[发明专利]一种钒资源清洁氯化生产高纯五氧化二钒的系统及方法

摘要

本发明公开了一种钒资源清洁氯化生产高纯五氧化二钒的系统和方法。钒资源经过造粒‑氧化‑破碎‑筛分等前处理工序，进入氯化炉选择性氯化，钒资源中的钒转化为气态三氯氧钒，钒资源中的铁、铬、钙、磷、锰、钛、硅等大部分杂质留在氯化残渣中，实现钒和其他杂质的有效分离。气态的三氯氧钒依次经过除尘‑淋洗‑沉降‑精馏纯化‑催化氧化等工序制备得到高纯五氧化二钒。氯化残渣依次经过余热回收‑水洗脱氯‑沉降分离‑过滤洗涤等工序得到过滤渣和洗涤液，过滤渣返回炼铁，洗涤液通过蒸发结晶得到氯盐。本发明实现了钒资源的清洁综合利用，同时有效利用了氯化炉高温烟气及高温氯化残渣的显热，达到节能降耗的目的。

主权项

1.一种钒资源清洁氯化生产高纯五氧化二钒的系统，其特征在于，所述系统包括备料工段(1)、混料工段(2)、氯化收尘工段(3)、淋洗沉降工段(4)、精制工段(5)、制粉工段(6)、余热利用工段(7)和残渣处理工段(8)；所述备料工段(1)包括钒资源料仓(1‑1)、钒资源螺旋给料机(1‑2)、圆盘造粒机(1‑3)、氧化焙烧回转窑(1‑4)、对辊机(1‑5)、粗粒筛分机(1‑6)和细粒筛分机(1‑7)；所述混料工段(2)包括筛分钒资源料仓(2‑1)、筛分钒资源给料机(2‑2)、碳源料仓(2‑3)、碳源给料机(2‑4)和流化床混料器(2‑5)；所述氯化收尘工段(3)包括氯化炉(3‑1)、氯化炉换热器(3‑2)、收尘塔(3‑3)和收尘塔换热器(3‑4)；所述淋洗沉降工段(4)包括淋洗塔(4‑1)、浆料泵(4‑2)、淋洗塔换热器(4‑3)、捕滴器(4‑4)和淋洗浆料沉降槽(4‑5)；所述精制工段(5)包括精馏塔(5‑1)、再沸器(5‑2)、再沸器换热器(5‑3)、高纯三氯氧钒冷凝器(5‑4)和高纯三氯氧钒储罐(5‑5)；所述制粉工段(6)包括汽化器(6‑1)、制粉反应器(6‑2)、制粉换热器(6‑3)、制粉软水储罐(6‑4)、制粉软水循环泵(6‑5)、高纯钒料仓(6‑6)和高纯钒螺旋给料机(6‑7)；所述余热利用工段(7)包括余热回收流化床(7‑1)、余热回收流化床换热器(7‑2)、余热回收软水储罐(7‑3)和余热回收循环泵(7‑4)；所述残渣处理工段(8)包括残渣洗涤搅拌釜(8‑1)、残渣浆料沉降槽(8‑2)、残渣洗涤过滤器(8‑3)、蒸发结晶器(8‑4)、结晶换热器(8‑5)、蒸发水冷凝器(8‑6)和结晶盐洗涤过滤器(8‑7)；所述钒资源料仓(1‑1)底部的出料口与所述钒资源螺旋给料机(1‑2)的进料口相连接；所述钒资源螺旋给料机(1‑2)的出料口与所述圆盘造粒机(1‑3)的进料口通过管道相连接；所述圆盘造粒机(1‑3)的回料口与所述细粒筛分机(1‑7)细粉出口通过管道相连接；所述圆盘造粒机(1‑3)的出料口与所述氧化焙烧回转窑(1‑4)的进料口通过管道相连接；所述氧化焙烧回转窑(1‑4)上部设有空气入口；所述氧化焙烧回转窑(1‑4)的出料口与所述对辊机(1‑5)的进料口相连接；所述对辊机(1‑5)的进料口同时与所述粗粒筛分机(1‑6)粗粒出口通过管道相连；所述对辊机(1‑5)的出料口与所述粗粒筛分机(1‑6)的进料口通过管道相连接；所述粗粒筛分机(1‑6)的细粒出口与所述细粒筛分机(1‑7)的进料口通过管道相连接；所述细粒筛分机(1‑7)的细粒出口与所述筛分钒资源料仓(2‑1)的进料口通过管道相连接；所述筛分钒资源料仓(2‑1)的出料口与所述筛分钒资源给料机(2‑2)的进料口相连；所述碳源料仓(2‑3)的出料口与所述碳源给料机(2‑4)的进料口相连；所述筛分钒资源给料机(2‑2)的出料口与所述碳源给料机(2‑4)的出料口均与所述流化床混料器(2‑5)的进料口通过管道相连接；所述流化床混料器(2‑5)的松动风入口与氮气总管通过管路相连接；所述流化床混料器(2‑5)的出料口与所述氯化炉(3‑1)的进料口通过管道相连接；所述氯化炉(3‑1)的进气口分别与氯气总管、循环氯气总管、氮气总管相连接；所述氯化炉(3‑2)中上部设有所述氯化炉换热器(3‑2)；所述氯化炉(3‑2)顶部的浆料入口与所述再沸器(5‑2)的釜底液出口通过管道相连接；所述氯化炉(3‑2)的烟气出口与所述收尘塔(3‑3)的烟气入口通过管道相连接；所述氯化炉(3‑1)的排渣口与所述预热回收流化床(7‑1)的进料口通过管道相连接；所述收尘塔(3‑3)顶部的浆料入口与所述再沸器(5‑2)的釜底液出口通过管道相连接；所述收尘塔(3‑3)的排渣口与所述预热回收流化床(7‑1)的进料口通过管道相连接；所述收尘塔(3‑3)的气体出口与所述淋洗塔(4‑1)的气体入口通过管道相连接；所述收尘塔(3‑3)中部设有收尘塔换热器(3‑4)；所述收尘塔换热器(3‑4)的热流出口与所述再沸器(5‑3)的热流入口通过管道相连接；所述收尘塔换热器(3‑4)的热流入口与所述制粉软水循环泵(6‑5)的热流出口通过管道相连接；所述淋洗塔(4‑1)底部设有所述浆料泵(4‑2)；所述淋洗塔(4‑1)顶部设有所述淋洗塔换热器(4‑3)；所述淋洗塔(4‑1)的气体出口与所述捕滴器(4‑4)的进气口通过管道相连接；所述捕滴器(4‑4)的尾气出口与环保车间气体入口通过管道相连接；所述淋洗塔(4‑1)的塔底液出口与所述捕滴器(4‑4)的塔底液出口均与所述淋洗浆料沉降槽(4‑5)的进料口通过管道相连接；所述淋洗浆料沉降槽(4‑5)的浆料出口与所述氯化炉(3‑1)及所述收尘塔(3‑3)顶部的浆料入口通过管道相连接；所述淋洗浆料沉降槽(4‑5)的上清液出口与所述精馏塔(5‑1)的进液口通过管道相连接；所述精馏塔(5‑1)的气体入口与所述再沸器(5‑2)的气体出口通过管道相连接；所述精馏塔(5‑1)的釜底液出口与所述再沸器(5‑2)的回流口通过管道相连接；所述再沸器换热器(5‑3)的热流出口与所述制粉换热器(6‑3)的热流入口通过管道相连接；所述精馏塔(5‑1)的高纯三氯氧钒气体出口与所述高纯三氯氧钒冷凝器(5‑4)的进气口通过管道相连接；所述高纯三氯氧钒冷凝器(5‑4)的出液口与所述高纯三氯氧钒储罐(5‑5)的进液口通过管道相连接；所述高纯三氯氧钒储罐(5‑5)的出液口与所述制粉反应器(6‑2)的进料口通过管道相连接；所述汽化器(6‑1)的进气口分别与净化富氧空气总管、超纯水总管通过管道相连接；所述汽化器(6‑1)的出气口与所述制粉反应器(6‑2)的进气口通过管道相连接；所述制粉反应器(6‑2)的反应尾气出口与氯气循环系统的进气口通过管道相连接；所述制粉换热器(6‑3)位于所述制粉反应器(6‑2)中部；所述制粉换热器(6‑3)的热流出口与所述制粉软水储罐(6‑4)的入口通过管道相连接；所述制粉软水储罐(6‑4)的出水口与所述制粉软水循环泵(6‑5)的进水口通过管道相连接；所述制粉反应器(6‑2)的出料口与所述高纯钒料仓(6‑6)的进料口通过管道相连接；所述高纯钒料仓(6‑6)的出料口与所述高纯钒螺旋给料机(6‑7)的进料口相连接；所述余热回收流化床(7‑1)的底部进气口与氮气总管相连接；所述余热回收流化床(7‑1)顶部设有尾气出口；所述余热回收流化床(7‑1)的排渣口与所述残渣洗涤搅拌釜(8‑1)的进料口通过管道相连接；所述余热回收流化床(7‑1)中部设有所述余热回收流化床换热器(7‑2)；所述余热回收流化床换热器(7‑2)的热流出口与所述结晶换热器(8‑5)的热流入口通过管道相连接；所述结晶换热器(8‑5)的热流出口与所述余热回收软水储罐(7‑3)的热流入口通过管道相连接；所述余热回收软水储罐(7‑3)的热流出口与所述余热回收循环泵(7‑4)的入口通过管道相连接；所述余热回收循环泵(7‑4)的热流出口与所述余热回收流化床换热器(7‑2)的热流入口通过管道相连接；所述残渣洗涤搅拌釜(8‑1)的进水口与工艺水总管相连接；所述残渣洗涤搅拌釜(8‑1)的进水口同时与所述结晶盐洗涤过滤器(8‑7)的洗涤水出口通过管道相连接；所述残渣洗涤搅拌釜(8‑1)的浆料出口与所述残渣浆料沉降槽(8‑2)的进料口通过管道相连接；所述残渣浆料沉降槽(8‑2)的上清液出口与所述蒸发结晶器(8‑4)的进液口通过管道相连接；所述残渣浆料沉降槽(8‑2)的浆料出口与所述残渣洗涤过滤器(8‑3)的浆料入口通过管道相连接；所述残渣洗涤过滤器(8‑3)的洗涤水入口与工艺水总管相连接；所述残渣洗涤过滤器(8‑3)设有排渣口；所述残渣洗涤过滤器(8‑3)的洗涤液出口与所述蒸发结晶器(8‑4)的进液口通过管道相连接；所述蒸发结晶器(8‑4)的水蒸气出口与所述蒸发水冷凝器(8‑6)的气体入口通过管道相连接；所述蒸发水冷凝器(8‑6)的出液口与工艺水总管相连接；所述蒸发结晶器(8‑4)中部设有所述结晶换热器(8‑5)；所述蒸发结晶器(8‑4)的结晶盐出口与所述结晶盐洗涤过滤器(8‑7)的结晶盐入口通过管道相连接；所述结晶盐洗涤过滤器(8‑7)的洗涤水入口与所述工艺水总管通过管道相连接；所述结晶盐洗涤过滤器(8‑7)设有氯盐产品出口；所述结晶盐洗涤过滤器(8‑7)的洗涤液出口与所述残渣洗涤搅拌釜(8‑1)的进液口通过管道相连接。