[发明专利]利用旋风炉燃烧石煤气相提钒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学化工技术领域，具体涉及利用旋风炉燃烧石煤气相提钒的方法。 

背景技术

钒是一种全球性的稀缺资源及重要的战略物资，具有很高的抗张强度、硬度、抗疲劳强度和较好的抗腐蚀性等优良性能，广泛用于钢铁、有色冶金和化工等行业。85%以上的钒用于钢铁工业，在钢中加入0.1%的钒，强度提高10%-20%，结构重量减轻15%-25%，成本降低8%-10%。随着钢铁工业向优、精、特方向发展，高质量钒钢的应用日益广泛。目前，我国钢铁行业中钒的消费强度大约为50克/吨钢，远未达到欧美等发达国家98克/吨钢的平均水平。在第十二届(香港)亚洲铁合金会议上，专家预计全球钒消费量在2010-2015年的复合年增长率为10.4%，最终达到11.5万吨。可见，钒行业发展潜力很大。 

钒的资源丰富、分布广泛，在地壳中含量为0.015%，但无单独的、可供开采的富矿，均以低品位与其它矿物共生，含钒矿物达60多种。工业钒产品的主要来源有钒钛磁铁矿、石煤、石油灰渣、废钒触媒和铝土矿等。目前，世界各国生产钒的主要原材料是石煤和钒钛磁铁矿冶炼的副产品钒渣，我国亦然。石煤是一种含碳质的页岩，热值较低，含钒矿物主要是钒云母。我国的石煤资源丰富，储量为1.18亿吨（以五氧化二钒计），占世界总储量的87%，品位w(V₂O₅)以0.3%-1.0%为主，其中w(V₂O₅)≥0.5%的石煤中V₂O₅储量为7707.5万吨，是我国钒钛磁铁矿中V₂O₅储量的6.7倍。因此，石煤是金属钒提取的重要资源，但是石 煤中的钒主要以低价态存在，尤其是以酸碱均难溶的三价钒化合物存在，不易提取。 

目前，石煤提钒的方法较多采用原矿(或脱碳后的灰渣)焙烧―浸出―钒液净化―沉钒煅烧的方法，其中的关键步骤为焙烧，其效果在一定程度上决定钒的总回收率。按添加剂的种类，可分为钠化焙烧、钙化焙烧、氧化焙烧和复合添加剂焙烧。钠化焙烧—水浸是最早实现工业化的石煤提钒工艺，原理是在高温和氯化钠作用下，低价钒氧化转变为可溶性的钒酸钠，水浸后形成含钒溶液。该工艺流程简单，但钒回收率低，污染严重。钙化焙烧—酸浸工艺的原理是低价钒氧化为五价钒，与钙剂生成钒酸钙，酸浸后形成含钒溶液。该工艺具有高效、清洁的优点，但对原料有一定的选择性。传统生产工艺存在以下缺点：需要加入添加剂（钠盐、钙盐等），用量较多；焙烧过程中产生的氯气等有害气体，腐蚀设备，污染环境；工艺流程长，设备多，投资高。 

与钒的化学物理性质上有相似处的锑，国内外普遍采用锑精矿鼓风炉挥发熔炼—锑反射炉还原熔炼精炼的火法冶炼工艺，关键步骤为锑矿石中低价态锑高温氧化生成气态的三氧化二锑。借鉴火法炼锑工艺中气相沉锑的方法，本发明提出利用旋风炉燃烧石煤气相提钒的方法。 

石煤气化提钒的方法，工艺步骤是将石煤或含钒矿石配制的石煤原料破碎、粉磨成60-80目的粉末；粉末送入沸腾炉内高温裂解，焙烧气化；在900-1250℃温度下燃烧8-30秒，同时通入含氧量30%-50%的空气进行富氧气化，使原料中的五氧化二钒变成炉气。炉气进入沉降室，经换热器冷却至500℃并经两级旋风干法排渣。排渣后的炉气由沉降室进入静电除尘设备富集，富集物用碱液浸渍得到含钒浸清溶液。残存的炉气进入二级喷淋塔，使气相中的五氧化二钒变为含钒喷淋溶液。将硫酸加入上述两种含钒溶液中，经酸中和沉淀出的五氧化 二钒粗品。然而使用该方法提钒，沸腾炉炉内温度较低，石煤中碳的燃烧及低价钒的氧化、气化均不充分；粉末在炉膛的一定高度上成沸腾状燃烧，飞灰容易被炉气挟带，增大后续除尘设备的负担，且采用固态排渣，未燃尽的碳被包裹在渣中一并排出；同时由于沸腾炉结构特性的限制，粉末在沸腾炉内的燃烧时间偏短； 

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种提钒方法，特别是一种利用旋风炉燃烧石煤气相提钒的方法。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

利用旋风炉燃烧石煤气相提钒的方法，包括： 

步骤1、将石煤原料破碎成粒料后，添加煤、生物质等固体燃料，混匀后粉磨成粉末； 

步骤2、将粉末及富氧空气分别送入旋风炉内进行高温燃烧，产生的气态五氧化二钒随炉气排出，形成的灰渣因高温熔化粘在筒壁上形成液态渣膜，经渣栏的壶口排出； 

步骤3、将炉气与冷空气混合降温，再由换热器冷却，后经旋风分离器除尘；