CN109022829A - 一种高度自动化清洁生产高纯钒的装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于高纯五氧化二钒生产技术领域，具体公开了一种高度自动化清洁生产高纯钒的装置。该高度自动化清洁生产高纯钒的装置包括破碎球磨单元、制球单元、焙烧单元、浸出单元、偏钒酸铵制备单元以及五氧化二钒煅烧单元，最终可得到纯度99.9％的五氧化二钒产品。本发明提供的高度自动化清洁生产高纯钒的装置，通过对工艺的机械化自动化控制，减少钒的损失和杂质进入，保证了高纯钒的品质，实现高纯钒的清洁自动化生产。

Description

一种高度自动化清洁生产高纯钒的装置

技术领域

本发明涉及高纯五氧化二钒生产技术领域，具体涉及一种高度自动化清洁生产高纯钒的生产装置。

背景技术

随着钒在科技应用领域不断地扩大，对钒产品的纯度要求也越来越高，产品纯度对制备工艺及装备的自动化水平要求更为苛刻。

申请号为CN201410172014.1的“一种利用含钒废渣生产高纯度五氧化二钒的方法”，其中针对现有技术钙渣过滤时间长且洗水量大、钒回收率低、五氧化二钒纯度较低等问题，采用重铬酸钠生产过程排出的含钒钙渣为原料，制取五氧化二钒纯度提升至99％以上。

申请号为CN201110389660.X的“一种高碳含钒石煤矿中提取五氧化二钒的焙烧预处理工艺及提取五氧化二钒的方法”，其中公开了以石煤钒矿为原料，经破碎、压制成块、烘干后，隧道窑焙烧，浸出、中和、氧化、除杂、富集、铵盐沉钒和煅烧后，得到五氧化二钒产品。

但是上述工艺和生产方法均未对高纯五氧化二钒生产工艺和装置进行优化，尤其是对废气、废水的处理和循环利用，生产装置的自动控制等方面进行优化。

发明内容

本发明的目的是提供一种高度自动化清洁生产高纯钒的装置，该生产装置设计优化合理，实现了钒的清洁生产和废水循环利用。

为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种高度自动化清洁生产高纯钒的装置，所述装置包括破碎球磨单元、制球单元、焙烧单元、浸出单元、偏钒酸铵制备单元和五氧化二钒煅烧单元；

所述破碎球磨单元包括破碎机和球磨机，球磨机设置在破碎机之后，破碎机通过提升机与矿物料仓连接，球磨机出料口通过输送机连接粉料仓，所述球磨机上安装设置有粉尘收集装置，所述粉尘收集装置的排尘出口与所述粉料仓进料口连接；所述矿物料仓和所述粉料仓上均设置有仓位报警器；

所述制球单元包括制粒机，所述制粒机的物料进口与粉料仓出料口连接；

所述焙烧单元包括回转窑，所述回转窑通过输送皮带与制粒机出料口连接，所述回转窑上设置有天然气进口，所述回转窑的烟气排放口通过抽风管道与烟气净化装置连接，所述烟气净化装置由依次串接的烟气室、烟气塔和除雾器组成，所述烟气室、烟气塔内均设置有水喷淋装置；

所述浸出单元包括浸取池，浸取池通过物流输送管路与回转窑连接，所述浸取池的底部出口设置有出渣泵，出渣泵与渣水分离系统连接，所述渣水分离系统包括底部倾斜且低于地平面的渣池，所述渣池底部倾斜设置有带孔栏板，所述带孔栏板将所述渣池分隔为上部的集渣池和下部的集水池，所述集水池出口经泵与所述制粒机的进水口连接；

所述偏钒酸铵制备单元包括溶液处理系统以及设置在溶液处理系统之后的树脂处理系统，所述溶液处理系统与所述浸取池上部排液口连接，浸取池上部排液口出来的浸取液在所述溶液处理系统内进行氧化、萃取、反萃取操作，从溶液处理系统出来的反萃液进入树脂处理系统进行精密过滤除杂；所述溶液处理系统设置有废水出口，所述废水出口通过管道与所述浸取池连接；所述树脂处理系统的出液口与沉钒罐连接，经树脂处理系统处理得到的料液在沉钒罐内经铵盐沉淀，得到偏钒酸铵固体，所述沉钒罐下方的放料口与离心机连接，在所述离心机的下部固体物料排放口对应设置有可移动灌装槽车，所述可移动灌装槽车内设置有偏钒酸铵灌装用包装袋，所述离心机的液体出口与脱氨水处理装置连接，所述脱氨水处理装置的出水口与所述浸取池连接；

所述五氧化二钒煅烧单元包括煅烧炉，偏钒酸铵在所述煅烧炉内煅烧得到五氧化二钒产品。

作为一种优选的实施方式，所述回转窑中安装有回转窑PLC自动化控温系统。可以实现最高、最低温报警。温度高，断开天然气供应，温度低时由控制面板调整燃气供应量。

作为一种优选的实施方式，所述回转窑中安装有气体感应器，所述气体感应器与报警装置控制连接。可连续监测窑内状态，气体例如烟气浓度高时，可触发报警装置。

作为一种优选的实施方式，设置在所述回转窑和制粒机出料口之间的输送皮带上安装有皮带秤。可随时显示窑内进料量。

作为一种优选的实施方式，设置在所述回转窑和制粒机出料口之间的输送皮带与调速装置控制连接。可通过调节调速装置来调节皮带输送速度，从而控制窑内进料量。

结合本发明提供的生产高纯钒的装置，其生产工艺包括步骤：

破碎球磨：将含钒矿通过锤式破碎机破碎，破碎后合格矿石输送进入球磨机，球磨后矿石进入粉料仓；

制球：所述粉料仓中的粉料由双轴搅装置输送进入制粒机，制备成含钒矿球，得到生料球；

焙烧：将生料球输送入回转窑进行高温焙烧，焙烧后得到熟料球；

浸出分离：将所述熟料球输送入浸出系统浸出，得到浸出浆液；浸出浆液经氧化、压滤除掉杂质，滤液经萃取(N235萃取剂)、反萃(碱性反萃剂)后，加热并加入除杂剂(铝盐、镁盐、钙盐等)除杂后固液分离，得到提纯的反萃液，反萃液再经树脂处理系统进行精密过滤除杂，之后进入沉钒罐加入铵盐沉淀得到99.7％以上的偏钒酸铵固体，过滤得到偏钒酸铵。萃取后的余液，回用于浸泡工序。加铵盐沉淀后的滤液经脱氨处理后也回用于浸泡工序。

将所述99.7％的偏钒酸铵送入煅烧窑，煅烧后得到五氧化二钒产品。

原料含钒矿可以为含钒氧化页岩矿、含钒石煤矿。

本发明提供的高度自动化清洁生产高纯钒的生产工艺，是经过不断优化工艺路线，对钒矿中的钒的提取率大于90％，得到纯度99.9％的五氧化二钒产品；提取过程中对含氨废水进行集中处理，实现氨的回收和生产废水循环利用，大大的提高了工艺的废水循环利用效率。针对回转窑烟气处理，采用自动控制系统根据烟气排出出口的测量烟气流量大小，可自动调节水喷淋量大小。

本发明提供的高度自动化清洁生产高纯钒的装置，在溶液处理过程中采用自动pH计调节配套计量泵，处理过程中，需要调节pH值，通过管道上安装的自动pH计，联动计量泵开关，pH计设定最高最低控制范围，到最低数值自动开启计量泵，由泵将酸或碱泵入管道，从而保证溶液pH维持在一个控制范围内。

本发明提供的高度自动化清洁生产高纯钒的装置，通过对工艺的机械化自动化控制，减少了钒的损失；浸出过程中采用自动化输送设备，使浸出溶液输送处于密闭环境，减少了杂质进入保证了高纯钒的品质；利用回转窑焙烧设备与其他设备相比，废气更利于集中收集处理，并对废气采用抽风+喷淋+除雾，实现清洁生产；溶液处理过程中采用自动pH调节配套计量泵，实现了自动化联动，也规避了人工操作的不稳定性，保证了高纯钒生产品质。

通过对整个生产工艺的高度自动化设计，实现自动控制，规避了人工操作的不稳定性，保证了高纯钒生产品质。通过对工艺装置的机械化自动化控制，减少了钒的损失，对钒矿中的钒的提取率达到了90％以上；提纯V₂O₅的技术，得到纯度达到99.9％的五氧化二钒产品。通过对整个生产工艺的高度自动化设计，做到了清洁生产，对钒生产企业能够起到更加积极的意义。

原料含钒矿入料采用输送机、提升机，密闭运输减少扬尘；控制系统采用DCS微电脑系统。选用回转窑进行焙烧，通过安装温控设备、测氧设备，用微电脑根据设定温度和需氧量自动选择燃料加入量；回转窑相比其他焙烧设备，废气更利于集中收集处理，以便实现清洁生产。浸出渣，之前传统的利用人工、铲车等出渣方式，废时并且操作现场避免不了跑冒滴漏，选用渣水分离系统将渣水一起移动到指定位置，再改造场地使水易渗出收集回用；浸出溶液的输送利用泵、管道，减少了杂质进入保证了高纯钒的品质。溶液处理过程中采用自动pH调节配套计量泵，实现了自动化联动，也规避了人工操作的不稳定性，保证了高纯钒生产品质。沉钒后的离心采用自动离心装置，配套称量装置直接装包称重后移入指定位置。烟气处理采用抽风+喷淋+除雾，保证清洁生产。提取过程中含氨废水处理、氨回收系统及生产废水回用，全部实现循环使用。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种高度自动化清洁生产高纯钒的装置的连接关系示意图；

图2是本发明中渣水分离系统的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

见图1-图2所示，本实施例提供的一种高度自动化清洁生产高纯钒的装置，包括破碎球磨单元、制球单元、焙烧单元、浸出单元、偏钒酸铵制备单元和五氧化二钒煅烧单元；

破碎球磨单元包括破碎机2和球磨机3，球磨机3设置在破碎机2之后，破碎机2通过提升机与矿物料仓1连接，球磨机3的出料口通过输送机4连接粉料仓5，球磨机3上安装设置有粉尘收集装置19，粉尘收集装置19的排尘出口与粉料仓5的进料口连接；矿物料仓1和粉料仓5上均设置有仓位报警器；当矿物料仓1和粉料仓5内物料不足或过多时，可自动启动仓位报警器，并联动提升机、破碎机2、球磨机3以及输送机4，实现对矿物料仓1和粉料仓5内物料的增减；

制球单元包括制粒机6，制粒机6的物料进口与粉料仓5的出料口连接；

焙烧单元包括回转窑7，回转窑7通过输送皮带与制粒机出料口连接，回转窑7上设置有天然气进口，回转窑7的烟气排放口通过抽风管道与烟气净化装置连接，烟气净化装置由依次串接的烟气室10、烟气塔17和除雾器18组成，烟气室10、烟气塔17内均设置有水喷淋装置；

浸出单元包括浸取池8，浸取池8通过物流输送管路与回转窑7连接，浸取池8的底部出口设置有出渣泵，出渣泵与渣水分离系统9连接，渣水分离系统9包括底部倾斜且低于地平面的渣池，渣池底部倾斜设置有带孔栏板，带孔栏板将渣池分隔为上部的集渣池和下部的集水池，集水池出口经泵与制粒机6的进水口连接；

偏钒酸铵制备单元包括溶液处理系统11以及设置在溶液处理系统11之后的树脂处理系统12，溶液处理系统11与浸取池8上部排液口连接，浸取池8上部排液口出来的浸取液在溶液处理系统11内进行氧化、萃取、反萃取操作，从溶液处理系统11出来的反萃液进入树脂处理系统12进行精密过滤除杂；溶液处理系统11设置有废水出口，该废水出口通过管道与浸取池8连接；树脂处理系统12的出液口与沉钒罐13连接，经树脂处理系统12处理得到的料液在沉钒罐13内经铵盐沉淀，得到偏钒酸铵固体，沉钒罐13下方的放料口与离心机14连接，在离心机14的下部固体物料排放口对应设置有可移动灌装槽车16，可移动灌装槽车16内设置有偏钒酸铵灌装用包装袋，离心机14的液体出口与脱氨水处理装置15连接，脱氨水处理装置15的出水口与浸取池8连接；

五氧化二钒煅烧单元包括煅烧炉，偏钒酸铵在煅烧炉内煅烧得到五氧化二钒产品。

回转窑7中安装有回转窑PLC自动化控温系统。可调节回转窑的温度。

回转窑7中安装有气体感应器，所述气体感应器与报警装置控制连接。可连续监测窑内状态，气体例如烟气浓度高时，可触发报警装置。回转窑中安装温控设备，测氧设备，温度控制设备和测氧设备采用微电脑自动控制燃料加入。

设置在回转窑7和制粒机6出料口之间的输送皮带上安装有皮带秤。可随时显示窑内进料量。

设置在回转窑7和制粒机6出料口之间的输送皮带与调速装置控制连接。可通过调节调速装置来调节皮带输送速度，从而控制窑内进料量。

本实施例的装置控制系统采用DCS微电脑系统。

溶液处理系统11采用自动pH调节配套计量泵，自动联动。

Claims (5)

1.一种高度自动化清洁生产高纯钒的装置，其特征在于，所述装置包括破碎球磨单元、制球单元、焙烧单元、浸出单元、偏钒酸铵制备单元和五氧化二钒煅烧单元；

所述破碎球磨单元包括破碎机和球磨机，球磨机设置在破碎机之后，破碎机通过提升机与矿物料仓连接，球磨机出料口通过输送机连接粉料仓，所述球磨机上安装设置有粉尘收集装置，所述粉尘收集装置的排尘出口与所述粉料仓进料口连接；所述矿物料仓和所述粉料仓上均设置有仓位报警器；

所述制球单元包括制粒机，所述制粒机的物料进口与粉料仓出料口连接；

所述焙烧单元包括回转窑，所述回转窑通过输送皮带与制粒机出料口连接，所述回转窑上设置有天然气进口，所述回转窑的烟气排放口通过抽风管道与烟气净化装置连接，所述烟气净化装置由依次串接的烟气室、烟气塔和除雾器组成，所述烟气室、烟气塔内均设置有水喷淋装置；

所述浸出单元包括浸取池，浸取池通过物流输送管路与回转窑连接，所述浸取池的底部出口设置有出渣泵，出渣泵与渣水分离系统连接，所述渣水分离系统包括底部倾斜且低于地平面的渣池，所述渣池底部倾斜设置有带孔栏板，所述带孔栏板将所述渣池分隔为上部的集渣池和下部的集水池，所述集水池出口经泵与所述制粒机的进水口连接；

所述偏钒酸铵制备单元包括溶液处理系统以及设置在溶液处理系统之后的树脂处理系统，所述溶液处理系统与所述浸取池上部排液口连接，浸取池上部排液口出来的浸取液在所述溶液处理系统内进行氧化、萃取、反萃取操作，从溶液处理系统出来的反萃液进入树脂处理系统进行精密过滤除杂；所述溶液处理系统设置有废水出口，所述废水出口通过管道与所述浸取池连接；所述树脂处理系统的出液口与沉钒罐连接，经树脂处理系统处理得到的料液在沉钒罐内经铵盐沉淀，得到偏钒酸铵固体，所述沉钒罐下方的放料口与离心机连接，在所述离心机的下部固体物料排放口对应设置有可移动灌装槽车，所述可移动灌装槽车内设置有偏钒酸铵灌装用包装袋，所述离心机的液体出口与脱氨水处理装置连接，所述脱氨水处理装置的出水口与所述浸取池连接；

所述五氧化二钒煅烧单元包括煅烧炉，偏钒酸铵在所述煅烧炉内煅烧得到五氧化二钒产品。

2.根据权利要求1所述的高度自动化清洁生产高纯钒的装置，其特征在于，所述回转窑中安装有回转窑PLC自动化控温系统。

3.根据权利要求2所述的高度自动化清洁生产高纯钒的装置，其特征在于，所述回转窑中安装有气体感应器，所述气体感应器与报警装置控制连接。

4.根据权利要求3所述的高度自动化清洁生产高纯钒的装置，其特征在于，设置在所述回转窑和制粒机出料口之间的输送皮带上安装有皮带秤。

5.根据权利要求4所述的高度自动化清洁生产高纯钒的装置，其特征在于，设置在所述回转窑和制粒机出料口之间的输送皮带与调速装置控制连接。