專利名稱：含釩可燃礦物質(zhì)的循環(huán)流化床鈣化焙燒工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含釩可燃礦物質(zhì)的循環(huán)流化床鈣化焙燒工藝。
背景技術(shù)：
釩是一種重要的戰(zhàn)略物資，主要應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)、國防尖端技術(shù)、化學(xué)工 業(yè)以及輕紡工業(yè)等領(lǐng)域。釩在世界上資源豐富、分布廣泛，但無單獨(dú)可供開采 的富礦，總是以低品位與其它礦物共生。石煤和釩鈦磁鐵礦是目前用于提釩的 主要含釩礦物質(zhì)，其中石煤同時(shí)又是一種具有可燃燒利用的燃料。由于我國的 石煤資源極為豐富，特別是石煤中釩的儲(chǔ)量，超過世界各國五氧化二釩儲(chǔ)量的 總和，因而從石煤中提釩是一個(gè)非常重要的發(fā)展方向。從含釩石煤中提取V205 的方法主要有焙燒法、酸法、堿法、復(fù)合法、氯化法等。研究表明絕大部分地 區(qū)石煤所含釩都是以穩(wěn)定的酸堿不溶的三價(jià)為主，因此通過氧化焙燒把石煤中 所含低價(jià)釩轉(zhuǎn)化為易溶的五價(jià)釩后再進(jìn)行釩提取的的焙燒法在工業(yè)實(shí)際中就得 到了廣泛應(yīng)用。焙燒法提釩工藝是把含釩可燃礦物質(zhì)(如石煤等)和添加劑混 合后磨粉成球，并在焙燒爐中進(jìn)行氧化焙燒，焙燒后的料球經(jīng)水浸或酸浸把含 釩氧化物提取出來。焙燒是焙燒法釩提取工藝的關(guān)鍵工序，焙燒氧化轉(zhuǎn)化率的 高低決定了后續(xù)釩轉(zhuǎn)浸率的高低。影響焙燒轉(zhuǎn)化率的主要因素有添加劑種類、 數(shù)量和焙燒工藝的熱力參數(shù)(如焙燒溫度、焙燒時(shí)間、焙燒物與空氣的接觸情 況等)。目前我國常用的石煤焙燒法提釩工藝普遍采用了鈉化焙燒的工藝，在該 工藝中，把含釩石煤和含鈉添加劑(即加入食鹽、芒硝或純堿等)混合后磨粉成球 后在固定床焙燒爐中(常稱為平爐)進(jìn)行氧化焙燒，將礦石中的釩轉(zhuǎn)化為水溶
性的釩酸鈉(xNa2C^V205)，然后進(jìn)行后續(xù)浸出。鈉化焙燒的方法雖燃其焙燒轉(zhuǎn) 化率較高(50% 65，某些地區(qū)的礦石可高達(dá)75%)的優(yōu)點(diǎn)，但焙燒過程中產(chǎn)生大 量的含C1、 HCI及S02等廢氣難以處理，環(huán)境污染嚴(yán)重，同時(shí)由于焙燒煙氣所 含大量的Cl和HCI等會(huì)嚴(yán)重腐蝕金屬部件，使得難以布置金屬熱交換器吸收利 用焙燒過程所釋放的熱量，從而形成浪費(fèi)和熱污染。這些問題限制了鈉化焙燒 技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有鈉化焙燒技術(shù)存在的問題，而提出一種含釩 可燃礦物質(zhì)的循環(huán)流化床鈣化焙燒工藝。
發(fā)明的含釩可燃礦物質(zhì)的循環(huán)流化床鈣化焙燒工藝，步驟如下-將含釩可燃礦物質(zhì)和CaO按重量比95 85 : 5 15混合磨粉，制成顆粒粒 徑10mm以下的料球；將料球送入循環(huán)流化床焙燒爐內(nèi)與送入的空氣進(jìn)行氧化 焙燒，焙燒溫度為830 950°C,焙燒時(shí)間為50-150分鐘，控制焙燒爐出口煙氣中 的氧氣體積百分含量大于3%。
本發(fā)明采用以CaO為添加劑的含釩可燃礦物質(zhì)(石煤、石油焦等)料球?yàn)?焙燒原料，在循環(huán)流化床焙燒爐中進(jìn)行氧化焙燒，使得所含釩轉(zhuǎn)化為易溶的含 鈣釩化合物，焙燒后的產(chǎn)物用于后續(xù)的含釩化合物浸出。焙燒過程所釋放的熱 量可以通過布置在焙燒爐中各受熱面被水或蒸汽吸收，從而產(chǎn)生蒸汽用于供熱 或電力生產(chǎn)。
具有以下有益效果
(1) 采用CaO為添加劑，避免了鈉化焙燒過程中所產(chǎn)生的嚴(yán)重污染問題和 對(duì)金屬部件的腐蝕問題；
(2) 由于循環(huán)流化床燃燒技術(shù)所具有的特點(diǎn)，故含釩料球在焙燒過程中具 有燃燒穩(wěn)定、燃燒效率高、氣固混合劇烈及氧化充分均勻等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，在焙 燒過程所產(chǎn)生的細(xì)顆粒通過布置在爐膛出口的分離器捕獲后可重新送回到爐內(nèi) 循環(huán)焙燒，從而保證細(xì)顆粒得到充分的焙燒；
(3) 由于料球中含有CaO，含釩燃料在焙燒過程中所產(chǎn)生的二氧化硫(S02) 會(huì)與CaO反應(yīng)生成CaS04，從而脫除S02，有效控制S02的排放。
(4) 通過在循環(huán)流化床焙燒爐中合理布置受熱面，可以有效利用焙燒過程 中釋放的熱量，并產(chǎn)生蒸汽用于供熱或發(fā)電。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明首先將含釩可燃礦物質(zhì)和CaO添加劑按重量比95 85 : 5 15混合磨 粉，制成顆粒粒徑10mm以下的料球，然后將所制料球顆粒送入循環(huán)流化床焙 燒爐內(nèi)與送入的空氣以流態(tài)化方式進(jìn)行燃燒。在流化床焙燒過程中，料球顆粒 內(nèi)的可燃物質(zhì)與氧氣進(jìn)行燃燒放熱反應(yīng)，同時(shí)所含的低價(jià)釩化合物在與氧氣充 分接觸的條件下，被轉(zhuǎn)化為易溶性的高價(jià)釩化合物，如釩酸鈣(xOzO;yV205)、硅 釩酸鈣等。
焙燒過程受焙燒溫度、停留時(shí)間以及過量氧氣量等運(yùn)行參數(shù)影響較大。一 般來說，過低的焙燒溫度不能保證低價(jià)釩化合物轉(zhuǎn)化為易溶的高價(jià)釩化合物， 而過高的溫度則很容易使料球在焙燒過程中發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象；充足的氧氣含量是 實(shí)現(xiàn)料球顆粒在氧化性氣氛下焙燒的保證，而足夠的停留時(shí)間則是鈣化焙燒轉(zhuǎn) 化率的保證。本發(fā)明控制焙燒溫度在830-95(TC，料球顆粒在焙燒爐中的焙燒時(shí)間為50 150分鐘，控制焙燒爐出口煙氣中的氧氣體積百分含量大于3%。料球 顆粒在循環(huán)流化床焙燒過程中，部分料球顆粒會(huì)發(fā)生破碎或磨損從而產(chǎn)生細(xì)顆 粒。這部分細(xì)顆粒與料球中所含的細(xì)顆粒被煙氣攜帶出焙燒爐爐膛后被布置在 爐膛出口的分離器裝置分離，并重新送回到爐膛內(nèi)焙燒，從而保證細(xì)顆粒同樣 具有足夠的焙燒停留時(shí)間。
依據(jù)不同的含釩可燃礦物質(zhì)所含釩化合物的賦存形式、礦物組成以及CaO 添加劑特性等因素對(duì)焙燒過程的影響特性，可通過在循環(huán)流化床焙燒爐爐膛內(nèi) 布置適當(dāng)?shù)氖軣崦?，同時(shí)調(diào)節(jié)循環(huán)流化床運(yùn)行參數(shù)如送入空氣量、料球加入量 等控制焙燒溫度在830-95(TC之間。通過調(diào)節(jié)流化床運(yùn)行床料高度等控制料球顆 粒在焙燒爐中的平均停留時(shí)間在50 150分鐘之間。通過調(diào)節(jié)送入焙燒爐的空 氣量和料球量等控制焙燒爐出口煙氣中的氧氣體積百分含量大于3%。
經(jīng)循環(huán)流化床焙燒完成的料球顆粒排出焙燒爐則作為后續(xù)釩提取工藝的原料。 實(shí)施例1
將含釩可燃礦物質(zhì)和CaO按重量比95 5混合磨粉，制成顆粒粒徑10mm 以下的料球；將料球送入循環(huán)流化床焙燒爐內(nèi)與送入的空氣進(jìn)行氧化焙燒，焙 燒溫度為85(TC,焙燒時(shí)間為100分鐘，控制焙燒爐出口煙氣中的氧氣體積百分 含量大于3%。
含釩可燃礦物質(zhì)經(jīng)過焙燒后轉(zhuǎn)化成為易溶的釩化合物，對(duì)焙燒后的產(chǎn)物進(jìn) 行后續(xù)的含釩化合物浸出，提取出含釩氧化物，本例焙燒轉(zhuǎn)化率為58%。 實(shí)施例2
將含釩可燃礦物質(zhì)和CaO按重量比90 :10混合磨粉，制成顆粒粒徑10mm 以下的料球；將料球送入循環(huán)流化床焙燒爐內(nèi)與送入的空氣進(jìn)行氧化焙燒，焙 燒溫度為930°C,焙燒時(shí)間為80分鐘，控制焙燒爐出口煙氣中的氧氣體積百分 含量大于3%。
對(duì)焙燒后的產(chǎn)物進(jìn)行后續(xù)的含釩化合物浸出，提取出含釩氧化物，本例焙 燒轉(zhuǎn)化率為61%。 實(shí)施例3
將含釩可燃礦物質(zhì)和CaO按重量比85:15混合磨粉，制成顆粒粒徑10mm 以下的料球；將料球送入循環(huán)流化床焙燒爐內(nèi)與送入的空氣進(jìn)行氧化焙燒，焙 燒溫度為900。C，焙燒時(shí)間為150分鐘，控制焙燒爐出口煙氣中的氧氣體積百分 含量大于3%。
對(duì)焙燒后的產(chǎn)物進(jìn)行后續(xù)的含釩化合物浸出，提取出含釩氧化物，本例焙 燒轉(zhuǎn)化率為60%。
權(quán)利要求
1.含釩可燃礦物質(zhì)的循環(huán)流化床鈣化焙燒工藝，其特征是步驟如下將含釩可燃礦物質(zhì)和CaO按重量比95～85∶5～15混合磨粉，制成顆粒粒徑10mm以下的料球；將料球送入循環(huán)流化床焙燒爐內(nèi)與送入的空氣進(jìn)行氧化焙燒，焙燒溫度為830～950℃，焙燒時(shí)間為50-150分鐘，控制焙燒爐出口煙氣中的氧氣體積百分含量大于3％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含釩可燃礦物質(zhì)的循環(huán)流化床鈣化焙燒工藝，其步驟為將含釩可燃礦物質(zhì)和CaO按重量比95～85∶5～15混合磨粉，制成顆粒粒徑10mm以下的料球；將料球送入循環(huán)流化床焙燒爐內(nèi)與送入的空氣進(jìn)行氧化焙燒，焙燒溫度為830～950℃，焙燒時(shí)間為50-150分鐘，控制焙燒爐出口煙氣中的氧氣體積百分含量大于3％。含釩可燃礦物質(zhì)經(jīng)過焙燒后轉(zhuǎn)化成為易溶的釩化合物，用于后續(xù)的含釩化合物浸出。本發(fā)明具有污染物排放低、成本低、可有效利用焙燒放熱等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22B1/00GK101235435SQ200810059800
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者岑可法, 方夢(mèng)祥, 施正倫, 李志春, 聲 洪, 王勤輝, 程樂鳴, 駱仲泱 申請(qǐng)人:浙江大學(xué);敦煌市匯宏礦業(yè)開發(fā)有限公司