CN104694735B - 一种提高钒渣焙烧过程氧化效率的方法 - Google Patents

一种提高钒渣焙烧过程氧化效率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高钒渣焙烧过程氧化效率的方法，该方法采用下述工艺步骤：（1）钒渣混匀后进入回转窑进行富氧焙烧，助燃风气量为煤气量的0.5~2倍；（2）焙烧过程中，焙烧物料加入辅助剂，增加物料疏松度和透气性；（3）窑体进行分段控温；（4）调控料层厚度为窑体直径的1/50~1/5；持续1‑5h后，结束焙烧，得到焙烧熟料。本发明采用富氧分段焙烧与料层调控相结合的方法，强化了钒渣焙烧过程的气—固传质效率，最大限度降低了物料烧结、窑体结圈的现象，提高了钒渣焙烧过程的氧化效率与氧化效果，提高了钒的转化率。

Description

一种提高钒渣焙烧过程氧化效率的方法
技术领域
本发明属于钒化工冶金技术领域，尤其是一种提高钒渣焙烧过程氧化效率的方法。
背景技术
钒渣是由含钒铁水在含氧气体存在下吹炼出的一种钒富集物料，钢铁工业中由钒钛磁铁矿生产的钒渣是提钒的主要原料。钒渣的成份与生产方法以及钒钛磁铁矿的成份有关，一般来说，钒渣由V2O5、SiO2、Al2O3、Cr2O3、TiO2、MnO2等组份组成，各工厂钒渣成份差异也很大，但其物相结构基本相同，均由尖晶石、橄榄石、石英等物相组成。
钒渣提钒的传统工艺采用的是钠化焙烧-水浸提钒的方法，基本原理是以Na2CO3为添加剂，通过高温钠化焙烧（750-850℃）将低价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐，再对钠化焙烧产物直接水浸，得到含钒的浸取液，后加入铵盐制得多钒酸铵沉淀，经还原焙烧后获得钒的氧化物产品。钠化焙烧工艺钒回收率低，单次焙烧钒回收率为70%左右，经多次焙烧后钒的回收率也仅为80%；焙烧温度高（750～850℃），且需多次焙烧，能耗偏高；在焙烧过程中会产生有害的HCl、Cl2等侵蚀性气体，污染环境；同时高温焙烧过程容易产生物料烧结、窑体结圈现象，阻碍了钒的进一步氧化，钒转化率降低，同时降低了生产效率。
中国专利CN1082617A提出了对吹炼得到的高温钒渣在900~1300℃直接吹氧进行处理，促使渣中的低价钒氧化成为五氧化二钒，渣冷却破碎后，在一定的温度、碱浓度、氧分压下浸出渣中的钒，该方法不必在钒渣降温后再次高温焙烧，能耗大为降低，并且避免了钠化焙烧造成的环境污染，但存在金属铁无法回收，且钒回收率低的问题。
综上所述，现有技术中，火法提钒过程中一般存在焙烧温度高，钒转化率回收率低，钒回收过程中存在有毒气体及大量酸性氨氮废水排放等问题；同时高温焙烧过程容易产生物料烧结、窑体结圈现象，阻碍了钒的进一步氧化，同时降低了生产效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是降低物料烧结、窑体结圈现象，提高钒渣焙烧过程的氧化效率，强化钒渣焙烧过程的气固传质效率，提高钒的转化率。
为解决上述技术问题，本发明一种提高钒渣焙烧过程氧化效率的方法采取下述工艺步骤：
（1）钒渣混匀后进入回转窑进行富氧焙烧，助燃风气量为煤气量的0.5~2倍；
（2）焙烧过程中，焙烧物料加入辅助剂，增加物料疏松度和透气性；
（3）窑体进行分段控温；
（4）调控料层厚度为窑体直径的1/50~1/5；持续1-5h后，结束焙烧，得到焙烧熟料。
本发明所述步骤（1）中的助燃风气量为煤气量的0.7~1.5倍。
本发明所述步骤（1）富氧焙烧指窑头进料端通气，O2体积含量为10～25%，窑尾出料端O2体积含量为10～20%。
本发明所述步骤（1）中通过向回转窑烧嘴助燃风管道补加工业氧气的方式来提高焙烧窑气氧含量。
本发明所述步骤（2）中的辅助剂为氧化助剂、球形颗粒物料，添加量为钒渣质量的1-20%，所述的氧化助剂为含Fe2O3的物料、含氯物料，球形颗粒物料包括陶瓷球、钒渣烧结球团。
本发明所述含Fe2O3的物料中Fe2O3含量为45-70%，含氯物料为NaCl、CaCl2、MgCl2、NaClO中的任意一种或几种。
本发明所述步骤（3）中分段控温为窑体分4段控温，窑尾一段的温度控制在≤500℃，紧邻窑尾的第二段温度控制在500~750℃，窑头一段的温度控制在≤500℃，紧邻窑头的第二段温度控制在750~950℃。
本发明所述步骤（4）中调控料层厚度为窑体直径的1/20~1/10。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：采用富氧分段焙烧与料层调控相结合的方法，强化了钒渣焙烧过程的气—固传质效果，最大限度降低了物料烧结、窑体结圈的现象，消除了后期再次球磨焙烧熟料所增加的能耗；最重要的是该方法提高了钒渣焙烧过程的氧化效率与氧化效果，提高了钒的转化率与回收率。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
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。
实施例1：
以Φ2.6m×50m回转窑为例，初始下料量为15t/h：
（1）风量控制：助燃风气量为煤气量的0.5倍，窑头O2体积含量为16%，窑尾O2体积含量为14%，焙烧时间为5h，并向回转窑烧嘴助燃风管道补加工业氧气。
（2）添加辅助剂：向钒渣料中混入焙烧过的钒渣，Fe2O3含量为45%，添加量为钒渣质量的0.5%，窑尾加入钒渣烧结球团，添加量为钒渣质量的0.5%。
（3）分段控温：窑尾一段的温度控制在450~500℃，紧邻窑尾的第二段温度控制在500~650℃，窑头一段的温度控制在350~400℃，紧邻窑头的第二段温度控制在850~950℃。
（4）调控料层厚度：回转窑转速提高到100s/转、窑尾下料量降低到12t/h，调控料层厚度为窑体直径的1/20。
经检测、计算，本实施例中钒的转化率为90%。
实施例2：
以Φ3.5m×90m回转窑为例，初始下料量为17t/h：
（1）风量控制：助燃风气量为煤气量的2.0倍，窑头O2体积含量为18%，窑尾O2体积含量为16%，焙烧时间为1h。
（2）添加辅助剂：向钒渣料中混入NaCl与CaCl2等质量混合物，添加量为钒渣质量的10%，窑尾加入陶瓷球，添加量为钒渣质量的10%。
（3）分段控温：窑尾一段的温度控制在400~450℃，紧邻窑尾的第二段温度控制在500~700℃，窑头一段的温度控制在350~400℃，紧邻窑头的第二段温度控制在900~950℃。
（4）调控料层厚度：回转窑转速提高到90s/转、窑体直径增加到4m，调控料层厚度为窑体直径的1/10。
经检测、计算，本实施例中钒的转化率为95%。
实施例3：
以Φ4.5m×100m回转窑为例，初始下料量为32t/h：
（1）风量控制：助燃风气量为煤气量的0.8倍，窑头O2体积含量为25%，窑尾O2体积含量为20%，焙烧时间为4h，并向回转窑烧嘴助燃风管道补加工业氧气。
（2）添加辅助剂：向钒渣料中混入NaClO，添加量为钒渣质量的5%，窑尾加入钒渣烧结球团，添加量为钒渣质量的10%。
（3）分段控温：窑尾一段的温度控制在低于450~500℃，紧邻窑尾的第二段温度控制在500~750℃，窑头一段的温度控制在450~500℃，紧邻窑头的第二段温度控制在750~950℃。
（4）调控料层厚度：回转窑转速提高到90s/转、窑尾下料量降低到25t/h，调控料层厚度为窑体直径的1/15。
经检测、计算，本实施例中钒的转化率为95%。
实施例4：
以Φ4.5m×100m回转窑为例，初始下料量为30t/h：
（1）风量控制：助燃风气量为煤气量的1.0倍，窑头O2体积含量为15%，窑尾O2体积含量为13%，焙烧时间为3h。
（2）添加辅助剂：向钒渣料中混入焙烧过的钒渣，Fe2O3含量为70%，添加量为钒渣质量的8%，窑尾加入钒渣烧结球团，添加量为钒渣质量的10%。
（3）分段控温：窑尾一段的温度控制在低于450~500℃，紧邻窑尾的第二段温度控制在500~750℃，窑头一段的温度控制在450~500℃，紧邻窑头的第二段温度控制在750~950℃。
（4）调控料层厚度：回转窑转速控制在120s/转，调控料层厚度为窑体直径的1/10。
经检测、计算，本实施例中钒的转化率为96%。
实施例5：
以Φ4.5m×100m回转窑为例，初始下料量为32t/h：
（1）风量控制：助燃风气量为煤气量的0.7倍，窑头O2体积含量为10%，窑尾O2体积含量为10%，焙烧时间为4h，并向回转窑烧嘴助燃风管道补加工业氧气。
（2）添加辅助剂：向钒渣料中混入MgCl2，添加量为钒渣质量的7%，窑尾加入钒渣烧结球团，添加量为钒渣质量的8%。
（3）分段控温：窑尾一段的温度控制在低于400~480℃，紧邻窑尾的第二段温度控制在700~750℃，窑头一段的温度控制在400~460℃，紧邻窑头的第二段温度控制在750~800℃。
（4）调控料层厚度：回转窑转速提高到100s/转、窑尾下料量降低到25t/h，调控料层厚度为窑体直径的1/5。
经检测、计算，本实施例中钒的转化率为96%。
实施例6：
以Φ4.5m×100m回转窑为例，初始下料量为30t/h：
（1）风量控制：助燃风气量为煤气量的1.5倍，窑头O2体积含量为20%，窑尾O2体积含量为12%，焙烧时间为2h。
（2）添加辅助剂：向钒渣料中混入焙烧过的钒渣，Fe2O3含量为56%，添加量为钒渣质量的4%，窑尾加入钒渣烧结球团，添加量为钒渣质量的8%。
（3）分段控温：窑尾一段的温度控制在400~500℃，紧邻窑尾的第二段温度控制在600~750℃，窑头一段的温度控制在400~500℃，紧邻窑头的第二段温度控制在850~950℃。
（4）调控料层厚度：回转窑转速控制在140s/转，调控料层厚度为窑体直径的1/5。
经检测、计算，本实施例中钒的转化率为94%。

Claims (6)

1.一种提高钒渣焙烧过程氧化效率的方法，其特征在于，该方法采用下述工艺步骤：
（1）钒渣混匀后进入回转窑进行富氧焙烧，助燃风气量为煤气量的0.5~2倍；
（2）焙烧过程中，焙烧物料加入辅助剂，增加物料疏松度和透气性；所述的辅助剂为氧化助剂、球形颗粒物料，添加量为钒渣质量的1-20%，所述的氧化助剂为含Fe2O3的物料、含氯物料，球形颗粒物料包括陶瓷球、钒渣烧结球团；
（3）窑体进行分段控温；所述分段控温为窑体分4段控温，窑尾一段的温度控制在≤500℃，紧邻窑尾的第二段温度控制在500~750℃，窑头一段的温度控制在≤500℃，紧邻窑头的第二段温度控制在750~950℃；
（4）调控料层厚度为窑体直径的1/50~1/5；持续1-5h后，结束焙烧，得到焙烧熟料。
2.根据权利要求1所述的一种提高钒渣焙烧过程氧化效率的方法，其特征在于：所述步骤（1）中的助燃风气量为煤气量的0.7~1.5倍。
3.根据权利要求1所述的一种提高钒渣焙烧过程氧化效率的方法，其特征在于：所述步骤（1）富氧焙烧指窑头进料端通气，O2体积含量为10～25%，窑尾出料端O2体积含量为10～20%。
4.根据权利要求1所述的一种提高钒渣焙烧过程氧化效率的方法，其特征在于：所述步骤（1）中通过向回转窑烧嘴助燃风管道补加工业氧气的方式来提高焙烧窑气氧含量。
5.根据权利要求1所述的一种提高钒渣焙烧过程氧化效率的方法，其特征在于：所述含Fe2O3的物料中Fe2O3含量为45-70%，含氯物料为NaCl、CaCl2、MgCl2、NaClO中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种提高钒渣焙烧过程氧化效率的方法，其特征在于：所述步骤（4）中调控料层厚度为窑体直径的1/20~1/10。
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