作方便、生产顺利和成本低等优点。本发明不仅克服了传统工艺处理含钒物料中钒酸铁所产生的腐蚀设备、能耗大等问题，而且通过全新的方法实现了钒的转化率达84wt%以上，取得了预料不到的技术效果。
具体实施方式
一种混合含钒物料焙烧的方法，包括以下步骤：将钒渣和尾渣混匀，再向其中加入纯碱、含钒物料继续混匀，然后在800～900℃下进行有氧焙烧；其中，所述纯碱的加入量为钒渣、尾渣和含钒物料三种原料中五氧化二钒重量的1.4～1.8倍。
具体的，上述方法中，所述的钒渣为转炉提钒法对含钒铁水进行半钢冶炼提取出的富含钒转炉渣；其中主要含有V2O511～20wt%，CaO2～5wt%，SiO213～25wt%，TFe20～35wt%。
具体的，上述方法中，所述的尾渣为钒渣通过钠化焙烧并进行水浸后得到的渣；其中主要含有V0.6～1.4wt%，CaO3～8wt%，SiO212～22wt%，TFe25～32wt%，MgO1～3wt%。
具体的，上述方法中，所述含钒物料为在水法提钒过程中废水处理环节去除废水中的钒时产生的钒酸铁沉淀；其中主要含钒4～10wt%，含铁10～18wt%。
具体的，上述方法中，所述的有氧焙烧过程中尾气氧含量不低于10%。
具体的，上述方法中，所述的钒渣中粒度过120目筛钒渣含量不低于80wt%。
具体的，上述方法中，所述钒渣按重量计钒渣中金属铁含量小于5wt%。
优选的，上述方法中，所述纯碱的加入量为钒渣、尾渣和含钒物料三种原料中五氧化二钒重量的1.6倍。
具体的，上述方法中，按重量计，钒渣、尾渣和含钒物料三种原料中全钒含量为5.0～6.5wt%。
具体的，上述方法中，所述焙烧时间为3.5～5h。
回转窑分为上中下三个部分，本发明方法中所述的有氧焙烧为在有充足氧的情况下充分反应即可；回转窑尾部氧含量能满足要求时，其他部分中氧含量均能满足要求，一般控制尾气中氧含量不低于10%即可，具体烧焙过程中由窑头配入空气即可满足要求。
本发明方法中，如果钒渣中金属铁含量超过5wt%，那么在加热过程中产生大量热量，从而使焙烧时局部温度过高而造成烧结，最终影响钒的转化率，更严重的会导致回转窑结窑；同时，钒渣焙烧过程是氧化和钠化过程，需要有充足的氧化气氛使钒渣中的钒尽可能多的氧化为五价钒，因此本发明限定回转窑尾气中氧含量不低于10wt%。
优选的，纯碱的加入量为钒渣、含钒物料和尾渣的混合物中五氧化二钒质量的1.4～1.8倍，如果纯碱的加入量太高会造成成本的增加，同时会降低焙烧的温度，太低又会减少钒的钠化量，从而降低钒的转化率。
优选的，为了提高钒转化率，加大含钒物料的回收率，钒渣、含钒物料和尾渣的混合物按重量计全钒含量为5.0～6.5wt%。
优选的，为了提高钒转化率，焙烧时间为3.5～5h。
下面通过实施例对本发明的具体实施方式作进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例的范围之中。
实施例1
取35吨钒渣，其中TV含量为8.56wt%，金属铁含量为1.95wt%，将钒渣进行破碎球磨处理，过120目通过率达到83wt%；取15吨尾渣，其中TV含量为0.9wt%；将上述钒渣与尾渣混合，保证混合后的全钒为6.26wt%，再配入1.8吨的含钒物料，混合后的全钒为6.13wt%；再加入10吨纯碱，将所有原料在搅拌机内进行混合均匀，在有氧的条件下，将混合物入回转窑进行高温焙烧，焙烧温度为850℃，焙烧时间为4.5h，回转窑窑尾尾气中氧含量为12.5%。烧焙结束后，通过常规技术进行下一步提钒即可。本实施例的钒转化率为86.13%，焙烧过程中回转窑未出现结球、结圈现象。
实施例2
取30吨钒渣，其中TV含量为8.49wt%，金属铁含量为2.38wt%，将钒渣进行破碎球磨处理，过120目通过率达到81wt%；取20吨尾渣，其中TV含量为1.02wt%；将上述钒渣与尾渣混合，保证混合后的全钒为5.5wt%，再配入1.8吨的含钒物料，混合后的全钒为5.56wt%；再加入8吨纯碱，将所有原料在搅拌机内进行混合均匀，在有氧的条件下，将混合物入回转窑进行高温焙烧，焙烧温度为800℃，焙烧时间为4.0h，回转窑窑尾尾气中氧含量为11%。烧焙结束后，通过常规技术进行下一步提钒即可。本实施例的钒转化率为86.84％，焙烧过程中回转窑未出现结球、结圈现象。
实施例3
取35吨钒渣，其中TV含量为8.64wt%，金属铁含量为2.59wt%，将钒渣进行破碎球磨处理，过120目通过率达到82.6wt%；取15吨尾渣，其中TV含量为1.12wt%；将上述钒渣与尾渣混合，保证混合后的全钒为6.38wt%，再配入1.8吨的含钒物料，混合后的全钒为6.42wt%；再加入10吨纯碱，将所有原料在搅拌机内进行混合均匀，在有氧的条件下，将混合物入回转窑进行高温焙烧，焙烧温度为900℃，焙烧时间为3.5h，回转窑窑尾尾气中氧含量为12%。烧焙结束后，通过常规技术进行下一步提钒即可。本实施例的钒转化率为84.26％，焙烧过程中回转窑未出现结球、结圈现象。
对比例1
取30吨钒渣，其中TV含量为8.74wt%，金属铁含量为1.92wt%，将钒渣进行破碎球磨处理，过120目通过率达到81.7wt%；取20吨尾渣，其中TV含量为0.89wt%；将上述钒渣与尾渣混合，保证混合后的全钒为5.6wt%，再配入1.8吨的含钒物料，混合后的全钒为5.73wt%；再加入7.5吨纯碱，将所有原料在搅拌机内进行混合均匀，在有氧的条件下，将混合物入回转窑进行高温焙烧，焙烧温度为920℃，焙烧时间为3.5h，回转窑窑尾尾气中氧含量为11.6%。烧焙结束后，通过常规技术进行下一步提钒即可。本对比例主要改变了温度，从而得出温度对烧焙的影响，本对比例的钒转化率为87.25%，焙烧过程中回转窑较多出现结球、结圈现象。
对比例2
取30吨钒渣，其中TV含量为8.64wt%，金属铁含量为1.86wt%，将钒渣进行破碎球磨处理，过120目通过率达到81wt%；取20吨尾渣，其中TV含量为0.92wt%；将上述钒渣与尾渣混合，保证混合后的全钒为5.55wt%，再配入1.8吨的含钒物料，混合后的全钒为5.61wt%；再加入8.0吨纯碱，将所有原料在搅拌机内进行混合均匀，在有氧的条件下，将混合物入回转窑进行高温焙烧，焙烧温度为760℃，焙烧时间为4.5h，回转窑窑尾尾气中氧含量为12.3%。烧焙结束后，通过常规技术进行下一步提钒即可。本对比例主要改变了温度，从而得出温度对烧焙的影响，本对比例的钒转化率为77.65%，焙烧过程中回转窑未出现结球、结圈现象。对比例3
取35吨钒渣，其中TV含量为8.27wt%，金属铁含量为1.86wt%，将钒渣进行破碎球磨处理，过120目通过率达到81wt%；取15吨尾渣，其中TV含量为1.03wt%；将上述钒渣与尾渣混合，保证混合后的全钒为6.1wt%，再配入1.8吨的含钒物料，混合后的全钒为6.05wt%；再加入6.0吨纯碱，将所有原料在搅拌机内进行混合均匀，在有氧的条件下，将混合物入回转窑进行高温焙烧，焙烧温度为820℃，焙烧时间为4.5h，回转窑窑尾尾气中氧含量为11.8%。烧焙结束后，通过常规技术进行下一步提钒即可。本对比例主要控制纯碱的加入量，从而得出纯碱的量对烧焙的影响，本对比例的钒转化率为81.06%，焙烧过程中回转窑未出现结球、结圈现象。
对比例4
取30吨钒渣，其中TV含量为8.55wt%，金属铁含量为1.86wt%，将钒渣进行破碎球磨处理，过120目通过率达到81wt%；取20吨尾渣，其中TV含量为0.86wt%；将上述钒渣与尾渣混合，保证混合后的全钒为5.5wt%，再配入1.8吨的含钒物料，混合后的全钒为5.61wt%；再加入5.0吨纯碱，将所有原料在搅拌机内进行混合均匀，在有氧的条件下，将混合物入回转窑进行高温焙烧，焙烧温度为930℃，焙烧时间为4.5h，回转窑窑尾尾气中氧含量为10.9%。烧焙结束后，通过常规技术进行下一步提钒即可。本对比例主要控制纯碱的加入量和温度，从而得出纯碱的量和温度对烧焙的影响，本对比例的钒转化率为81.06%，焙烧过程中回转窑未出现结球、结圈现象。
对比例5
将5吨（湿基含水约60%）含钒物料进行酸浸，配5%浓度的稀硫酸（pH值1.0）为溶剂，按照固液比1︰2混合进行搅拌酸溶，经厢式压滤机压滤后得到含钒浓度约1g/L左右的含钒浆液，滤饼采用清水多次洗涤，洗涤水回收作为上一步溶剂补充水；含钒浆液补加硫酸调节pH值继续作为溶剂使用，当浆液浓度达到10g/L左右时，采用铵盐沉淀法进行粗钒沉淀，沉淀出纯度约80%的多钒酸铵，可适量混入主工艺生产的多钒酸铵中进行熔化制片生产五氧化二钒。本处理含钒物料的方法，需增加溶解搅拌罐及相关管道、设施2套，厢式压滤机压滤机相关管道、设施2套，粗钒沉淀罐及相关管道、设施2套，粗钒过滤机及相关管道、设施1套，辅料需增加硫酸、铵盐，能源需补充新水、蒸汽、电耗，由上述设施可以看出，此处理含钒物料的方法所用设备多、复杂，同时能耗大。
对比例6
将5吨（湿基含水约60%）含钒物料进行酸浸，配5%浓度的稀硫酸（pH值1.5）为溶剂，按照固液比1︰2混合进行搅拌酸溶，经厢式压滤机压滤后得到含钒浓度约1g/L左右的含钒浆液，滤饼采用清水多次洗涤，洗涤水回收作为上一步溶剂补充水；含钒浆液补加硫酸调节pH值继续作为溶剂使用，当浆液浓度达到10g/L左右时，采用铵盐沉淀法进行沉淀，沉淀出纯度约95%的多钒酸铵，可混入主工艺生产的多钒酸铵中进行熔化制片生产五氧化二钒。需增加溶解搅拌罐及相关管道、设施2套，厢式压滤机压滤机相关管道、设施2套，粗钒沉淀罐及相关管道、设施2套，粗钒过滤机及相关管道、设施1套，辅料需增加液碱、铵盐，能源需补充新水、蒸汽、电耗，由上述设施可以看出，此处理含钒物料的方法所用设备多、复杂，同时能耗大。
从上述几个实施例和对比例可以看出，本发明采用了全新的方法来处理含钒物料，并且取得了钒转化率高等一系列的预料不到的技术效果，同时，所用设备简单，易操作；而对比例在改变各种原料配比的情况下，都得不到本发明方法所得到的好的技术效果；同时采用酸浸处理含钒物料的方法，都需增加成套设备及岗位定员，增加辅料消耗及废水产生量，且处理后含钒物料需进一步处理。所以采用本发明方法处理含钒物料不仅效果好，而且有设备简单，易操作等优点。
Claims (6)
1.一种混合含钒物料焙烧的方法，其特征在于：包括以下步骤：将钒渣和尾渣混匀，再向其中加入纯碱、含钒物料继续混匀，然后在850～900℃下进行有氧焙烧；其中，所述纯碱的加入量为钒渣、尾渣和含钒物料三种原料中五氧化二钒重量的1.4～1.8倍；所述含钒物料为在水法提钒过程中废水处理环节去除废水中的钒时产生的钒酸铁沉淀；所述的钒渣为转炉提钒法对含钒铁水进行半钢冶炼提取出的富含钒转炉渣；所述的尾渣为钒渣通过钠化焙烧并进行水浸后得到的渣。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的钒渣中粒度过120目筛的钒渣含量不低于80wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述钒渣按重量计钒渣中金属铁含量小于5wt％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述纯碱的加入量为钒渣、尾渣和含钒物料三种原料中五氧化二钒重量的1.6倍。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：按重量计，钒渣、尾渣和含钒物料三种原料中全钒含量为5.0～6.5wt％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述焙烧时间为3.5～5h。
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