CN105727727A - 钒渣焙烧尾气的处理方法 - Google Patents

钒渣焙烧尾气的处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105727727A
CN105727727A CN201610105724.1A CN201610105724A CN105727727A CN 105727727 A CN105727727 A CN 105727727A CN 201610105724 A CN201610105724 A CN 201610105724A CN 105727727 A CN105727727 A CN 105727727A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tail gas
vanadium
vanadium slag
water
tail
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610105724.1A
Other languages
English (en)
Inventor
邹建新
周洪
伍斌
谢四才
徐国印
刘延慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panzhihua University
Original Assignee
Panzhihua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panzhihua University filed Critical Panzhihua University
Priority to CN201610105724.1A priority Critical patent/CN105727727A/zh
Publication of CN105727727A publication Critical patent/CN105727727A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/80—Semi-solid phase processes, i.e. by using slurries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G31/00—Compounds of vanadium
    • C01G31/02—Oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/025—Other waste gases from metallurgy plants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

本发明属于五氧化二钒生产领域，具体涉及一种五氧化二钒生产过程中，钒渣通过回转窑焙烧后所产生尾气的处理方法。本发明方法包括以下步骤：a、钒渣焙烧尾气进入除尘系统，分离，得到钒酸盐和尾气Ⅰ；其中，钒酸盐转入打浆槽；b、尾气Ⅰ进入废热锅炉系统，与外部送来的工艺水换热后降温，得到尾气Ⅱ，工艺水变成饱和蒸汽以外供；c、尾气Ⅱ进入文丘里系统，进一步降温，得到尾气Ⅲ；d、尾气Ⅲ从底部进入脱硫塔，与顶部喷淋的碱液逆流接触，除雾，达标排放，碱液进入污水处理系统。本发明方法既可以提高五氧化二钒回转窑焙烧尾气余热利用率，又能能使焙烧尾气中硫化物完全达标排放，以实现五氧化二钒焙烧尾气系统的洁净生产的新工艺流程。

Description

钒渣焙烧尾气的处理方法
技术领域
本发明属于五氧化二钒生产领域，具体涉及一种五氧化二钒生产过程中，钒渣通过回转窑焙烧后所产生尾气的处理方法。
背景技术
五氧化二钒广泛用于冶金、化工等行业，主要用于冶炼钒铁。用作合金添加剂，占五氧化二钒总消耗量的80％以上，其次是用作有机化工的催化剂，即触媒，约占总量的10％，另外用作无机化学品、化学试剂、搪瓷和磁性材料等约占总量的10％。当前五氧化二钒生产过程中存在的一个比较突出的问题，是环保与节能。
目前五氧化二钒的生产一般是以钒渣作为原料，而以钒渣作为原料生产五氧化二钒主要包括原料预处理、焙烧、钒溶液的分离净化、钒溶液沉淀结晶和钒酸盐分解、干燥及熔炼5个工序。
钒渣中含有的16～20％的五氧化二钒，其它全是杂质，生产五氧化二钒的过程本质上就是：用钠盐使钒和部分杂质溶解于水，生成钒酸钠，再加入铵盐，通过硫酸调整pH值使钒沉淀出来，生成钒酸盐，而其它杂质不沉淀，再将钒酸铵焙烧分解为五氧化二钒即可。
钒渣在回转窑内进行焙烧的过程中，会产生大量的废气，废气温度高，湿气含量大，有酸雾和硫氧化物、粉尘、水蒸气、不凝性气体等，其排放速度和流量较均匀。
焙烧尾气必须经过处理后才能完全达标排放，国内部分厂基本能做到，部分厂家经常难以做到。但是，温度高达300℃-450℃的焙烧尾气中含有大量热量，国内现有五氧化二钒生产厂家几乎都没有利用。
目前国内五氧化二钒生产厂家针对焙烧尾气处理，常见流程包括旋风收尘、文丘里喷淋系统、水洗塔、电除雾、烟囱等。焙烧窑内排出的废气一般先在烟道内，通过惯性和重力沉降，或经过旋风收尘，除去大部分粗颗粒粉尘，然后先进入文丘里洗涤器，在文丘里管的喉管中气体被加速，水被高速气流击碎进行有效碰撞，当气、液进入文丘里管扩大段后而减速，使水滴与尘埃、气体再次碰撞冷却，部分SO3变成酸雾，粉尘被水滴捕获，凝聚成大颗粒随水排入回收池。此时，废气温度降低至60-70℃，之后进入洗涤塔，使气体温度降至50℃以下进入电除雾器，在高压静电场作用下，酸雾和极少量的粉尘被除去。符合排放标准的尾气经风机送人烟囱排放。这种传统方法存在的问题，一是尾气余热没有利用，二是达标排放有时难以做到，即使达标，指标也是紧靠上限。
综上所述，现有技术存在回转窑焙烧尾气余热没有利用或者余热利用效率较低，且排放尾气的硫化物难以治理，尾气常常不能达标的问题。在提倡节能降耗，加强环保的政策背景下，五氧化二钒生产企业如何充分利用焙烧尾气余热并达标排放是一个急需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提高五氧化二钒回转窑焙烧尾气余热利用率，并使尾气中硫化物完全达标排放的一种尾气处理方法。
本发明钒渣焙烧尾气的处理方法，包括以下步骤：
a、钒渣焙烧尾气进入除尘系统，分离，得到钒酸盐和尾气Ⅰ；其中，钒酸盐转入打浆槽；
b、尾气Ⅰ进入废热锅炉系统，与外部送来的工艺水换热后降温，得到尾气Ⅱ，工艺水变成饱和蒸汽以外供；
c、尾气Ⅱ进入文丘里系统，进一步降温，得到尾气Ⅲ；
d、尾气Ⅲ从底部进入脱硫塔，与顶部喷淋的碱液逆流接触，除雾，达标排放，碱液进入污水处理系统。
上述所述钒渣焙烧尾气的处理方法，其中a步骤除尘系统为旋风除尘器。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述钒渣焙烧尾气的处理方法，其中旋风除尘器优选为多管旋风除尘器；更优选为多管陶瓷旋风除尘器。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述钒渣焙烧尾气的处理方法，其中c步骤中进一步降温的具体工艺为：在文丘里水箱上升管处，利用浓度为20～40％的废硫酸喷淋上升尾气Ⅱ，尾气Ⅱ降温后进入下降管，用工艺水喷淋尾气Ⅱ，得到尾气Ⅲ；其中，喷淋后的废硫酸温度升高至90～95℃，用泵送入废酸浓缩系统处理后，得到浓度为50～55％的硫酸。
上述所述钒渣焙烧尾气的处理方法，其中工艺水为除盐水。
上述所述钒渣焙烧尾气的处理方法，其中废硫酸喷淋上升尾气Ⅱ采用循环喷淋。
本发明方法具有如下有益效果：
一、可以实现焙烧尾气余热自产蒸汽，余热利用效率高。本工艺流程增设了废热锅炉系统，除盐水在废热锅炉系统中与焙烧尾气进行热交换后变成蒸汽，蒸汽可外供五氧化二钒主线的铵盐沉钒等工序使用，实现节约锅炉煤耗，达到节能减排的目的。
二、可以实现利用尾气余热提高23％左右浓度的废硫酸温度，减少废硫酸蒸汽浓缩系统中的蒸汽消耗量，实现节约锅炉煤耗，达到节能减排的目的。在文丘里喷淋系统中，采用循环废硫酸喷淋，以及在上升管处采用20～24％浓度的废硫酸喷淋尾气，将废硫酸温度提高到90～95℃，可以使20～24％浓度的废硫酸在废酸蒸汽浓缩系统中节约蒸汽消耗，得到的浓度为50％左右的较高浓度硫酸，可以用于钒渣酸浸调节pH值用。
三、可以节约喷淋水量，达到节约水耗和电耗的目的。在废热锅炉系统中尾气由350～450℃降温到220～250℃，且文丘里喷淋系统采用废酸喷淋，该两项措施可以减少尾气处理系统中的循环水喷淋量，节约水耗和电耗，达到节能减排的目的。
四、脱硫塔除了具备除尘、除雾功能外，更重要的是可以实现焙烧尾气中硫化物达标排放。在脱硫塔处采用8～10％浓度的液碱与尾气逆流循环喷淋，喷淋后的液碱回流到石灰石乳液池，在脱硫塔顶部设除雾器，尾气在脱硫塔处完成脱硫、除尘、除雾后并达标排放。
说明书附图
图1本发明工艺流程图；
图2是本发明钒渣焙烧尾气处理系统的整体示意图；
图3是本发明换热装置的示意图；
图4是本发明文丘里系统的示意图；
附图标记：10—除尘装置；20—换热装置；201—第一尾气进口；202—第一尾气出口；203—第二除盐水进口；204—第二除盐水出口；205—回流进口；21—除氧器；211—除盐水进口；212—蒸汽出口；213—除盐水出口；214—蒸汽进口；22—蒸汽聚集器；221—第二蒸汽进口；222—第三蒸汽出口；223—第四蒸汽出口；224—回流出口；31—文丘里水箱；311—循环出口；32—文丘里管；321—循环进口；33—上升管；331—废酸进口；34—下降管；342—排气口；341—废水进口；35—废水水箱；36—循环泵；41—脱硫塔；411—碱液进口；412—气体出口；413—气体进口；414—碱液出口；42—碱液存储箱；43—碱液回收箱；44—驱动泵。
具体实施方式
本发明钒渣焙烧尾气的处理方法，包括以下步骤：
a、钒渣焙烧尾气通过烟道进入除尘系统，在除尘系统中，依靠钒酸盐自身重力和除尘系统的离心力的作用，可以实现80～95％钒酸盐和尾气Ⅰ分离；其中，钒酸盐被收集后转入打浆槽；
b、尾气Ⅰ进入废热锅炉系统，与外部送来的工艺水换热后降温，得到尾气Ⅱ，工艺水变成饱和蒸汽以外供；
c、尾气Ⅱ进入文丘里系统，在文丘里系统中，利用废硫酸喷淋焙烧尾气，使废酸升温，尾气Ⅱ进一步降温，得到尾气Ⅲ；
d、尾气Ⅲ从底部进入脱硫塔，与顶部喷淋的碱液逆流接触，除去尾气中的硫化物与烟尘，尾气经脱硫塔顶部的除雾器除雾后用引风机送入烟囱后达标排放，碱液进入污水处理系统。
本发明所要解决的技术问题是提供一种既可以提高五氧化二钒回转窑焙烧尾气余热利用率，又能能使焙烧尾气中硫化物完全达标排放，以实现五氧化二钒焙烧尾气系统的洁净生产的新工艺流程。
本发明工艺流程包含除尘系统、废热锅炉系统、文丘里系统、脱硫塔系统。该流程可回收焙烧尾气中的钒酸盐、回收焙烧尾气余热用于自产蒸汽和加热23％左右的废硫酸，并使尾气脱硫、除尘、除雾后达标排放，蒸汽用于铵盐沉钒工序，废硫酸外购，用于铵盐沉钒过程中的pH值调节。
本发明在五氧化二钒回转窑焙烧尾气的工艺技术流程中增设了废热锅炉系统，而废热锅炉系统是目前许多行业中进行废气余热回收利用率最高的设备之一；同时，在文丘里系统中进行的废硫酸喷淋不是单次喷淋，而是循环喷淋，以进一步吸收废气热量；此外，工艺技术流程中还增设了脱硫塔系统，使得焙烧尾气的脱硫率显著提高。
上述所述钒渣焙烧尾气的处理方法，其中a步骤除尘系统为旋风除尘器。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述钒渣焙烧尾气的处理方法，其中旋风除尘器优选为多管旋风除尘器；更优选为多管陶瓷旋风除尘器。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述钒渣焙烧尾气的处理方法，其中c步骤中进一步降温的具体工艺为：在文丘里水箱上升管处，利用浓度为20～40％的废硫酸喷淋上升尾气Ⅱ，尾气Ⅱ降温后进入下降管，用工艺水喷淋尾气Ⅱ，得到尾气Ⅲ；其中，喷淋后的废硫酸温度升高至90～95℃，用泵送入废酸浓缩系统处理后，得到浓度为50～55％的硫酸。
上述所述钒渣焙烧尾气的处理方法，其中工艺水为除盐水。
上述所述钒渣焙烧尾气的处理方法，其中废硫酸喷淋上升尾气Ⅱ采用循环喷淋。
如附图1所示，本发明首先将焙烧尾气通过烟道排入多管陶瓷旋风除尘器中，钒酸盐粉尘被旋风收尘，从底部落入集尘器，返回焙烧工序，除尘后的尾气进入废热锅炉进行热交换，使除盐水变成高温蒸汽外供五氧化二钒生产主线使用，降温后的气体在文丘里系统中使废硫酸升温，然后进入脱硫塔，除掉尾气中的硫化物后通过烟囱达标排放。
生产五氧化二钒的原料：钒渣，其典型化学成分如表1所示。
表1钒渣典型化学成分(wt％)
成分 CaO SiO2 V2O5 TFe MFe P
含量 1.5～2.5 16～18 16～20 30～35 14～16 0.057
焙烧过程中的主要化学反应如下：
钒渣和钠盐的混合料在回转窑中的焙烧过程中是在氧化气氛下，物料从低温到高温再逐渐降温的连续过程，主要物理化学反应包括：
①首先在300℃左右金属铁氧化：
Fe+1/2O2→FeO
2FeO+1/2O2→Fe2O3
②在500～600℃粘结相铁橄榄石氧化并分解：
2FeO·SiO2+1/2O2→Fe2O3·SiO2(低价氧化物氧化)
Fe2O3·SiO2→Fe2O3+SiO2(复合氧化物分解)
③600～700℃尖晶石氧化分解：
FeO·V2O3+FeO+1/2O2→Fe2O3·V2O3(Fe2+氧化为Fe3+)
Fe2O3·V2O3+1/2O2→Fe2O3·V2O4(V3+氧化为V4+)
Fe2O3·V2O4+1/2O2→Fe2O3·V2O5(V4+氧化为V5+)
Fe2O3·V2O5→Fe2O3+V2O5(分解)
④600～700℃五氧化二钒与钠盐(碳酸钠、硫酸钠或氯化钠)反应生成溶于水的钒酸钠：
V2O5+Na2CO3→2NaVO3+CO2↑
V2O5+Na2SO4→2NaVO3+1/2SO2↑
V2O5+2NaCl+H2O→2NaVO3+2HCl↑(有水蒸气存在)
V2O5+2NaCl+1/2O2→2NaVO3+Cl2↑(无水蒸气存在)
⑤600～700℃五氧化二钒与铁、锰、钙等氧化物生成溶于酸但不溶于水的钒酸盐：
V2O5+CaO→Ca(VO3)2
V2O5+MnO→Mn(VO3)2
V2O5+Fe2O3→2FeVO4
⑥根据碳酸钠与一些氧化物反应的差热分析结果，在焙烧过程中可能有如下的副反应发生：
Na2CO3+Al2O3→Na2O·Al2O3+CO2(920℃生成)
Na2CO3+Fe2O3→Na2O·Fe2O3+CO2(800℃生成，1060℃相变，1280℃熔化)
Na2CO3+TiO2→Na2O·TiO2+CO2(780℃生成，980℃熔化)
Na2CO3+SiO2→Na2O·SiO2+CO2(820℃生成)
2Na2CO3+SiO2→2Na2O·SiO2+2CO2(850℃生成)
Na2CO3+Al2O3+2SiO2→Na2O·Al2O3·2SiO2+CO2(760℃生成)
4Na2CO3+2Cr2O3+3O2→4(Na2O·CrO3)+4CO2
3Na2CO3+P2O5→3Na2·P2O5+3CO2
当上述产物在水浸时，可溶性的盐溶解到水中，部分产物将发生水解。
钒渣氧化钠盐焙烧，对温度的要求非常严格。钒渣焙烧温度在800～950℃之间较好，850～900℃最佳。
引风量(氧化气氛)的控制：
氧化气氛是指焙烧气中含氧的浓度，因为钒铁晶石分解，低价钒的氧化，附加剂NaCl的分解等，都要有氧参加才能进行。因此，必须保证炉气中有一定的含氧浓度。
为了保证炉气中有一个良好的氧化气氛，提高钒的转化率，一般要求在焙烧尾气中氧的浓度不应低于5％，这可通过调节窑尾引风机的排气量来实现。但排气量也不可过大，否则会引起窑内烧成带后移，预热带缩短，炉料来不及完成预热带应完成的物理化学变化，提早进入高温区，会使钠化剂过早熔化，生成低熔点的玻璃体，造成炉料烧结，不利于可溶性偏钒酸盐的生成。同时冷却带相应延长，烧成料冷却速度减慢，可溶性的偏钒酸盐放出氧生成不溶于水的钒青铜(NaV6O15和Na8V24O63)，造成钒收率的降低。
焙烧后的浸出分离原理如下：
钒渣焙烧后的浸出与净化过程就是用水作浸出价质，在一定的工艺条件下，将熟料中的水溶性钒化合物转入水溶液中。通过循环富集和过滤、除杂、沉降等过程，最后得到合格的含钒水溶液。
在不同的PH值条件下，钒在溶液中的存在形式也不相同：
正常情况下，浸出液的PH在7.5～9.0之间，因此，偏钒酸钠是浸出液中钒存在的主要形式。
含钒浸出液中通常含有Fe2+、Mn2+、CrO4 2-、PO4 3-、和SiO3 2-等杂质离子，通常采用常规化学法、溶剂萃取法和离子交换法进行去除。
将焙烧熟料中的可溶性钒酸钠，加水浸取到溶液中并液固分离，除磷净化，为沉淀提供合格的钒溶液。
浸出过程水和熟料矿一起进入湿球磨机，边冷却、边研磨、边浸取，然后料浆被输送到沉降槽(或称为浓密机)。沉降后的溢流再经多次沉降，得到澄清液被送去沉淀钒酸铵。
典型工艺控制条件如下：
(1)熟料粒度：不大于3mm。
(2)热水温度：≥90℃。
(3)过滤时真空表读数小于-0.03～0.06MPa。
(4)过滤料层厚度：300～400mm。
(5)固液比：1：1～3。
(6)浸泡时间：≥20min。
(7)浸出液pH值：9～10.5。
(8)溶液浓度：精渣，14～28g/L；尾渣，6～16g/L。
(9)溶液磷浓度：不高于0.015g/L(P/V≤0.0007)。
(10)残渣含钒：尾渣，不大于0.15g/L；弃渣，不大于0.05g/L。
浸出温度控制要点：溶液温度对偏钒酸钠溶解度影响很大。随着温度升高，钒酸钠在水中溶解度也相应增大。为提高钒的浸出率和加快浸出速度，钒的浸出必须在较高的温度下进行。
钒溶液铵盐沉淀原理如下：
钒溶液铵盐沉淀是将钒酸钠溶液用硫酸调节到一定的酸度，加入铵盐，在加热搅拌的条件下沉淀结晶出橘黄色的多钒酸铵(APV)，沉淀后上层液(母液)含钒在0.1g/L以下。反应方程式为：
6NaVO3+2H2SO4+2NH4Cl＝(NH4)2V6O16↓+2NaCl+2Na2SO4+2H2O
钒在不同浓度和pH的溶液中存在的形式有复杂的变化，其沉淀的晶体结构也呈多样性，这就为酸法铵盐沉淀控制增加了难度。随着工艺控制条件的改变，多钒酸铵晶体结构及表现形式现象也有所不同，普遍现象是生成两种沉淀物，其一是橘黄色的多钒酸铵(六钒酸铵或十二钒酸铵)沉淀，俗称黄饼或红钒，其二是棕红色或砖红色的絮状多钒酸盐沉淀，俗称黑钒。由于絮状多钒酸盐杂质含量高，过滤性能差，是生产上所不愿意见到的。
正常生产的钒酸钠溶液一般pH≈9，其主要成分是偏钒酸钠。偏钒酸根离子在溶液中以(V3O9)3-离子形式存在，属于钒氧四面体构成，呈环状，但固体状态为链状结构。絮状多钒酸根离子的(V3O8)n m-钒氧骨干，实质是(V3O8)-单元无限无序重复的联结体，(V3O8)n m-从结构上可以看成是含有(V3O9)3-，其中有二个O2-离子与附近二个(V3O9)3-共享而形成的链。因此从单元结构近似的方面分析，(V3O8)n m-形成具有便利条件，(V3O8)n m-的结构是近程有序而远程无序，(V6O16)2-的结构是远程有序，按化学热力学原理的“有序状态有自发向无序状态发展趋势”推论：生成(V3O8)n m-比生成(V6O16)2-具有优势。从生产和小试验中可以观察到絮状多钒酸盐能在瞬时出现，孕育期时间很短，而正常多钒酸盐孕育期时间相对较长。也可以观察到先出现部分絮状多钒酸盐，然后慢慢转变成正常多钒酸盐。用化学动力学的语言来叙述，即沉淀过程存在两个平行反应，第一个是生成(V3O8)n m-的反应：
n(V3O9)3-+2nH+＝(V3O8)n m-+nH2O
反应活化能为E1，反应速度常数为K1，第二个是生成(V6O16)2-的反应：
2(V3O9)3-+4H+＝(V6O16)2-+2H2O
沉淀工序的任务是：将钒酸钠溶液加酸中和，加入氯化铵，再酸化至一定的酸度，加热，生成多钒酸铵沉淀，用水洗涤并液固分离。
典型工艺控制条件如下：
(1)钒溶液：pH＝7～10.5，澄清无悬浮物。钒浓度：精渣，14～28g/L；尾渣，6～16g/L。
(2)加酸系数：1～1.5。
(3)上层液游离酸：2～3g(H2SO4)/L。
(4)加铵系数：0.6～1.4kg(NH4)2SO4/kgV。
(5)沉淀温度：95℃±2.5℃。
(6)水洗温度：10～40℃。
(7)水洗水量：2～5m3/板。
(8)过滤时板框压滤机压力控制在17.5～22.5MPa。
(9)上层液钒浓度：不高于0.06g/L。
(10)多钒酸铵化学成分(分解后)：商品：V2O5≥98.0％，P≤0.05％，S≤0.20％，Si≤0.25％，Fe≤0.30％，Na2O+K2O≤1.5％，附着水分≤50％。
酸度的控制问题：酸度是钒酸钠溶液水解成多钒酸铵的重要因素。
多钒酸铵在一定酸度环境下，在沉淀时间条件相同情况下，钒的沉淀率与酸度成反比，随着酸度的增加，钒的水解平衡朝有利于VO2+方向进行，使沉淀率下降，即：
2NaVO3+2H2SO4＝(VO2)2SO4+Na2SO4+2H2O
由于(VO2)2SO4的生成，所以上层液不易下降。
虽然高酸度沉淀沉淀率较低，但是由于沉淀速度较慢，所以杂质含量较低，而品位却比较高。反之，低酸度沉淀品位低，杂质含量高，即：
10NaVO3+2(NH4)2SO4+2H2SO4+8H2O＝(NH4)4Na2V10O28·10H2O+4Na2SO4
由于十钒酸钠中的钠洗不掉，杂质高，所以品位较低。而且酸度小于某一定范围时，钒的聚合度下降，也析不出多钒酸铵，也就是说，当酸度太低到一定程度时，根本就沉淀不出多钒酸铵来。
温度的控制问题：温度是钒酸钠溶液水解成多钒酸铵的主要条件。
在其它条件完全相同的情况下，温度的升高，可加快沉淀反应速度，但沉淀物颗粒松散，细小，这是由于温度过高而破坏了晶粒结构造成的。而在适当的沉淀温度情况下，反应速度可以得到控制，沉淀物颗粒紧密、成实，成份较高。
从上述可以看出，回收的蒸汽可以用于浸出工序和铵盐沉钒工序的溶液加热。经蒸汽浓缩后的废硫酸可以用于铵盐沉钒工序的溶液pH值调节。
上述方法通过采用钒渣焙烧尾气处理系统实现，如图2、图3、图4所示，包括依次连通的除尘装置10、换热装置20、文丘里系统和脱硫系统；
所述脱硫系统包括脱硫塔41、碱液存储箱42和碱液回收箱43，所述脱硫塔41上部设置有碱液进口411、气体出口412和除雾器，下端设置有气体进口413和碱液出口414；所述碱液存储箱42通过管道与碱液进口411相连通，且碱液存储箱42与碱液进口411之间的管道上设置有驱动泵44；所述碱液出口414通过管道与碱液回收箱43相连通；所述气体进口413通过管道与文丘里系统相连接。本装置，能够充分利用废热，节约能源；且比较彻底地除去尾气中的硫氧化物和粉尘，降低对空气的污染，实现清洁生产。
除尘装置10除去尾气中大部分的粉尘，并收集钒酸盐颗粒进行再利用。换热装置20用于将高温尾气与其他工序中用到的需要加热的气体或者液体进行换热，以便于充分利用尾气中的热能，避免浪费。再通过文丘里系统对尾气进行进一步地降温和除尘，将尾气从气体进口413通入脱硫塔41，同时，开启驱动泵44，将碱液存储箱42内部的碱液抽取至碱液进口411，利用碱液对尾气进行淋洗，去除尾气中的硫氧化物以及少量的粉尘，在经过除雾器除雾，使尾气达到排放标准，并从气体出口412排出。淋洗后的碱液通过碱液出口414排至碱液存储箱42，进行重复利用或者排至污水处理系统。
为了增强除硫效果，所述碱液进口411为多个，每个碱液进口411均与碱液存储箱42相连通且每个碱液进口411与碱液存储箱42之间均设置有驱动泵44。设置多个碱液进口411，使碱液更加分散，增加与尾气的接触面积，确保碱液与尾气中的硫氧化物充分反映，保证除硫更加彻底。
换热装置20可以是高效旋流换热器、智能旋流换热机组、螺旋板式换热器、波纹管换热器、列管换热器、板式换热器、螺旋板换热器、管壳式换热器、容积式换热器等现有的换热器，优选的，所述换热装置20采用废热锅炉。废热锅炉内部设置有纵翅片热管和热管蒸发器等，可以进行高温换热、中温换热、低温换热等多次换热，增加换热量。
废热锅炉安装于任意工艺系统，作为五氧化二钒生产尾气处理系统的一部分，优选与五氧化二钒生产系统相连接，以减小设备安装连接难度。设置有除氧器21和蒸汽聚集器22，所述除氧器21的上部设置有除盐水进口211和蒸汽出口212，下部设置有除盐水出口213和蒸汽进口214；所述蒸汽聚集器22设置有第二蒸汽进口221、第三蒸汽出口222、第四蒸汽出口223、汽水分离器和回流出口224；所述废热锅炉设置有第一尾气进口201、第一尾气出口202、第二除盐水进口203、第二除盐水出口204和回流进口205，所述第一尾气进口201和第一尾气出口202相通，第二除盐水进口203和第二除盐水出口204相通；所述除盐水出口213与第二除盐水进口203相连通，且除盐水出口213与第二除盐水进口203之间设置有锅炉给水泵23；所述第二除盐水出口204与第二蒸汽进口221相连通，所述第三蒸汽出口222与蒸汽进口214相连通；所述回流出口224与回流进口205相连通；所述第一尾气进口201与除尘装置10相连通，所述第一尾气出口202与文丘里系统相连通。
五氧化二钒工艺流程中的铵盐沉钒工序需要用到蒸汽，蒸汽采用加热除盐水得到，因此，采用上述系统换热制备蒸汽。启动时，将除尘后的尾气从第一尾气进口201通入废热锅炉，并将常温的含氧除盐水从除盐水进口211通入除氧器21中，并依次经过除盐水出口213、锅炉给水泵23、第二除盐水进口203进入废热锅炉，与高温尾气换热之后从第二除盐水出口204排出，并通过第二蒸汽进口221进入蒸汽聚集器22，在蒸汽聚集器22内经过汽水分离后得到高温蒸汽，高温蒸汽再依次经过第三蒸汽出口222和蒸汽进口214进入除氧器21内，与有氧除盐水进行换热除氧，得到100～110℃的无氧除盐水。降温后的蒸汽通过蒸汽出口212排出。无氧除盐水依次经过除盐水出口213、锅炉给水泵23、第二除盐水进口203进入废热锅炉，与高温尾气进行多次换热之后被加热成为250～260℃，压力为1.05～1.15Mpa的汽水混合物，而尾气温度由350～450℃降低至220～250℃。汽水混合物依次经过第二除盐水出口204、第二蒸汽进口221进入蒸汽聚集器22，在蒸汽聚集器22内经过汽水分离后得到高温蒸汽，部分蒸汽进入除氧器21除氧，部分蒸汽从第四蒸汽出口223排出进行铵盐沉钒工序。而液态的除盐水再依次经过回流出口224、回流进口205重新进入废热锅炉循环换热。
为了充分循环利用蒸汽热能，所述除氧器21设置有多个蒸汽出口212，且部分蒸汽出口212与蒸汽进口214相连通。
五氧化二钒工艺流程中的铵盐沉钒工序还需要用于调节PH的废硫酸，废硫酸也需要加热后才能使用。因此，所述文丘里系统包括文丘里水箱31、文丘里管32、上升管33、下降管34以及废水水箱35；所述文丘里管32上端与废热锅炉的第一尾气出口202相连通，下端与文丘里水箱31相连通；所述上升管33的下端与文丘里水箱31相连通，上部设置有废酸进口331，且上升管33的上端通过管道与下降管34相连通；下降管34上部设置有废水进口341，下端与废水水箱35相连通；所述下降管34的下端设置有排气口342，所述排气口342与脱硫塔41的气体进口413相连通。
第一尾气出口202排出的尾气通入文丘里管32进一步地除尘，再进入上升管33，将废硫酸从废酸进口331通入，与向上运动的尾气接触换热，进一步地降低尾气温度，并对废硫酸进行加热，废硫酸流入文丘里水箱31。之后，尾气进入下降管34，从废水进口341通入五氧化二钒主生产线过来的废水，对尾气进行喷淋降温，废水进入废水水箱35，尾气进入脱硫塔41。
为了提高换热效果，所述文丘里水箱31上设置有循环出口311，所述文丘里管32上设置有循环进口321，所述循环出口311通过管道与循环进口321相连通，且所述循环出口311与循环进口321之间设置有循环泵36。在上升管33中，常温的废硫酸被初步加热并进入文丘里水箱31，再通过循环泵36的驱动从循环进口321进入文丘里管32，与220～250℃的尾气进行换热后，废硫酸温度升至90～95℃。而尾气经过文丘里管32之后，温度降至90～100℃，再经过上升管33和下降管34的换热，温度降至60～80℃。
为了进一步地提高换热效率，所述循环进口321为多个，每个循环进口321均与循环出口311相通，且每个循环进口321与循环出口311之间均设置有循环泵36。
除尘装置10可以是除尘布袋等，优选的，所述除尘装置10为旋风除尘器。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
从一个年产能为5000吨的生产五氧化二钒回转窑尾部，将排放出的350～450℃的焙烧尾气通过转窑主烟道接入一个多管陶瓷旋风器，经过旋风除尘后，90％的钒酸盐尘被收集到旋风器下部的收集器中，尾气被通入废热锅炉。
将待加热的除盐水通入除氧器中，与从蒸汽聚集器过来的热蒸汽换热，温度升高到100～110℃后，进行热力除氧。除氧后的除盐水通过锅炉给水泵送入废热锅炉的热水加热器，与尾气通过纵翅片热管换热后，除盐水变为150～160℃的热水。尾气再在废热锅炉的热管蒸发器部位与经过加热器加热后的150～160℃除盐水换热。除盐水变成温度为250～260℃，压力为1.05～1.15Mpa的汽水混合物后进入蒸汽聚集器进行汽水分离，蒸汽外供五氧化二钒主生产线铵盐沉钒工序使用。焙烧尾气由350～450℃降温到220～250℃，并进入下道工序——文丘里系统。
在文丘里系统中，外购的15～30℃废硫酸在上升管处与焙烧尾气换热升温后进入文丘里水箱，同时使尾气降温。文丘里水箱中浓度为23％的废硫酸通过溢流循环泵和喷淋循环泵在文丘里处与废锅系统中过来的220～250℃的尾气喷淋换热，烟气温度由220～250℃降为90～100℃，废硫酸温度升温到90～95℃。升温后的废硫酸通过废酸中转泵送入废酸预浓缩系统，得到浓度为52％的较高浓度硫酸。从五氧化二钒主生产线过来的废水在下降管处喷淋，与焙烧尾气换热后，使尾气的温度进一步降温到60～80℃，然后进入脱硫塔。
从文丘里系统过来的尾气在脱硫塔处与石灰乳液槽过来的8～10％(以CaO计)的石灰石乳浊液逆向接触，完成脱硫，尾气中的硫含量达到SO2110mg/m3，完全符合国家排放标准，尾气温度进一步降温到25～45℃，尾气中的少部分烟尘同时进入到液相，在脱硫塔上部设有除雾器，烟气经除雾合格后达标排放。外部过来的石灰石乳液进入石灰石乳液槽，然后通过泵送入脱硫塔回流到另一石灰石乳液槽，该石灰石乳液槽的石灰石乳液进入污水处理站进行处理。

Claims (6)

1.钒渣焙烧尾气的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、钒渣焙烧尾气进入除尘系统，分离，得到钒酸盐和尾气Ⅰ；其中，钒酸盐转入打浆槽；
b、尾气Ⅰ进入废热锅炉系统，与外部送来的工艺水换热后降温，得到尾气Ⅱ，工艺水变成饱和蒸汽以外供；
c、尾气Ⅱ进入文丘里系统，进一步降温，得到尾气Ⅲ；
d、尾气Ⅲ从底部进入脱硫塔，与顶部喷淋的碱液逆流接触，除雾，达标排放，碱液进入污水处理系统。
2.根据权利要求1所述钒渣焙烧尾气的处理方法，其特征在于：a步骤除尘系统为旋风除尘器。
3.根据权利要求2所述钒渣焙烧尾气的处理方法，其特征在于：旋风除尘器是多管旋风除尘器；优选为多管陶瓷旋风除尘器。
4.根据权利要求1所述钒渣焙烧尾气的处理方法，其特征在于：c步骤中进一步降温的具体工艺为：在文丘里水箱上升管处，利用浓度为20～40％的废硫酸喷淋上升尾气Ⅱ，尾气Ⅱ降温后进入下降管，用工艺水喷淋尾气Ⅱ，得到尾气Ⅲ；其中，喷淋后的废硫酸温度升高至90～95℃，用泵送入废酸浓缩系统处理后，得到浓度为50～55％的硫酸。
5.根据权利要求1～4任一项所述钒渣焙烧尾气的处理方法，其特征在于：工艺水为除盐水。
6.根据权利要求4或5所述钒渣焙烧尾气的处理方法，其特征在于：废硫酸喷淋上升尾气Ⅱ采用循环喷淋。
CN201610105724.1A 2016-02-25 2016-02-25 钒渣焙烧尾气的处理方法 Pending CN105727727A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610105724.1A CN105727727A (zh) 2016-02-25 2016-02-25 钒渣焙烧尾气的处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610105724.1A CN105727727A (zh) 2016-02-25 2016-02-25 钒渣焙烧尾气的处理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105727727A true CN105727727A (zh) 2016-07-06

Family

ID=56248593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610105724.1A Pending CN105727727A (zh) 2016-02-25 2016-02-25 钒渣焙烧尾气的处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105727727A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106186065A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 多钒酸铵还原窑尾气回收处理系统
CN106215638A (zh) * 2016-09-23 2016-12-14 杭州东日节能技术有限公司 含硫烟气的硫资源循环利用工艺及其装置
CN106268127A (zh) * 2016-08-12 2017-01-04 攀钢集团西昌钢钒有限公司 V2o5还原窑还原尾气回收系统及回收工艺
CN106587150A (zh) * 2016-12-19 2017-04-26 攀枝花卓越钒业科技股份有限公司 预热钒酸钠进行沉钒的方法
CN108441638A (zh) * 2018-03-29 2018-08-24 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种绝废钒渣的熔分处理方法、钒渣以及五氧化二钒

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0097259A1 (de) * 1982-06-07 1984-01-04 Bayer Ag Verfahren zur Energieeinsparung bei der Ti02-Herstellung
CN101972578A (zh) * 2010-09-10 2011-02-16 西昌新钒钛有限公司 自动控制风机风量的回转窑烟气处理装置
CN201940171U (zh) * 2011-01-18 2011-08-24 刘上光 干碱静电喷射及烟气加湿降温法烟气脱硫系统
CN203323089U (zh) * 2013-05-28 2013-12-04 上海海陆昆仑高科技工程有限公司 一种钛白粉回转窑烟气热管余热锅炉

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0097259A1 (de) * 1982-06-07 1984-01-04 Bayer Ag Verfahren zur Energieeinsparung bei der Ti02-Herstellung
CN101972578A (zh) * 2010-09-10 2011-02-16 西昌新钒钛有限公司 自动控制风机风量的回转窑烟气处理装置
CN201940171U (zh) * 2011-01-18 2011-08-24 刘上光 干碱静电喷射及烟气加湿降温法烟气脱硫系统
CN203323089U (zh) * 2013-05-28 2013-12-04 上海海陆昆仑高科技工程有限公司 一种钛白粉回转窑烟气热管余热锅炉

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
金川集团有限公司: "《第十九次金川科技攻关大会 论文集 第1辑》", 31 December 2010, 金川集团有限公司 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106186065A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 多钒酸铵还原窑尾气回收处理系统
CN106268127A (zh) * 2016-08-12 2017-01-04 攀钢集团西昌钢钒有限公司 V2o5还原窑还原尾气回收系统及回收工艺
CN106268127B (zh) * 2016-08-12 2018-08-03 攀钢集团西昌钢钒有限公司 V2o5还原窑还原尾气回收系统及回收工艺
CN106215638A (zh) * 2016-09-23 2016-12-14 杭州东日节能技术有限公司 含硫烟气的硫资源循环利用工艺及其装置
CN106215638B (zh) * 2016-09-23 2021-02-09 杭州东日节能技术有限公司 含硫烟气的硫资源循环利用工艺及其装置
CN106587150A (zh) * 2016-12-19 2017-04-26 攀枝花卓越钒业科技股份有限公司 预热钒酸钠进行沉钒的方法
CN108441638A (zh) * 2018-03-29 2018-08-24 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种绝废钒渣的熔分处理方法、钒渣以及五氧化二钒

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100534587C (zh) 烧结烟气湿法脱硫除尘工艺
CN105727727A (zh) 钒渣焙烧尾气的处理方法
CN102367169B (zh) 煤系硫铁矿富氧空气焙烧制硫酸联产铁精粉的方法
CN105561721B (zh) 钛白粉生产过程中煅烧尾气的处理方法
CN100443412C (zh) 酸法焙烧稀土精矿工艺尾气和废水治理方法
CN109750156A (zh) 一种从废弃scr脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法
CN103521060B (zh) 利用锅炉烟气氨法脱硫处理硫回收尾气的方法
CN103836948B (zh) 一种高碳钼镍矿用的沸腾焙烧炉及系统
CN102502527B (zh) 硫酸亚铁掺烧硫铁矿制硫酸联产铁精粉的方法
CN105887108B (zh) 盐酸废液再生方法及系统
CN101513993A (zh) 利用硫酸镁生产硫酸的方法
CN103072953A (zh) 硫酸亚铁直接制备硫酸和氧化铁的方法
CN201658945U (zh) 基于热管余热回收技术的烧结烟气净化系统
CN103408047A (zh) 高硫铝土矿悬浮态预热焙烧脱硫-快速冷却工艺
CN109331625A (zh) 三氧化二钒还原尾气净化塔
CN103848403B (zh) 一种硫铁矿制酸生产中的中、低品位热能回收系统及方法
CN205392144U (zh) 钒渣焙烧尾气处理系统
CN109110813B (zh) 一种动态煅烧制取多价态氧化钒的方法
CN218155574U (zh) 酸化焙烧烟气处理系统
CN101780374B (zh) 燃煤锅炉烟气同步除尘脱硫及其粉煤灰的综合利用
CN102586621B (zh) 一种氧化锌浆液脱硫脱氟氯的方法和设备
CN206924611U (zh) 一种含硫尾气处理系统
CN212769875U (zh) 一种配气制酸工艺的净化系统
CN203187405U (zh) 一种硫铁矿制酸生产中的中、低品位热能回收系统
CN113860337B (zh) 硫酸法锂盐生产的尾气综合处理工艺方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160706