CN110656237A - 一种利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺 - Google Patents

一种利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺 Download PDF

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Abstract

一种利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺，将钒钛磁铁矿矿粉、钠盐、碱、无烟煤和粘结剂造制成球团；将球团装满盛料筐中，所述盛料筐为圆柱状且上部敞口，在盛料筐上设有直径小于球团直径的多个透气孔；将装满料的盛料筐摞在窑车内，采用钒钛磁铁矿隧道窑进行氧化焙烧；将装好料的各窑车由预热段入口依次送入，并点燃盛料筐内盛装的球团，在预热段内对窑车内的物料预热，然后将窑车经转运车依次转入加热段，窑车内的钒钛铁原料在无烟煤燃烧形成高温下的加热段内提钒反应，反应后，再将窑车由冷却段出口送出，水浸出钒，灼烧，得到片钒。优点是：在钒钛磁铁矿提钒过程中，节约能源，降低能耗成本，使钒钛磁铁矿受热均匀，缩短反应时间，提高提钒效果。

Description

一种利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺
技术领域
本发明涉及一种利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺。
背景技术
钒添加于钢铁生产中，可以提高钢材的强度和韧性，在结构钢种添加0.1%的钒，可以提高强度10%-20%，广泛应用于机械制造、汽车、航空航天、铁路和桥梁领域。钒主要是从钒钛磁铁矿中提取。
我国朝阳地域蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿，（富集后其钒含量较高，含钒量为1.4%-1.8%，可以采用直接提钒技术。国内用回转窑对钒钛磁铁矿直接领域进行了大量的研究，该工艺需要外燃加热，物料受热不均匀，提钒效果不理想，且能耗较高。回转窑提钒处理能力低，并且能耗高，难以实现大规模连续生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺，在钒钛磁铁矿提钒过程中，节约能源，降低能耗成本，使钒钛磁铁矿受热均匀，缩短反应时间，提高提钒效果。
本发明的技术解决方案是：
一种利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺，其具体步骤如下：
1）将钒钛磁铁矿矿粉、钠盐、碱、无烟煤和粘结剂用圆盘造粒机或造粒机制成直径≤40mm的球团；所述无烟煤的配入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的7%-8%；
2)将球团装满盛料筐中，所述盛料筐为圆柱状且上部敞口，其内径为300mm、高为0.7m，在盛料筐上设有直径小于球团直径的多个透气孔；将装满料的盛料筐分上下两层摞在窑车内，且盛料筐在窑车上呈10排、10列方式排布，窑车长度为3.5米-3.7米，宽度为3.5米-3.7米，采用钒钛磁铁矿隧道窑进行氧化焙烧；
所述钒钛磁铁矿隧道窑，包括窑体和轨道，所述窑体是由预热段、加热段和冷却段构成，所述预热段与加热段并排且贴靠布置，在加热段外侧墙体设有第一气道，所述第一气道经由窑体顶部与预热段外侧墙体通入预热段，在加热段外侧墙体部设置用于通断第一气道的第一阀门，在加热段与预热段间窑体的墙体上设有两侧相通的第二气道和用于通断第二气道的第二阀门，在预热段的出料端与加热段的进料端之间设置运动方向与轨道方向垂直的转运车；
所述预热段长度为50米-70米，加热段长度为80米-100米，冷却段长度为20米-25米；窑车在加热段的运行时间为3小时-5小时；
将装好料的各窑车由预热段入口依次送入，并点燃盛料筐内盛装的球团，在预热段内对窑车内的物料预热，然后将窑车经转运车依次转入加热段，窑车内的钒钛铁原料在无烟煤燃烧形成高温下的加热段内提钒反应，反应后，再将窑车由冷却段出口送出，80℃-85℃水浸出钒，灼烧，得到片钒。
进一步的，所述钠盐为NaCl，碱为氢氧化钠，所述粘结剂为糊精，所述无烟煤的热量为5000大卡-6000大卡。
进一步的，所述碱的添加量占钒钛磁铁矿矿粉质量的5.5%-6%，所述盐的添加量占钒钛磁铁矿矿粉质量的2%-2.2%，所述粘结剂的配入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的1%。
进一步的，所述钒钛磁铁矿中钒的质量含量为1.6%-1.8%。
进一步的，步骤1）制备的球团直径为10mm-40mm。
进一步的，所述盛料筐的材质为310耐热钢，厚度为10mm；所述透气孔直径为8mm，相邻两个透气孔中心距离为12mm。
进一步的，所述钒钛磁铁矿隧道窑的宽度为2m，高度为1.6m。
进一步的，所述预热段进口温度为50℃，所述加热段温度为800℃-850℃，所述冷却段出口温度为150℃-200℃。
进一步的，在窑体顶部位于加热段与冷却段之间设置尾气处理器，回收钒钛还原过程中产生的有害气体。
进一步的，在窑体内位于轨道两侧的底面设有挡土台，使窑车掉落的料渣处于挡土台与对应侧墙体之间，防止料渣进入轨道阻碍窑车行进。
本发明的有益效果是：
工艺简单，节约能源，提钒效果好。采用隧道窑作为钒钛磁铁矿的还原设备，处理能力大，适合连续规模化生产。在钒钛磁铁矿中配入无烟煤提供提钒反应热能，大大的降低了能耗成本，使钒钛磁铁矿受热均匀，缩短了还原时间，提钒率高，提钒率可以达到85%以上。
在加热段外侧墙体设置第一气道，在加热段与预热段间窑体的墙体上设置第二气道，可以实现将加热段的热量通入预热段，对还原反应前预热段内的钒钛磁铁矿原料预热，从而实现节能生产。
附图说明
图1是发明的结构示意图；
图2是图1的剖视图。
图中：1-预热段，2-加热段，3-冷却段，4-轨道，5-挡土台，6-第一气道，7-第一阀门，8-第二气道，9-第二阀门，10-转运车，11-尾气处理器。
具体实施方式
实施例1
1）将钒含量为1.6%wt钒钛磁铁矿矿粉1吨、氯化钠22kg、氢氧化钠55kg、无烟煤80kg和糊精10kg用圆盘造粒机或造粒机制成直径为10mm的球团，所述无烟煤的热量为5000大卡；
2)将球团装满材质为310耐热钢为盛料筐中，所述盛料筐为圆柱状且上部敞口，其内径为300mm、高为0.7m、厚度为10mm，在盛料筐上均布有直径为8mm透气孔；相邻两个透气孔中心距离为12mm；将装满料的盛料筐分上、下两层摞在窑车内，且盛料筐在窑车上呈10排、10列方式排布，窑车长度为3.5米，宽度为3.5米，采用钒钛磁铁矿隧道窑进行氧化焙烧；
如图1、图2所示，钒钛磁铁矿还原隧道窑，包括窑体和轨道4，在窑体内位于轨道4两侧的底面设有挡土台5，所述窑体是由预热段1、加热段2和冷却段3构成。所述预热段1与加热段2并排且贴靠布置，在加热段2外侧墙体设有第一气道6，所述第一气道6经由窑体顶部与预热段1外侧墙体通入预热段1，在加热段2外侧墙体部设置用于通断第一气道6的第一阀门7，在加热段2与预热段1间窑体的墙体上设有两侧相通的第二气道8和用于通断第二气道8的第二阀门9，在预热段1的出料端与加热段2的进料端之间设置运动方向与轨道4方向垂直的转运车10，在窑体顶部位于加热段2与冷却段3之间设置尾气处理器11；
所述钒钛磁铁矿隧道窑的宽度为2m，高度为1.6m；所述预热段1长度为50米，加热段2长度为100米，冷却段3长度为20米；所述冷却段3出口温度为150℃；
将装好料的各窑车由预热段1入口依次送入，并点燃盛料筐内盛装的球团，在预热段1内对窑车内的物料预热，所述预热段1进口温度为50℃，然后将窑车经转运车10依次转入加热段2，窑车内的钒钛铁原料在无烟煤燃烧形成高温下的加热段2内提钒反应，加热段2温度为800℃，窑车在加热段2的运行时间为5小时；反应后，再将窑车由冷却段3出口送出，85℃水浸出钒，灼烧，得到片钒，纯度为98%。提钒率为85.2%。
实施例2
1）将钒含量为1.8%wt钒钛磁铁矿矿粉、NaCl、氢氧化钠、无烟煤和粘结剂用圆盘造粒机或造粒机制成直径为40mm的球团；所述粘结剂为糊精，所述无烟煤的热量为6000大卡，所述无烟煤的配入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的7%，所述碱的添加量占钒钛磁铁矿矿粉质量的6%，所述盐的添加量占钒钛磁铁矿矿粉质量的2%，所述粘结剂的配入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的1%；
2)将球团装满材质为310耐热钢为盛料筐中，所述盛料筐为圆柱状且上部敞口，其内径为300mm、高为0.7m、厚度为10mm，在盛料筐上均布有直径为15mm的透气孔；相邻两个透气孔中心距离为20mm；将装满料的盛料筐分上、下两层摞在窑车内，且盛料筐在窑车上呈10排、10列方式排布，窑车长度为3.7米，宽度为3.7米，采用钒钛磁铁矿隧道窑进行氧化焙烧；
采用的钒钛磁铁矿还原隧道窑结构同实施例1；
所述钒钛磁铁矿隧道窑的宽度为2m，高度为1.6m；所述预热段1长度为70米，加热段2长度为80米，冷却段3长度为25米；
将装好料的各窑车由预热段1入口依次送入，并点燃盛料筐内盛装的球团，在预热段1内对窑车内的物料预热，所述预热段1进口温度为50℃，然后将窑车经转运车10依次转入加热段2，窑车内的钒钛铁原料在无烟煤燃烧形成高温下的加热段2内提钒反应，所述加热段2温度为850℃，窑车在加热段2的运行时间为3小时；反应后，再将窑车由冷却段3出口送出，所述冷却段3出口温度为200℃；80℃水浸出钒，灼烧，得到片钒。提钒率为85.1%。
实施例3
1）将钒含量为1.7%wt钒钛磁铁矿矿粉、NaCl、氢氧化钠、无烟煤和膨润土用圆盘造粒机或造粒机制成直径为20mm的球团；所述无烟煤的配入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的7.5%，所述氢氧化钠的添加量占钒钛磁铁矿矿粉质量的5.8%，所述NaCl的添加量占钒钛磁铁矿矿粉质量的2.1%，所述膨润土的配入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的1%；
2)将球团装满材质为310耐热钢为盛料筐中，所述盛料筐为圆柱状且上部敞口，其内径为300mm、高为0.7m、厚度为10mm，在盛料筐上设有直径小于球团直径的多个透气孔；将装满料的盛料筐分上下两层摞在窑车内，且盛料筐在窑车上呈10排、10列方式排布，窑车长度为3.6米，宽度为3.6米，采用钒钛磁铁矿隧道窑进行氧化焙烧；
采用的钒钛磁铁矿还原隧道窑结构同实施例1；
所述钒钛磁铁矿隧道窑的宽度为2m，高度为1.6m；所述预热段1长度为60米，加热段2长度为90米，冷却段3长度为22米；
将装好料的各窑车由预热段1入口依次送入，并点燃盛料筐内盛装的球团，在预热段1内对窑车内的物料预热，所述预热段1进口温度为50℃，然后将窑车经转运车10依次转入加热段2，窑车内的钒钛铁原料在无烟煤燃烧形成高温下的加热段2内提钒反应，所述加热段2温度为820℃，；窑车在加热段2的运行时间为4小时；反应后，再将窑车由冷却段3出口送出，所述冷却段3出口温度为180℃；80℃-85℃水浸出钒，灼烧，得到片钒。提钒率为85.0%。

Claims (10)

1.一种利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺，其特征是：
具体步骤如下：
1）将钒钛磁铁矿矿粉、钠盐、碱、无烟煤和粘结剂用圆盘造粒机或造粒机制成直径≤40mm的球团；所述无烟煤的配入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的7%-8%；
2)将球团装满盛料筐中，所述盛料筐为圆柱状且上部敞口，其内径为300mm、高为0.7m，在盛料筐上设有直径小于球团直径的多个透气孔；将装满料的盛料筐分上下两层摞在窑车内，且盛料筐在窑车上呈10排、10列方式排布，窑车长度为3.5米-3.7米，宽度为3.5米-3.7米，采用钒钛磁铁矿隧道窑进行氧化焙烧；
所述钒钛磁铁矿隧道窑，包括窑体和轨道，所述窑体是由预热段、加热段和冷却段构成，所述预热段与加热段并排且贴靠布置，在加热段外侧墙体设有第一气道，所述第一气道经由窑体顶部与预热段外侧墙体通入预热段，在加热段外侧墙体部设置用于通断第一气道的第一阀门，在加热段与预热段间窑体的墙体上设有两侧相通的第二气道和用于通断第二气道的第二阀门，在预热段的出料端与加热段的进料端之间设置运动方向与轨道方向垂直的转运车；
所述预热段长度为50米-70米，加热段长度为80米-100米，冷却段长度为20米-25米；窑车在加热段的运行时间为3小时-5小时；
将装好料的各窑车由预热段入口依次送入，并点燃盛料筐内盛装的球团，在预热段内对窑车内的物料预热，然后将窑车经转运车依次转入加热段，窑车内的钒钛铁原料在无烟煤燃烧形成高温下的加热段内提钒反应，反应后，再将窑车由冷却段出口送出，80℃-85℃水浸出钒，灼烧，得到片钒。
2.根据权要求1所述的利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺，其特征是：所述钠盐为NaCl，碱为氢氧化钠，所述粘结剂为糊精，所述无烟煤的热量为5000大卡-6000大卡。
3.根据权要求1所述的利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺，其特征是：所述碱的添加量占钒钛磁铁矿矿粉质量的5.5%-6%，所述盐的添加量占钒钛磁铁矿矿粉质量的2%-2.2%，所述粘结剂的配入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的1%。
4.根据权要求1所述的利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺，其特征是：所述钒钛磁铁矿中钒的质量含量为1.6%-1.8%。
5.根据权要求1所述的利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺，其特征是：步骤1）制备的球团直径为10mm-40mm。
6.根据权要求5所述的利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺，其特征是：所述盛料筐的材质为310耐热钢，厚度为10mm；所述透气孔直径为8mm，相邻两个透气孔中心距离为12mm。
7.根据权要求1所述的利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺，其特征是：所述钒钛磁铁矿隧道窑的宽度为2m，高度为1.6m。
8.根据权要求1所述的利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺，其特征是：所述预热段进口温度为50℃，所述加热段温度为800℃-850℃，所述冷却段出口温度为150℃-200℃。
9.根据权要求1所述的利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺，其特征是：在窑体顶部位于加热段与冷却段之间设置尾气处理器，回收钒钛还原过程中产生的有害气体。
10.根据权要求1所述的利用钒钛磁铁矿隧道窑直接提钒工艺，其特征是：在窑体内位于轨道两侧的底面设有挡土台，使窑车掉落的料渣处于挡土台与对应侧墙体之间，防止料渣进入轨道阻碍窑车行进。
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