CN103952538A - 一种石煤钒矿扬料调风补热的焙烧方法 - Google Patents

一种石煤钒矿扬料调风补热的焙烧方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石煤钒矿扬料调风补热的焙烧方法，该方法采用一种可以使焙烧设施内物料扬起让其物料能与焙烧设施内的气流最大程度发生接触的焙烧设施。本发明在焙烧回转窑中设置扬料装置，并通过调节焙烧设施内的供给风量和补充热量来调节焙烧设施内的温度（700℃～950℃）和气氛（O2≥20％）。通过调节焙烧时间（180min～240min）来保证焙烧过程的进行。本发明方法较其它不采用扬料调风补热石煤钒矿焙烧工艺产出的焙砂，钒的浸出率有时可提高18％左右。

Description

一种石煤钒矿扬料调风补热的焙烧方法
技术领域
本发明属于石煤钒矿的冶炼提钒生产技术领域，具体涉及一种石煤钒矿扬料调风补热的焙烧方法。 
背景技术
采用石煤钒矿作为原料提取钒产品的生产工艺中的技术关键之一是要将原料中难溶的低价钒转化成易溶的高价钒，其转化机理是破坏石煤钒矿的组织机构，实现低价钒转化成高价钒，形成可溶的钒酸盐，转化成盐过程的化学反应式如下： 
V2O3+O2＝＝VO2……………………………..低价钒转化
VO2+O2＝＝V2O5……………………………..低价钒转化
V2O5+MeO＝＝Me(VO3)2…………………高价钒成盐
V2O5+Me2O＝＝2MeVO3…………………高价钒成盐
国家发改委2012年7月公布的《钒钛资源综合利用和产业发展“十二五”规划》明确规定新建五氧化二钒生产线钒的回收率必须在80％以上。要想使钒的回收率在80％以上，其先决条件是钒的浸出率要达到85％左右，也就是要求石煤钒矿中可溶钒高于85％。现在石煤钒矿转化焙烧所采用的工艺主要有平窑焙烧、立窑焙烧、回转窑焙烧、隧道窑焙烧、多膛炉焙烧、沸腾炉（流化床）焙烧等，但是在这些工艺在实际的工业化过程中低价钒的转化率通常都难以达到70％，因此开发石煤钒矿的焙烧新工艺是当前石煤钒矿提钒技术发展的重要课题。
而申请人在实现石煤钒矿焙烧回转窑工业化的生产过程中发现单独采用调风或单独采用补热，或单独采用扬料，或者两两结合的操作不能满足生产要求。 
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种石煤钒矿的焙烧方法。 
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为： 
所述石煤钒矿扬料调风补热的焙烧方法包括如下步骤：
（1）将含碳金石煤钒矿破碎至粒度≤8mm，得将要焙烧的物料；
（2）将物料加入焙烧回转窑中焙烧；
所述焙烧回转窑中设有扬料板；扬料板将焙烧回转窑内的物料扬起至焙烧回转窑内最高点后使物料直线落下，物料与焙烧回转窑内气流接触；
当焙烧回转窑内温度低于700℃～950℃时，对焙烧回转窑内进行补热，当焙烧回转窑内温度高于700℃～950℃时，向焙烧回转窑内进行调风；当焙烧回转窑窑尾气氛中O2≤19.5%时，同样向焙烧回转窑内进行调风，使O2≥20％；
其中，所述调风采用直管风形式或窑背风形式：所述直管风形式是在焙烧回转窑窑头和窑尾分别设置供风直管对焙烧回转窑内进行调风；所述窑背风形式是在焙烧回转窑窑背上安装风机，通过风机对焙烧回转窑内进行调风；
所述补热采用采用进料补热方式、出料补热方式、进出料补热方式、燃气补热方式或热风补热方式；
所述进料补热方式是将石煤钒矿和固体燃料一起从焙烧回转窑的进料端加入窑内进行焙烧，对焙烧回转窑窑内进行补热；
所述出料补热方式是将固体燃料从焙烧回转窑出料端抛入窑内与石煤钒矿一起焙烧，对焙烧回转窑窑内进行补热；
所述进出料补热方式是同时采用所述进料补热方式和出料补热方式；
所述燃气补热方式是将煤气或天然气烧嘴设置在焙烧回转窑的一端或两端，通过调节烧嘴的燃气流量对焙烧回转窑内进行补热；所述热风补热方式是利用生产系统内产出的热风或建设热风炉系统产出热风来对焙烧回转窑内进行补热；
（3）使经过焙烧的物料冲焙烧回转窑的出料端流出，冷却后或直接进入浸出工序（浸出工序为本领域常规技术手段）。
优选地，所述物料在焙烧回转窑中的停留时间为180min～240min。 
停留时间以焙烧效果来确定。 
优选地，所述焙烧回转窑包括回转窑筒体，窑头密封装置，窑头罩，主点火燃气烧嘴，窑体上二次进风装置，测温装置，送电滑环装置和设于回转窑底部的托轮支承；所述回转窑筒体上设有通入窑内的套管；所述套管内设有通过套管并伸入窑内的固定柱，固定柱与套管之间有环隙；所述固定柱伸出回转窑筒体外的一端与套管伸出回转窑筒体外的一端连接；所述固定住伸入回转窑筒体内的一端设有扬料板。 
优选地，所述固定柱包括固定柱本体和固定柱外端头；所述固定柱外端头的直径大于固定柱本体的直径；所述固定柱外端头与套管连接。 
优选地，所述固定柱外端头与套管的连接处设有调整垫。 
优选地，所述固定柱与套管之间的环隙内填充有隔热材料。 
其中，所述回转窑筒体，窑头密封装置，窑头罩，主点火燃气烧嘴，窑体上二次进风装置，测温装置和送电滑环装置的结构与中国专利ZL200820159159.8所述回转窑相同。 
下面结合原理对本发明作进一步说明： 
石煤钒矿作为冶炼提钒的原料来提取钒制品的工业化过程中，由于钒矿中的低价钒难以浸出，从而影响钒的回收率，因此必须将钒矿中的低价钒转化成高价钒，才能进行后续的浸出提钒工序。
石煤钒矿焙烧过程是钒矿所含的低价钒与空气中氧的反应过程，因此其转化程度（转化率）与焙烧容器的空气供给量以及容器内的气氛有关。 
石煤钒矿中所含的低价钒与空气中氧的反应过程必须在一定的时间内进行，因此其转化程度（转化率）与石煤钒矿在焙烧容器内停留的时间有关。 
基于上述因素的考虑，本发明在传统的焙烧回转窑内增设了扬料装置，确保回转窑内的钒矿物料能与气流充分接触。其次，本发明在传统的焙烧回转窑外增设了调风补热装置，并将调风补热装置的控制纳入计算机控制程序，可实现根据窑内的具体情况调节风量和热量。调风的作用有两个，一个是调节窑内的气氛；另一个是窑内温度过高时，加入冷风降低窑内温度来调节窑内的温度；补热的作用在于窑内温度过低时补充热量升高窑内温度来调节窑内的温度，保证石煤钒矿中的不溶钒在理想温度范围内转化成可溶钒。 
其中，调风装置可采用两种形式：①直管风形式，即在窑头和窑尾分别装置供风直管直接根据窑内情况供风，这种供风形式的缺点是供风点少，供风效果不理想，其优点是投资省，一般仅用于石煤钒矿短窑焙烧。②窑背风形式，即在窑背上安装风机，根据窑内情况由窑背风机供风，这种形式的优点是可以根据需要设置多个供风点，供风效果理想且不受窑长短的影响；缺点是较直管风形式投资高一些。 
补热装置可采取如下形式：①进料补热，即根据石煤钒矿的发热值大小配入一定量（根据热平衡计算确定其加入量，无固定的配比）的煤等固体燃料随石煤钒矿一道由加料端加入焙烧窑内；进料补热通常用于焙烧时间较短且石煤发热值低的石煤钒矿焙烧。②出料补热，即根据石煤钒矿的发热值大小配入一定量（根据热平衡计算确定其加入量，无固定的配比）的煤等固体燃料，这些固体燃料由焙烧窑出料端由抛料机抛入窑内；出料补热通常用于焙烧时间较长的石煤钒矿焙烧。③进出料补热，进出料补热是将进料补热和出料补热结合起来，在进料端通过配料和出料端通过抛料加入固体燃料（煤）进行补热。④燃气补热，燃气补热是以燃气为热源进行补热，通常将煤气或天然气烧嘴设置在焙烧窑的一端或两端，根据焙烧的具体情况开启并调节其燃气的流量进行补热。⑤热风补热，即利用生产系统内产出的热风或建设热风炉产出热风来进行石煤焙烧的补热称之为热风补热。对于发热值高的石煤钒矿通常要在低价钒转化之前进行脱碳焙烧，脱碳焙烧产出的热能可用来发电也可用来产出热风对石煤钒矿转化焙烧补热。 
只有将回转窑焙烧设施内的扬料装置和回转窑焙烧设施外增设了调风补热装置配合进行，并用调速电机来控制焙烧窑的转速以达到控制焙烧时间的目的情况下才可能达到理想的焙烧效果。 
总之，本发明采用一种可以使焙烧设施内物料扬起让其物料能与焙烧设施内的气流最大程度发生接触的焙烧设施。本发明在焙烧回转窑中设置扬料装置，并将该焙烧回转窑与调风补热装置相结合，通过调节焙烧设施内的供给风量和补充热量来调节焙烧设施内的温度（700℃～950℃）和气氛（O2≥20％）。通过调节焙烧时间（180min～240min）来保证焙烧过程的进行。本发明方法较其它不采用扬料调风补热石煤钒矿焙烧工艺产出的焙砂，钒的浸出率通常可提高18％左右。 
附图说明
图1为本发明焙烧回转窑的结构图； 
图2为图1的B-B剖面图（扬料板）；
图3为图2的I处局部放大图。
图中，1、回转窑筒体；2、窑头密封装置；3、窑头罩；4、主点火燃气烧嘴；5、窑体上二次进风装置；6、测温装置；7、送电滑环装置；8、托轮支承；9、扬料板；10、固定住；11、套管；12、调整垫；13、固定柱本体；14、固定柱外端头；15、补风装置。 
具体实施方式
实施例1
所述石煤钒矿扬料调风补热的焙烧方法包括如下步骤：
（1）将石煤钒矿破碎至粒度≤8mm，得将要焙烧的物料；
（2）通过计量加料器计量后将物料加入焙烧回转窑中焙烧；焙烧回转窑转速通过变频调速电机控制以达到控制窑内物料在窑内的停留时间。如果需缩短停留时间，就提高窑的转速，使物料在窑内的下移速度加快；反之则降低窑的转速，使物料窑内下移速度减慢；
所述焙烧回转窑中设有扬料板；扬料板将焙烧回转窑内的物料扬起至焙烧回转窑内最高点后使物料直线落下，物料与焙烧回转窑内气流接触；
当焙烧回转窑内温度低于700℃～950℃时，对焙烧回转窑内进行补热，当焙烧回转窑内温度高于700℃～950℃时，向焙烧回转窑内进行调风；当焙烧回转窑窑尾气氛中O2≤19.5%时，同样向焙烧回转窑内进行调风，使O2≥20％；
其中，所述调风采用直管风形式或窑背风形式：所述直管风形式是在焙烧回转窑窑头和窑尾分别设置供风直管对焙烧回转窑内进行调风；所述窑背风形式是在焙烧回转窑窑背上安装风机，通过风机对焙烧回转窑内进行调风；
所述补热采用采用进料补热方式、出料补热方式、进出料补热方式、燃气补热方式或热风补热方式；
所述进料补热方式是将石煤钒矿和固体燃料一起从焙烧回转窑的进料端加入窑内进行焙烧，对焙烧回转窑窑内进行补热；
所述出料补热方式是将固体燃料从焙烧回转窑出料端抛入窑内与石煤钒矿一起焙烧，对焙烧回转窑窑内进行补热；
所述进出料补热方式是同时采用所述进料补热方式和出料补热方式；
所述燃气补热方式是将煤气或天然气烧嘴设置在焙烧回转窑的一端或两端，通过调节烧嘴的燃气流量对焙烧回转窑内进行补热；所述热风补热方式是利用生产系统内产出的热风或建设热风炉系统产出热风来对焙烧回转窑内进行补热；
（3）使经过焙烧的物料由焙烧回转窑的出料端流出，经冷却圆筒机冷却后通过皮带运输机转运到浸出工序；经过焙烧的物料也可以直接热矿浸出。
其中，所述焙烧回转窑包括回转窑筒体1，窑头密封装置2，窑头罩3，主点火燃气烧嘴4，窑体上二次进风装置5，测温装置6，送电滑环装置7和设于回转窑底部的托轮支承8；所述回转窑筒体1上设有通入窑内的套管11；所述套管11内设有通过套管11并伸入窑内的固定柱10，固定柱10与套管11之间有环隙；所述固定柱10伸出回转窑筒体1外的一端与套管11伸出回转窑筒体1外的一端连接；所述固定住10伸入回转窑筒体1内的一端设有扬料板9。 
所述固定柱10包括固定柱本体13和固定柱外端头14；所述固定柱外端头14的直径大于固定柱本体13的直径；所述固定柱外端头14与套管11连接。所述固定柱外端头14与套管11的连接处设有调整垫12。所述固定柱10与套管11之间的环隙内填充有隔热材料。 
通过对回转窑系统采取扬料调风补热的创新改造，能有效地控制窑内石煤钒矿低价钒的转化效果，焙烧产出的焙砂在浸出过程中钒的浸出率比未采用扬料调风补热的焙烧工艺有时可提高18％左右，基本可满足国家发改委2012年7月公布的《钒钛资源综合利用和产业发展“十二五”规划》中规定新建五氧化二钒生产线钒的回收率必须在80％以上的要求。而只采用调风或者只采用补热的工程实例中，效果都不理想，例如，湖南洪江、湖北通城、江西修水等好几个企业回转窑焙烧的试验报告都很理想，但是在实际生产中都不行，现在全部停产。 

Claims (6)

1.一种石煤钒矿扬料调风补热的焙烧方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）将石煤钒矿破碎至粒度≤8mm，得将要焙烧的物料；
（2）将物料加入焙烧回转窑中焙烧；
所述焙烧回转窑中设有扬料板；扬料板将焙烧回转窑内的物料扬起至焙烧回转窑内最高点后使物料直线落下，物料与焙烧回转窑内气流接触；
当焙烧回转窑内温度低于700℃～950℃时，对焙烧回转窑内进行补热，当焙烧回转窑内温度高于700℃～950℃时，向焙烧回转窑内进行调风；当焙烧回转窑窑尾气氛中O2≤19.5%时，同样向焙烧回转窑内进行调风，使O2≥20％；
其中，所述调风采用直管风形式或窑背风形式：所述直管风形式是在焙烧回转窑窑头和窑尾分别设置供风直管对焙烧回转窑内进行调风；所述窑背风形式是在焙烧回转窑窑背上安装风机，通过风机对焙烧回转窑内进行调风；
所述补热采用采用进料补热方式、出料补热方式、进出料补热方式、燃气补热方式或热风补热方式；
所述进料补热方式是将石煤钒矿和固体燃料一起从焙烧回转窑的进料端加入窑内进行焙烧，对焙烧回转窑窑内进行补热；
所述出料补热方式是将固体燃料从焙烧回转窑出料端抛入窑内与石煤钒矿一起焙烧，对焙烧回转窑窑内进行补热；
所述进出料补热方式是同时采用所述进料补热方式和出料补热方式；
所述燃气补热方式是将煤气或天然气烧嘴设置在焙烧回转窑的一端或两端，通过调节烧嘴的燃气流量对焙烧回转窑内进行补热；所述热风补热方式是利用生产系统内产出的热风或建设热风炉系统产出热风来对焙烧回转窑内进行补热；
（3）使经过焙烧的物料冲焙烧回转窑的出料端流出，冷却后或直接进入浸出工序。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物料在焙烧回转窑中的停留时间为180min～240min。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焙烧回转窑包括回转窑筒体（1），窑头密封装置（2），窑头罩（3），主点火燃气烧嘴（4），窑体上二次进风装置（5），测温装置（6），送电滑环装置（7）和设于回转窑底部的托轮支承（8）；所述回转窑筒体（1）上设有通入窑内的套管（11）；所述套管（11）内设有通过套管（11）并伸入窑内的固定柱（10），固定柱（10）与套管（11）之间有环隙；所述固定柱（10）伸出回转窑筒体（1）外的一端与套管（11）伸出回转窑筒体（1）外的一端连接；所述固定住（10）伸入回转窑筒体（1）内的一端设有扬料板（9）。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述固定柱（10）包括固定柱本体（13）和固定柱外端头（14）；所述固定柱外端头（14）的直径大于固定柱本体（13）的直径；所述固定柱外端头（14）与套管（11）连接。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述固定柱外端头（14）与套管（11）的连接处设有调整垫（12）。
6.如权利要求5所述的焙烧回转窑，其特征在于，所述固定柱（10）与套管（11）之间的环隙内填充有隔热材料。
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