[发明专利]五氧化二钒的生产方法及其生产系统

说明书

技术领域

本发明属于钒化工生产领域，尤其是一种五氧化二钒的生产方法及其生产系统。

背景技术

钒是一种稀有金属，全球90％以上的钒均以钒铁合金形式应用于钢铁工业中。片剂五氧化二钒是最重要的钒氧化物，也是生产钒合金的主要原料。一直以来，国内生产片剂五氧化二钒的方法多为“一步法”，即脱水、脱氨、熔化三个过程在同一座熔化炉内实现。这种方法多采用反射炉熔化APV，用重油或煤气为燃料加热炉内多钒酸铵，炉膛温度控制在900-1100℃左右，在高温条件下，滤饼表面一层层熔化并从出水口流出，在转动的水冷制片机上制成一定厚度的钒片。“一步法”生产片钒占地面积小、工序简化、设备少、一次性投资少、炉料适应性强，但由于为间歇性生产且反射炉为开放性炉型，使得生产效率低、钒收率低、能耗高、现场工作环境差、环保难以达到国家环保要求等弊端。

公开号为CN 101691244A的中国发明专利申请公开一种微波煅烧多钒酸铵制取五氧化二钒的方法，工业饼状多钒酸铵经破碎后，装入频率为915Hz的工业微波炉的不锈钢容器内，依次进行微波干燥、煅烧和熔融后出炉水冷铸片，得到片状五氧化二钒。此种方法脱水、脱氨、熔化在一个系统内完成，没有独立的脱氨及氨回收装置，氨气外排造成环境污染。另外，因氨气释放较慢，氨气及其在高温下分解的还原性气体会将物料中的五价钒还原为低价钒，导致熔化温度高，钒烧损率高，合格率及钒回收率降低，工业化推广应用前景较小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钒收率高、能源利用率高、资源综合利用的五氧化二钒的生产方法；本发明还提供了一种用于该方法的生产系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其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；所述的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。

本发明方法所述的工业钒酸铵滤饼为多钒酸铵滤饼或偏钒酸铵滤饼；所述工业钒酸铵滤饼的含水在25～50wt%，干燥后含水量不高于0.5wt%。

本发明方法所述的干燥设备为闪蒸干燥机或盘式干燥机；所述干燥温度为100～250℃。

本发明方法所述的煅烧设备为回转窑；所述脱氨氧化的温度为300～650℃，压力为-10～-30Pa，时间为2～4小时。

本发明方法所述的熔化设备为快速熔化炉；所述熔化温度为600～750℃，熔化压力不高于-10Pa。采用快速熔化炉，可使钒酸铵的熔化速度更快、熔化的炉温更低，从而有效地解决由于炉料过热汽化导致的钒烧损和扬尘损失。

本发明方法所述的煅烧设备进行脱氨氧化时，控制V₂O₄含量不高于2.5wt%，即可获得粉状五氧化二钒；控制V₂O₄不高于10wt%，即可获得钒氧化物的混合物。

本发明方法所述的高温气体为煅烧设备提供的加热烟气和熔化设备产生的高温尾气的混合物。这样，既减少了物料损失，又实现能源的重复利用。

本发明方法所述干燥过程和脱氨氧化过程产生粉尘的经布袋除尘器回收；所述脱氨氧化过程产生的氨气经吸收塔吸收后制备铵盐；这样即可返回沉钒系统做沉钒剂使用，实现资源综合利用。

用于上述方法的生产系统采用下述结构：所述的闪蒸干燥机或盘式干燥机、回转窑和快速熔化炉依次闭路连接；所述的回转窑的加热烟气和快速熔化炉的高温尾气混合后供闪蒸干燥机或盘式干燥机干燥工业钒酸铵滤饼。

本发明系统所述快速熔化炉所用的能源介质为水煤气、发生炉煤气、转炉煤气和/或高炉煤气。

本发明的基本反应如式一、式二、式三所示：

(NH₄)₆V_l0O₂₈·nH₂0=(NH₄)₆V₁₀O₂₈+nH₂O↑ （式一）

(NH₄)₆V_l0O₂₈=5V₂0₅+6NH₃↑十3H₂0↑    （式二）