CN109205675A - 一种多钒酸铵生产五氧化二钒的生产系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多钒酸铵生产五氧化二钒的生产系统及方法，所述生产系统包括：依次连接的干燥装置、分离装置、煅烧装置与熔化装置；所述熔化装置设置有底部熔化室以及与底部熔化室相通的顶部物料回收室。所述系统使用熔化炉尾气干燥多钒酸铵以及煅烧多钒酸铵，充分利用了熔化装置余热，并且通过在熔化装置内设置物料回收室，并且通过冷媒气与塔板协同的方式使五氧化二钒粉体沉降到底部熔化室内，从而提高了金属钒的回收率。
Description
技术领域
本发明属于冶金化工技术领域，涉及一种五氧化二钒的制备系统及方法，尤其涉及一种多钒酸铵制备五氧化二钒的生产系统及方法。
背景技术
五氧化二钒是钒的基本产品，它是将含钒原料等经过原料制备、氧化钠化焙烧、浸出、沉淀等工序后得到多钒酸铵，再将多钒酸铵熔化、铸片，得到片状五氧化二钒产品。熔化工序是五氧化二钒生产工艺中的末端工序，也是非常重要的环节，熔化所用设备直接影响到钒的回收率。
CN 101289226 A公开了一种真空煅烧多钒酸铵制取五氧化二钒的方法，所述方法包括如下步骤：将工业多钒酸铵破碎后放入真空冶金炉进行真空加热煅烧，制取五氧化二钒。真空炉内需要保证炉内氧化性气氛，并控制炉内压力为0.2-0.3atm。但该方法在一个反应器中进行，在同一个反应器内同时完成脱水、脱氨和熔化的全过程，热能利用率低，且制取的五氧化二钒的纯度低。
CN 206051581 U公开了一种可回收利用尾气预热的提钒系统，包括闪蒸干燥单元、煅烧单元和熔融单元，闪蒸单元包括闪蒸干燥机，煅烧单元包括煅烧炉，熔融单元包括熔化炉和与熔化炉连接的主副结晶处理器。该实用新型提供的提钒系统能够利用熔化尾气中的热能，但熔化尾气带走了大量的五氧化二钒粉体，不利于提高金属钒的回收率。
CN 102616848 A公开了一种五氧化二钒的生产方法及其生产系统，该方法将工业钒酸铵滤饼打碎后连续加入干燥设备中，高温气体进行干燥；干燥后的钒酸铵进入煅烧设备进行脱氨氧化，得到粉状五氧化二钒或钒氧化物的混合物；所述粉状五氧化二钒或钒氧化物的混合物进入熔化设备进行熔化铸片，即可得到片状五氧化二钒。但该方法同样存在熔化炉尾气夹带五氧化二钒粉体，从而使金属钒回收率降低的问题。
王小江等人发表了题为多钒酸铵熔化过程中的钒损失分析及对策(四川有色金属,2006,4:35-39)的文章，该文章指出了熔化炉内气氛造成的钒损失问题，且给出了解决这一损失问题的设想，但通过加入闸板的方式调节熔化炉尾气的流量减少了煤气量，从而不能保证熔化炉内的熔化温度，因而不利于熔化的的进行。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多钒酸铵生产五氧化二钒的生产系统及方法，所述系统使用熔化炉尾气干燥多钒酸铵以及煅烧多钒酸铵，充分利用了熔化装置余热，并且通过在熔化装置内设置物料回收室，并且通过冷媒气与塔板协同的方式使五氧化二钒粉体沉降到加底部熔化室内，从而提高了金属钒的回收率。
第一方面，本发明提供了一种多钒酸铵生产五氧化二钒的生产系统，所述生产系统包括依次连接的干燥装置、分离装置、煅烧装置与熔化装置。
所述熔化装置的设置有底部熔化室以及与底部熔化室相通的顶部物料回收室。
本发明提供的生产系统中熔化装置产生的热量分别独立地用于干燥装置与煅烧装置的干燥与煅烧，节约能源，提高了热能的利用率。熔化装置顶部设置的顶部物料回收室用于回收熔化炉尾气夹带的五氧化二钒粉体，提高金属钒的回收率。
优选地，所述干燥装置包括固定床干燥器、流化床干燥器或闪蒸干燥机中的任意一种。
优选地，所述干燥装置的出料口与所述煅烧装置的进料口连接。
优选地，所述干燥装置的出风口与所述分离装置的进风口连接。
优选地，所述分离装置包括旋风除尘器和/或袋式除尘器。
优选地，所述分离装置的出料口与所述煅烧装置的进料口连接。
优选地，所述煅烧装置包括煅烧炉。
优选地，所述煅烧装置的出料口与所述熔化装置的进料口连接。
优选地，所述熔化装置包括熔化炉。
优选地，所述顶部物料回收室的顶部设置有熔化炉尾气出口。
优选地，所述顶部物料回收室设置有至少2层塔板，例如可以是2层、3层、4层、5层、6层、7层或8层，优选为4层，2层相邻两层塔板交错设置，本领域的技术人员可以根据熔化炉中物料回收室的高度进行合理地选择。
优选地，所述顶部物料回收室设置有冷媒气入口。
优选地，所述冷媒气入口设置于相邻两层塔板之间。冷媒气由冷媒气入口吹入物料回收室，能够降低熔化炉尾气的温度，使得熔化炉尾气中的五氧化二钒粉体沉积在塔板上。本领域的技术人员可以通过调整冷媒气流量对沉积在塔板上的五氧化二钒粉体进行吹扫，使五氧化二钒回落至底部熔化室，从而提高了五氧化二钒的利用率。熔化炉尾气与冷煤气混合后可以初步降温，通过调整熔化炉内热源气体与冷煤气的流量，可以调节熔化炉尾气的温度，进而根据所需干燥的温度以及煅烧的温度，合理调节干燥气以及煅烧气的流量。
本发明提供的顶部物料回收室中的塔板与冷媒气相互配合，共同作用回收熔化炉尾气夹带的五氧化二钒粉体。但是，如果塔板数目较多，所需的冷媒气总流量就会增大，熔化炉尾气的温度降温较多，无法用于煅烧。因此所述顶部物料回收室中的塔板数量与冷媒气流量需要在本发明提供的工艺参数范围内进行合理地选择。
优选地，所述冷媒气包括空气。本领域的技术人员应当知晓，其他能够用于降温的气体可以替代所述空气，由于空气来源丰富，本技术方案选用空气作为冷媒气。
优选地，所述熔化炉的尾气出口与所述干燥装置的干燥气入口连接。
优选地，所述熔化炉的尾气出口还与所述煅烧装置的煅烧气入口连接。
第二方面，本发明提供了如第一方面所述的生产系统用于生产五氧化二钒的生产方法，所述生产方法包括如下步骤：
(1)使用干燥气干燥多钒酸铵，得到干燥多钒酸铵；
(2)煅烧气煅烧步骤(1)得到的干燥多钒酸铵，得到五氧化二钒粉体；
(3)熔化步骤(2)所得五氧化二钒粉体，得到片状五氧化二钒产品与熔化炉尾气。
优选地，步骤(1)还包括从分离装置回收分离后多钒酸铵的步骤。
优选地，步骤(1)所述多钒酸铵的含水量为35～45wt％，例如可以是35wt％、36wt％、37wt％、38wt％、39wt％、40wt％、41wt％、42wt％、43wt％、44wt％或45wt％，优选为38～42wt％。
优选地，所述干燥多钒酸铵的含水量为0.1～1wt％，例如可以是0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％，优选为0.3～0.7wt％。
优选地，步骤(1)所述干燥的温度为110～150℃，例如可以是110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃或150℃，优选为120～140℃。
优选地，步骤(1)所述干燥气的流量为10000～15000m3/h，例如可以是10000m3/h、11000m3/h、12000m3/h、13000m3/h、14000m3/h或15000m3/h，优选为12000～14000m3/h。本领域技术人员可以根据干燥所需温度合理地选择干燥气的流量。
优选地，步骤(1)所述干燥的相对真空度为-1800～-1200pa，例如可以是-1800pa、-1700pa、-1600pa、-1500pa、-1400pa、-1300pa或-1200pa，优选为-1600～-1400pa。
优选地，步骤(2)所述煅烧的温度为600～700℃，例如可以是600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃、660℃、670℃、680℃、690℃或700℃，优选为630～680℃。
优选地，步骤(2)所述五氧化二钒粉体的粒径为150～300目，优选为150、180、200、230、250、270或300目，优选为180～250目。
优选地，步骤(2)所述煅烧气的氧气的浓度为10～30Vol％，例如可以是10Vol％、15Vol％、20Vol％、25Vol％或30Vol％，优选为15～25Vol％。本领域的技术人员应当知晓，如果熔化炉尾气中的氧气浓度达不到煅烧气中氧气浓度的标准，可以通过补入氧气的方式使煅烧气的氧气浓度达标。
优选地，步骤(2)所述煅烧气的流量为10000～15000m3/h，例如可以是10000m3/h、11000m3/h、12000m3/h、13000m3/h、14000m3/h或15000m3/h，优选为11000～13000m3/h。煅烧气的流量本领域的技术人员可以根据需要进行合理地选择。
优选地，步骤(2)所述煅烧的相对真空度为-3500～-2500pa，例如可以是-3500pa、-3400pa、-3300pa、-3200pa、-3100pa、-3000pa、-2900pa、-2800pa、-2700pa、-2600pa或-2500pa，优选为-3200～-2800pa。
优选地，步骤(3)所述熔化的温度为900～950℃，例如可以是900℃、910℃、920℃、930℃、940℃或950℃，优选为910～940℃。
优选地，步骤(3)所述熔化的相对真空度为-120～-80pa，例如可以是-120pa、-110pa、-100pa、-90pa或-80pa，优选为-110～-90pa。
优选地，步骤(3)所述熔化的热源气体包括水煤气、发生炉煤气、转炉煤气或高炉煤气中的一种或两种以上的组合。
优选地，所述热源气体的流量为2000～3000Nm3/h，例如可以是2000Nm3/h、2100Nm3/h、2200Nm3/h、2300Nm3/h、2400Nm3/h、2500Nm3/h、2600Nm3/h、2700Nm3/h、2800Nm3/h、2900Nm3/h或3000Nm3/h，优选为2400～2800Nm3/h。本领域的技术人员应当清楚，热源气体需要与助燃气配合燃烧以提供熔化炉所需热量，助燃气可以是氧气或空气，助燃气的流量本领域的技术人员可以根据热源气体的流量进行合理地选择。
优选地，步骤(3)所得熔化炉尾气与冷煤气混合后分别用于步骤(1)所述干燥以及步骤(2)所述煅烧。
优选地，所述冷媒气的温度为20-30℃，例如可以是20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃，优选为20-25℃。
优选地，所述冷媒气的流量为3000～5000Nm3/h，例如可以是3000Nm3/h、3200Nm3/h、3400Nm3/h、3600Nm3/h、3800Nm3/h、4000Nm3/h、4200Nm3/h、4400Nm3/h、4500Nm3/h、4800Nm3/h或5000Nm3/h，优选为3500～4500Nm3/h。冷媒气根据冷媒气入口的数量进行合理地分配，本领域的技术人员可以根据工艺需要进行合理地选择。
优选地，所述冷媒气包括空气。
冷媒气可以降低熔化炉尾气的温度，从而使熔化炉尾气夹带的五氧化二钒沉降到塔板上，沉降在塔板上的五氧化二钒通过冷媒气的吹扫作用返回熔化炉的底部熔化室，从而提高了五氧化二钒的回收率。
作为本发明提供的第二方面的生产方法的优选技术方案，所述生产方法包括如下步骤：
(1)110～150℃条件下，使用熔化炉尾气作为干燥气干燥含水量为35～45wt％的多钒酸铵，得到预处理多钒酸铵及含水废气，含水废气经旋风分离器固液分离后，得到分离后多钒酸铵，混合预处理多钒酸铵与分离后多钒酸铵，得到含水量为0.1～1wt％的干燥多钒酸铵，所述干燥气的流量为10000～15000m3/h，所述干燥的相对真空度为-1800～-1200pa；
(2)600-700℃条件下，使用熔化炉尾气与氧气的混合气作为煅烧气煅烧步骤(1)所得混合后多钒酸铵，得到粒径为150～300目的五氧化二钒粉体与含氨废气，所述煅烧气中氧气的浓度为10～30Vol％，所述煅烧气的流量为10000～15000m3/h，所述煅烧的相对真空度为-3500～-2500pa；
(3)900～950℃，热源气体加热条件下，熔化步骤(2)所得五氧化二钒粉体，得到五氧化二钒产品与熔化炉尾气，所述熔化的相对真空度为-120～-80pa，所述热源气体的流量为2000-3000Nm3/h。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明将熔化炉产生的熔化炉尾气用于干燥含水量为35～45wt％的多钒酸铵至含水量为0.1～1wt％，提高了热能的利用率，减少了热源气体的用量，并且减少了熔化炉尾气降温装置的设备投资，成本较低；
(2)本发明在熔化炉内设置带有塔板与冷媒气入口的顶部物料回收室，通过使高温熔化炉尾气在塔板上降温，使熔化炉尾气中的五氧化二钒沉积在塔板上，并通过冷媒气的吹扫作用回到底部熔化室，使多钒酸铵中金属钒的回收率提高至99.5％。
附图说明
图1为实施例1提供的多钒酸铵生产五氧化二钒的生产系统的示意图。
其中：1，闪蒸干燥机；2，旋风分离机；3，煅烧炉；4，熔化炉。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
I)生产系统
实施例1
本实施例提供了一种多钒酸铵生产五氧化二钒的生产系统，所述生产系统的示意图如图1所示，包括依次连接的闪蒸干燥机1、旋风分离机2、煅烧炉3与熔化炉4，所述熔化炉4设置有底部熔化室以及与底部熔化室相通的顶部物料回收室。
所述闪蒸干燥机1的出料口与所述煅烧炉3的进料口连接，所述闪蒸干燥机1的出风口与所述旋风分离机2的进料口连接。
所述旋风分离机2的出料口与所述煅烧炉3的进料口连接。
所述煅烧炉3的出料口与所述熔化炉4的进料口连接。
所述顶部物料回收室的顶部设置有熔化炉尾气出口。
所述顶部物料回收室内设置有4层塔板，相邻2层塔板交错设置，相邻2层塔板之间设置有空气入口。
所述熔化炉4的尾气出口与所述闪蒸干燥机1的干燥气入口连接。
所述熔化炉4的尾气出口还与所述煅烧炉3的煅烧气入口连接。
熔化炉尾气干燥闪蒸干燥机内1的多钒酸铵，使多钒酸铵的含水量由35～45wt％降至0.1～1wt％，夹带有多钒酸铵的气体经过旋风分离机2后得到的多钒酸铵与闪蒸干燥机内1的多钒酸铵混合；混合后的多钒酸铵在煅烧炉3内煅烧，煅烧所用气体为熔化炉尾气，得到五氧化二钒粉体；使用热源气体在熔化炉4内熔化五氧化二钒粉体，气体夹带的五氧化二钒粉体在顶部物料回收室内的塔板上富集，经过空气吹扫后回到底部熔化室。
实施例2
本实施例提供了一种多钒酸铵生产五氧化二钒的生产系统，所述生产系统包括依次连接的闪蒸干燥机1、旋风分离机2、煅烧炉3与熔化炉4，所述熔化炉4设置有底部熔化室以及与底部熔化室相通的顶部物料回收室。
所述闪蒸干燥机1的出料口与所述煅烧炉3的进料口连接，所述闪蒸干燥机1的出风口与所述旋风分离机2的进料口连接。
所述旋风分离机2的出料口与所述煅烧炉3的进料口连接。
所述煅烧炉3的出料口与所述熔化炉4的进料口连接。
所述顶部物料回收室的顶部设置有熔化炉尾气出口。
所述顶部物料回收室内设置有空气入口。
所述熔化炉4的尾气出口与所述闪蒸干燥机1的干燥气入口连接。
所述熔化炉4的尾气出口还与所述煅烧炉3的煅烧气入口连接。
熔化炉尾气干燥闪蒸干燥机1内的多钒酸铵，使多钒酸铵的含水量由35-45wt％降至0.1-1wt％，夹带有多钒酸铵的气体经过旋风分离机2后得到的多钒酸铵与闪蒸干燥机1内的多钒酸铵混合；混合后的多钒酸铵在煅烧炉3内煅烧，煅烧所用气体为熔化炉尾气，得到五氧化二钒粉体；使用热源气体在熔化炉4内熔化五氧化二钒粉体，夹带有五氧化二钒粉体的熔化炉尾气经过空气冷却后密度降低，夹带的五氧化二钒部分回落会底部熔化室内。
实施例3
本实施例提供了一种多钒酸铵生产五氧化二钒的生产系统，所述生产系统包括依次连接的闪蒸干燥机1、旋风分离机2、煅烧炉3与熔化炉4，所述熔化炉4设置有底部熔化室以及与底部熔化室相通的顶部物料回收室。
所述闪蒸干燥机1的出料口与所述煅烧炉3的进料口连接，所述闪蒸干燥机1的出风口与所述旋风分离机2的进料口连接。
所述旋风分离机2的出料口与所述煅烧炉3的进料口连接。
所述煅烧炉3的出料口与所述熔化炉4的进料口连接。
所述顶部物料回收室的顶部设置有熔化炉尾气出口。
所述顶部物料回收室内设置有2层塔板，2层塔板交错设置。
所述熔化炉4的尾气出口与所述闪蒸干燥机1的干燥气入口连接。
所述熔化炉4的尾气出口还与所述煅烧炉3的煅烧气入口连接。
熔化炉尾气干燥闪蒸干燥机1内的多钒酸铵，使多钒酸铵的含水量由35-45wt％降至0.1-1wt％，夹带有多钒酸铵的气体经过旋风分离机2后得到的多钒酸铵与闪蒸干燥机1内的多钒酸铵混合；混合后的多钒酸铵在煅烧炉3内煅烧，煅烧所用气体为熔化炉尾气，得到五氧化二钒粉体；使用热源气体在熔化炉4内熔化五氧化二钒粉体，气体夹带的五氧化二钒粉体在顶部物料回收室内的塔板上富集。
实施例4
本实施例提供了一种多钒酸铵生产五氧化二钒的生产系统，所述生产系统除熔化炉4的顶部物料回收室中设置有2块塔板，其余均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种多钒酸铵生产五氧化二钒的生产系统，所述生产系统除熔化炉4的顶部物料回收室中设置有10块塔板，其余均与实施例1相同。
II)生产方法
应用例1
本应用例提供了一种如实施例1所提供的生产系统生产五氧化二钒的生产方法，所述生产方法包括如下步骤：
(1)130℃条件下，使用熔化炉尾气作为干燥气干燥含水量为40wt％的多钒酸铵，得到干燥后多钒酸铵及含水废气，含水废气经旋风分离器固液分离后，得到分离后多钒酸铵，混合干燥后多钒酸铵与分离后多钒酸铵，得到含水量为0.5wt％的混合多钒酸铵，所述干燥气的流量为13000Nm3/h，所述干燥的相对真空度为-1500pa；
(2)650℃条件下，使用熔化炉尾气与氧气的混合气作为煅烧气煅烧步骤(1)所得混合后多钒酸铵，得到粒径为200目的五氧化二钒粉体与含氨废气，所述煅烧气中氧气的浓度为20Vol％，所述煅烧气的流量为12000Nm3/h，所述煅烧的相对真空度为-3000pa；
(3)930℃，水煤气加热条件下，熔化步骤(2)所得五氧化二钒粉体，得到五氧化二钒产品与熔化炉尾气，所述熔化的相对真空度为-100pa，所述水煤气的流量为2500Nm3/h，冷媒气的流量为5000Nm3/h，冷媒气为25℃的空气，熔化炉尾气与冷媒气混合后分别用于步骤(1)所述干燥以及步骤(2)所述煅烧。
应用例2
本应用例提供了一种如实施例1所提供的生产系统生产五氧化二钒的生产方法，所述生产方法包括如下步骤：
(1)120℃条件下，使用熔化炉尾气作为干燥气干燥含水量为38wt％的多钒酸铵，得到干燥后多钒酸铵及含水废气，含水废气经旋风分离器固液分离后，得到分离后多钒酸铵，混合干燥后多钒酸铵与分离后多钒酸铵，得到含水量为0.3wt％的混合多钒酸铵，所述干燥气的流量为12000Nm3/h，所述干燥的相对真空度为-1600pa；
(2)630℃条件下，使用熔化炉尾气与氧气的混合气作为煅烧气煅烧步骤(1)所得混合后多钒酸铵，得到粒径为180目的五氧化二钒粉体与含氨废气，所述煅烧气中氧气的浓度为15Vol％，所述煅烧气的流量为11000Nm3/h，所述煅烧的相对真空度为-3200pa；
(3)910℃，水煤气加热条件下，熔化步骤(2)所得五氧化二钒粉体，得到五氧化二钒产品与熔化炉尾气，所述熔化的相对真空度为-110pa，所述水煤气的流量为2400Nm3/h，冷媒气的流量为4000Nm3/h，冷媒气为30℃的空气，熔化炉尾气与冷媒气混合后分别用于步骤(1)所述干燥以及步骤(2)所述煅烧。
应用例3
本应用例提供了一种如实施例1所提供的生产系统生产五氧化二钒的生产方法，所述生产方法包括如下步骤：
(1)140℃条件下，使用熔化炉尾气作为干燥气干燥含水量为42wt％的多钒酸铵，得到干燥后多钒酸铵及含水废气，含水废气经旋风分离器固液分离后，得到分离后多钒酸铵，混合干燥后多钒酸铵与分离后多钒酸铵，得到含水量为0.7wt％的混合多钒酸铵，所述干燥气的流量为14000Nm3/h，所述干燥的相对真空度为-1400pa；
(2)680℃条件下，使用熔化炉尾气与氧气的混合气作为煅烧气煅烧步骤(1)所得混合后多钒酸铵，得到粒径为250目的五氧化二钒粉体与含氨废气，所述煅烧气中氧气的浓度为25Vol％，所述煅烧气的流量为13000Nm3/h，所述煅烧的相对真空度为-2800pa；
(3)940℃，水煤气加热条件下，熔化步骤(2)所得五氧化二钒粉体，得到五氧化二钒产品与熔化炉尾气，所述熔化的相对真空度为-90pa，所述水煤气的流量为2800Nm3/h，冷媒气的流量为4500Nm3/h，冷媒气为20℃的空气，熔化炉尾气与冷媒气混合后分别用于步骤(1)所述干燥以及步骤(2)所述煅烧。
应用例4
本应用例提供了一种如实施例1所提供的生产系统生产五氧化二钒的生产方法，所述生产方法包括如下步骤：
(1)110℃条件下，使用熔化炉尾气作为干燥气干燥含水量为35wt％的多钒酸铵，得到干燥后多钒酸铵及含水废气，含水废气经旋风分离器固液分离后，得到分离后多钒酸铵，混合干燥后多钒酸铵与分离后多钒酸铵，得到含水量为0.1wt％的混合多钒酸铵，所述干燥气的流量为10000Nm3/h，所述干燥的相对真空度为-1800pa；
(2)600℃条件下，使用熔化炉尾气与氧气的混合气作为煅烧气煅烧步骤(1)所得混合后多钒酸铵，得到粒径为150目的五氧化二钒粉体与含氨废气，所述煅烧气中氧气的浓度为10Vol％，所述煅烧气的流量为10000Nm3/h，所述煅烧的相对真空度为-3500pa；
(3)900℃，水煤气加热条件下，熔化步骤(2)所得五氧化二钒粉体，得到五氧化二钒产品与熔化炉尾气，所述熔化的相对真空度为-120pa，所述水煤气的流量为2000Nm3/h，冷媒气的流量为3500Nm3/h，冷媒气为20℃的空气，熔化炉尾气与冷媒气混合后分别用于步骤(1)所述干燥以及步骤(2)所述煅烧。
应用例5
本应用例提供了一种如实施例1所提供的生产系统生产五氧化二钒的生产方法，所述生产方法包括如下步骤：
(1)150℃条件下，使用熔化炉尾气作为干燥气干燥含水量为45wt％的多钒酸铵，得到干燥后多钒酸铵及含水废气，含水废气经旋风分离器固液分离后，得到分离后多钒酸铵，混合干燥后多钒酸铵与分离后多钒酸铵，得到含水量为1wt％的混合多钒酸铵，所述干燥气的流量为15000Nm3/h，所述干燥的相对真空度为-1200pa；
(2)700℃条件下，使用熔化炉尾气与氧气的混合气作为煅烧气煅烧步骤(1)所得混合后多钒酸铵，得到粒径为300目的五氧化二钒粉体与含氨废气，所述煅烧气中氧气的浓度为30Vol％，所述煅烧气的流量为15000Nm3/h，所述煅烧的相对真空度为-2500pa；
(3)950℃，水煤气加热条件下，熔化步骤(2)所得五氧化二钒粉体，得到五氧化二钒产品与熔化炉尾气，所述熔化的相对真空度为-80pa，所述水煤气的流量为3000Nm3/h，冷媒气的流量为3000Nm3/h，冷媒气为25℃的空气，熔化炉尾气与冷媒气混合后分别用于步骤(1)所述干燥以及步骤(2)所述煅烧。
应用例6
本应用例提供了一种如实施例2所提供的生产系统生产五氧化二钒的生产方法，所述生产方法的步骤与条件与实施例6相同。
应用例7
本应用例提供了一种如实施例3所提供的生产系统生产五氧化二钒的生产方法，所述生产方法的步骤与条件与实施例6相同。
应用例8
本应用例提供了一种如实施例4所提供的生产系统生产五氧化二钒的生产方法，所述生产方法的步骤与条件与实施例6相同。
应用例9
本应用例提供了一种如实施例5所提供的生产系统生产五氧化二钒的生产方法，所述生产方法的步骤与条件与实施例6相同。
本发明应用例1～9所得五氧化二钒的纯度以及金属钒的回收率数据如表1所示：
表1
| 五氧化二钒纯度/％ | 金属钒的回收率/％ | |
| 应用例1 | 98.5 | 99.5 |
| 应用例2 | 98.35 | 99.38 |
| 应用例3 | 98.35 | 99.39 |
| 应用例4 | 98.43 | 99.32 |
| 应用例5 | 98.38 | 99.31 |
| 应用例6 | 98.26 | 98.05 |
| 应用例7 | 98.21 | 95.18 |
| 应用例8 | 98.42 | 99.2 |
| 应用例9 | 98.48 | 98.5 |
应用例1～5所用的生产系统由实施例1提供，生产的五氧化二矾的纯度为98.35％～98.5％，金属钒的回收率为99.31～99.5％。
应用例6所用生产系统由实施例2提供，实施例2中的顶部物料回收室内没有设置塔板，仅仅依靠冷媒气吹扫回收五氧化二钒粉体，五氧化二钒的回收率为98.05％，低于应用例1～5所用生产系统99.31～99.5％的回收率。
应用例7所用生产系统由实施例3提供，实施例3中的顶部物料回收室内没有设置冷媒气入口，仅仅依靠塔板回收五氧化二钒粉体，由于没有冷媒气吹扫，五氧化二钒粉体沉积在塔板上，无法回到底部熔化室，五氧化二钒的回收率为95.18％，低于应用例1～5所用生产系统99.31～99.5％的回收率。回收沉积在塔板上的五氧化二钒粉体还需另外的人工操作，不仅操作繁复，而且增加了人工操作的危险性。
应用例8所用生产系统由实施例4提供，实施例4中的顶部物料回收室内设置有2层塔板，五氧化二钒的回收率为99.2％，略低于应用例1～5所用生产系统99.31～99.5％的回收率。
应用例9所用生产系统由实施例5提供，实施例4中的顶部物料回收室内设置有10层塔板，每个冷媒气入口提供的冷媒气流量较低，无法有效对塔板上沉积的五氧化二钒粉体进行回收，五氧化二钒的回收率为98.5％，低于应用例1～5所用生产系统99.31～99.5％的回收率。
综上，本发明将熔化炉产生的熔化炉尾气用于干燥含水量为35～45wt％的多钒酸铵至含水量为0.1～1wt％，提高了热能的利用率，减少了热源气体的用量，并且减少了熔化炉尾气降温装置的设备投资，成本较低；而且本发明在熔化炉内设置带有塔板与冷媒气入口的顶部物料回收室，通过使高温熔化炉尾气在塔板上降温，使熔化炉尾气中的五氧化二钒沉积在塔板上，并通过冷媒气的吹扫作用回到底部熔化室，使多钒酸铵中金属钒的回收率提高至99.5％。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种多钒酸铵生产五氧化二钒的生产系统，其特征在于，所述生产系统包括依次连接的干燥装置、分离装置、煅烧装置与熔化装置；
所述熔化装置设置有底部熔化室以及与底部熔化室相通的顶部物料回收室。
2.根据权利要求1所述的生产系统，其特征在于，所述干燥装置包括固定床干燥器、流化床干燥器或闪蒸干燥机中的任意一种；
优选地，所述干燥装置的出料口与所述煅烧装置的进料口连接；
优选地，所述干燥装置的出风口与所述分离装置的进料口连接。
3.根据权利要求1或2所述的生产系统，其特征在于，所述分离装置包括旋风除尘器和/或袋式除尘器；
优选地，所述分离装置的出料口与所述煅烧装置的进料口连接。
4.根据权利要求1～3任一项所述的生产系统，其特征在于，所述煅烧装置包括煅烧炉；
优选地，所述煅烧装置的出料口与所述熔化装置的进料口连接。
5.根据权利要求1～4任一项所述的生产系统，其特征在于，所述熔化装置包括熔化炉；
优选地，所述顶部物料回收室的顶部设置有熔化炉尾气出口；
优选地，所述顶部物料回收室内设置有至少2层塔板，优选为4层，相邻2层塔板交错设置；
优选地，所述顶部物料回收室设置有冷媒气入口；
优选地，所述冷媒气入口设置于相邻两层塔板之间。
6.根据权利要求5所述的生产系统，其特征在于，所述熔化炉的尾气出口与所述干燥装置的干燥气入口连接；
优选地，所述熔化炉的尾气出口还与所述煅烧装置的煅烧气入口连接。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的生产系统生产五氧化二钒的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括如下步骤：
(1)使用干燥气干燥多钒酸铵，得到干燥多钒酸铵；
(2)煅烧气煅烧步骤(1)得到的干燥多钒酸铵，得到五氧化二钒粉体；
(3)熔化步骤(2)所得五氧化二钒粉体，得到片状五氧化二钒产品与熔化炉尾气。
8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，步骤(1)还包括从分离装置回收分离后多钒酸铵的步骤。
9.根据权利要求7或8所述的生成方法，其特征在于，步骤(1)所述多钒酸铵的含水量为35～45wt％，优选为38～42wt％；
优选地，所述干燥多钒酸铵的含水量为0.1～1wt％，优选为0.3～0.7wt％；
优选地，步骤(1)所述干燥的温度为110～150℃，优选为120～140℃；
优选地，步骤(1)所述干燥气的流量为10000～15000Nm3/h，优选为12000～14000Nm3/h；
优选地，步骤(1)所述干燥的相对真空度为-1800～-1200pa，优选为-1600～-1400pa；
优选地，步骤(2)所述煅烧的温度为600～700℃，优选为630～680℃；
优选地，步骤(2)所述五氧化二钒粉体的粒径为150～300目，优选为180～250目；
优选地，步骤(2)所述煅烧气的氧气浓度为10～30Vol％，优选为15～25Vol％；
优选地，步骤(2)所述煅烧气的流量为10000～15000Nm3/h，优选为11000～13000Nm3/h；
优选地，步骤(2)所述煅烧的相对真空度为-3500～-2500pa，优选为-3200～-2800pa；
优选地，步骤(3)所述熔化的温度为900-950℃，优选为910-940℃；
优选地，步骤(3)所述熔化的相对真空度为-120～-80pa，优选为-110～-90pa；
优选地，步骤(3)所述熔化的热源气体包括水煤气、发生炉煤气、转炉煤气或高炉煤气中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述热源气体的流量为2000～3000Nm3/h，优选为2400～2800Nm3/h；
优选地，步骤(3)所得熔化炉尾气与冷媒气混合后分别用于步骤(1)所述干燥以及步骤(2)所述煅烧；
优选地，所述冷媒气的温度为20-30℃，优选为20-25℃；
优选地，所述冷媒气的流量为3000～5000Nm3/h，优选为3500～4500Nm3/h；
优选地，所述冷媒气包括空气。
10.根据权利要求7-9任一项所述的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括如下步骤：
(1)110～150℃条件下，使用熔化炉尾气作为干燥气干燥含水量为35～45wt％的多钒酸铵，得到预处理多钒酸铵及含水废气，含水废气经旋风分离器固液分离后，得到分离后多钒酸铵，混合预处理多钒酸铵与分离后多钒酸铵，得到含水量为0.1～1wt％的干燥多钒酸铵，所述干燥气的流量为10000～15000m3/h，所述干燥的相对真空度为-1800～-1200pa；
(2)600-700℃条件下，使用熔化炉尾气与氧气的混合气作为煅烧气煅烧步骤(1)所得混合后多钒酸铵，得到粒径为150～300目的五氧化二钒粉体与含氨废气，所述煅烧气中氧气的浓度为10～30Vol％，所述煅烧气的流量为10000～15000m3/h，所述煅烧的相对真空度为-3500～-2500pa；
(3)900～950℃，热源气体加热条件下，熔化步骤(2)所得五氧化二钒粉体，得到五氧化二钒产品与熔化炉尾气，所述熔化的相对真空度为-120～-80pa，所述热源气体的流量为2000～3000Nm3/h。
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