阅读说明：本技术 利用链篦机和回转窑焙烧含钒物料的方法 (Method for roasting vanadium-containing material by using chain grate and rotary kiln ) 是由 王显云 邹正强 吴宝林 杨灵锁 罗林军 凃志洪 于 2019-11-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及提钒化工方法领域,尤其是一种大大提高了钒的转化率和转浸率的利用链篦机和回转窑焙烧含钒物料的方法,包括如下步骤：a、将含钒物料破碎到所需的粒度,然后与添加剂混合,随后进行机械活化,得到混合料；b、用滚筛机均匀地将成型物料布置在链篦机中,在链篦机中进行干燥、固化和强化；c、随后成型物料进入回转窑中进行集中高温焙烧,出料后得到含钒成型熟料,含钒成型熟料破碎到所需粒度后,经过水浸或酸浸后得到含钒浸出液,用于后续沉钒。本发明通过利用链篦机和回转窑来进行含钒物料的焙烧,具有工艺简单易用、设备要求低、操作方便、适应范围广、成本低的技术优势,尤其适用于含钒物料焙烧工艺之中。(The invention relates to the field of vanadium extraction chemical methods, in particular to a method for roasting vanadium-containing materials by using a chain grate and a rotary kiln, which greatly improves the conversion rate and the rotary leaching rate of vanadium, and comprises the following steps: a. crushing the vanadium-containing material to the required granularity, then mixing the vanadium-containing material with an additive, and then carrying out mechanical activation to obtain a mixture; b. uniformly arranging the molding material in a chain grate machine by using a roller screen machine, and drying, curing and reinforcing in the chain grate machine; c. and then the formed material enters a rotary kiln for concentrated high-temperature roasting, vanadium-containing formed clinker is obtained after discharging, and the vanadium-containing formed clinker is crushed to the required granularity and then subjected to water leaching or acid leaching to obtain vanadium-containing leachate for subsequent vanadium precipitation. The method provided by the invention is used for roasting the vanadium-containing material by utilizing the chain grate and the rotary kiln, has the technical advantages of simple and easy-to-use process, low equipment requirement, convenience in operation, wide application range and low cost, and is particularly suitable for the roasting process of the vanadium-containing material.)

利用链篦机和回转窑焙烧含钒物料的方法

技术领域

本发明涉及提钒化工方法领域，尤其是一种利用链篦机和回转窑焙烧含钒物料的方法。

背景技术

钒在自然界中具有多种化学价态，且易以类质同象的形式代替某些元素进入矿相中，造成含钒相结构组成复杂多变。钒渣和石煤作为我国主要的含钒资源，其提钒过程较为相似。研究结果表明，转炉钒渣中的钒存在于含钒尖晶石中，石煤中的钒存在于含钒云母中。含钒尖晶石结构和钒云母结构较为稳定，采用未强化的浸出工艺几乎不能破坏其晶格结构，也不能将钒溶解至溶液中。现有的提钒工艺主要原理就是破坏含钒尖晶石或钒云母的结构，并使之进入溶液而进一步提取。随着全球钒市场需求渐增和科学研究水平的进步，科研工作者对提钒工艺进行了大量研宄，包括对钠化焙烧提钒、钙化焙烧提钒以及空白氧化。

转炉钒渣提钒中最典型工艺是钠化焙烧-水浸提钒的工艺流程，而决定整个工艺流程钒收率最为关键的是焙烧转化过程。传统焙烧工艺中，为了提高钒的氧化率和高效转化，转炉钒渣必须制成非常细的粉末，但在添加剂的高温作用下中，会产生大量的低熔点物质，造成含钒物料的大面积粘结、结块，导致钒转化率下降和生产不能正常运行。因此在焙烧过程中为了减少或避免含钒物料的粘结现象，在混料的过程中要加入提钒后的残渣或熟料，这样虽然减少了物料的大面积粘结，但是牺牲了钒的回收率和设备的利用率。

现有的技术方案之一是采用工业苏打为添加剂，以转炉钒渣和钠化提钒水浸渣的混合料作为原料进行了提钒试验研究。其方法为：将含钒混料与苏打粉混合，先在马弗炉中760° C的条件加热1h，后将物料在指定焙烧温度下加热一定时间，并考察了碱比、水浸渣与转炉钒渣配比、焙烧温度以及焙烧时间等条件对提钒过程的影响。结果表明，在一定条件下，钒的浸出率可达90％，且采用两步焙烧工艺能够使反应进行完全，有效降低残渣中钒的含量，但该工艺仍然没有解决焙烧过程物料粘接、结块的瓶颈问题。

另一种技术方案则是针对五氧化二钒生产中多膛炉的入炉料结构不合理、常发生粘粑和粘结的现状进行了分析，对炉料结构的优化，使多膛炉在750～800℃温度下焙烧炉况能够顺行，为提高转炉钒渣焙烧转化率提供了必要的条件,但该焙烧环境是在焙烧粉料的条件下进行的，粉状转炉钒渣物料的粘接不可避免的产生，导致生产不顺和效率低，钒转化率也比较低。

还有的技术方案是对转炉钒渣进行了物理化学分析，并根据转炉钒渣和多膛炉的特点，在实验室进行了系统的实验。根据小试结果,对多膛炉的焙烧工艺进行了改进，使多膛炉焙烧转炉钒渣的转化率达86.6％，浸出残渣的TV下降到1.2％左右，但钒转化率也远低于90％的水平，很难实现钒的高效提取。

虽然多膛炉焙烧钒渣精粉可行，但总体来讲，多膛炉的利用效率很低，单台设备每小时处理钒渣精粉的量只有3～4t/h，物料在运行过程中经常粘结、堵料、堵料，导致运行不畅，需要大量的人工去处理粘结问题，多膛炉内部的温度梯度也处于不稳定状态，导致钒转化率较低。

此外，回转窑也是焙烧含钒物料的重要设备，国内外企业也大多采用该设备焙烧含钒物料。但回转窑在焙烧粉状含钒物料，尤其是直接焙烧粉状转炉钒渣过程中，低熔点物质在 550～700℃大量形成，热量急剧释放，也容易造成物料的粘结，造成回转窑结圈。因此，为保障设备运行，通常加入返渣或熟料的工艺保障设备的运行，但带来的缺点是钒转化率降低、设备利用率低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不仅解决了物料粘结和集中放热问题，而且大大提高了钒的转化率和转浸率的利用链篦机和回转窑焙烧含钒物料的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用链篦机和回转窑焙烧含钒物料的方法，包括如下步骤：a、首先，将含钒物料破碎到所需的粒度，然后与添加剂混合，随后进行机械活化，得到混合料；b、将上述混合料制备成型并且去除粉料后，用滚筛机均匀地将成型物料布置在链篦机中，在链篦机中依次通过鼓风区、抽风区和预热区从而进行干燥、固化和强化；c、随后成型物料进入回转窑中进行集中高温焙烧，出料后得到含钒成型熟料，含钒成型熟料破碎到所需粒度后，经过水浸或酸浸后得到含钒浸出液，用于后续沉钒。

进一步的是，所述步骤a中的含钒物料为转炉钒渣、含钒石煤、含钒钢渣或者含钒废催化剂。

进一步的是，所述步骤a中的添加剂包括钠化添加剂或钙化添加剂，其中，钠化添加剂为钠化添加剂为碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠或者硫酸氢钠；钙化添加剂为石灰石、氧化钙或者硫酸钙。

进一步的是，步骤a中，添加剂与钒的摩尔比为0.5:1～5:1。

进一步的是，步骤a中，机械活化的时间为10～120min。

进一步的是，步骤b中，成型的尺寸为5～50mm。

进一步的是，步骤b中，物料的厚度为50～300mm。

进一步的是，步骤b中，鼓风区的温度为200～300℃。

进一步的是，步骤b中，固化的时间为30～100min。

进一步的是，步骤c中，高温焙烧的温度为820～1000℃，高温焙烧的时间为60～180min，出料的温度为600～900℃。

本发明的有益效果是：本发明通过利用链篦机和回转窑来进行含钒物料的焙烧，具有工艺简单易用、设备要求低、操作方便、适应范围广、成本低的技术优势，同时，也有效解决了物料焙烧过程物料粘结、转化率和浸出率低、能耗高的技术难题，技术优势十分明显，市场推广前景十分广阔，尤其适用于含钒物料焙烧工艺之中。

附图说明

图1是本发明所利用的加工设备的示意图。

图中标记为：含钒物入口1、鼓风区2、抽风区3、预热区4、焙烧熟料口5、环冷机6、煤粉及空气输入口7、回转窑8、链篦机9、排放口10、主抽风口11、至烟囱排放口12、鼓干风机13、回热风机14、冷却风机15。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示的利用链篦机和回转窑焙烧含钒物料的方法，包括如下步骤：a、首先，将含钒物料破碎到所需的粒度，然后与添加剂混合，随后进行机械活化，得到混合料；b、将上述混合料制备成型并且去除粉料后，用滚筛机均匀地将成型物料布置在链篦机中，在链篦机中依次通过鼓风区、抽风区和预热区从而进行干燥、固化和强化；c、随后成型物料进入回转窑中进行集中高温焙烧，出料后得到含钒成型熟料，含钒成型熟料破碎到所需粒度后，经过水浸或酸浸后得到含钒浸出液，用于后续沉钒。

本发明的核心构思就是：首先将含钒物料预处理后，将物料经过滚筛机机均匀分布在链篦机9中，物料经干燥脱水、高温固化后进入回转窑8高效转化后得到熟料，熟料经水浸或酸浸得到含钒浸出液，用于后续沉钒。由于加工方法上成功的创新突破，很好的实现了工艺简单易用、适应范围广、成本低的效果，也具有很高的社会效益和经济效益，未来的市场推广前景也很广阔。一般的，步骤a中的含钒物料和添加剂的粒度小于0.12mm，即过120目筛网为宜。步骤b中在成型后，优选物料经滚筛后去掉粘附的粉料。步骤c中，加热方式优选为滚动式加热，即热风与物料层接触面积广，这区别于一般焙烧炉的辐射换热，尤其是多膛炉。步骤c中，高温区的热风穿过含钒成型物料后，可用于链篦机9的含钒成型物料的加热，最后升温区的含钒成型物料的热风可用于干燥区，从而实现能量的全面利用，降低能耗。

为了扩大含钒物料的获取范围，从而提高相应产品的品质，可以选择这样的方案：所述步骤a中的含钒物料为转炉钒渣、含钒石煤、含钒钢渣或者含钒废催化剂。

为了优化添加剂的选用，可以选择这样的方案：所述步骤a中的添加剂包括钠化添加剂或钙化添加剂，其中，钠化添加剂为钠化添加剂为碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠或者硫酸氢钠，优先选择碳酸钠、碳酸氢钠；钙化添加剂为石灰石、氧化钙或者硫酸钙，优先选择碳酸钙。

同时，为了进一步的优化产品品质，实现对生产过程的更进一步提高，可以选择优选如下方案：步骤a中，添加剂与钒的摩尔比为0.5:1～5:1；步骤a中，机械活化的时间为10～120min；步骤b中，成型的尺寸为5～50mm；步骤b中，物料的厚度为50～300mm；步骤b中，鼓风区2的温度为200～300℃；步骤b中，固化的时间为30～100min；步骤c中，高温焙烧的温度为820～1000℃，高温焙烧的时间为60～180min，出料的温度为600～900℃。

实施例

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。其中，钒渣中各元素的主要成分如表1所示。

表1转炉钒渣化学成分(％)

实施例一：利用本发明和钠化焙烧提钒的方法处理表1中转炉钒渣

取1000g转炉钒渣精粉与220.87g无水碳酸钠分别在润磨机进行润滑30min，得到混合料。将混合料置于混料机中，机械润磨活化30min，喷水得到含水率6％左右的混合料湿料。将混合料置于制粒机中，制备成粒径在5～10mm的圆柱状物料。圆柱状物料经滚筛去掉粉体后，用滚筛机均匀铺在链篦机中，厚度为100mm,进入鼓风区2温度为200℃，在鼓风区2段的停留时间为20min；进入抽风区3后升温区的起始温度为650℃,停留时间为20min；进入预热区4的起始温度为750℃，停留时间为20min；进入回转窑高温区后，高温区的起始温度为850℃，终点温度为850℃，高温区间维持的时间为70min；出料的温度为750℃。将熟料破碎、浸出，检测钒转浸率为98.0％，浸出残渣中五氧化二钒含量为0.33％。

实施例二：利用本发明和钠化焙烧提钒的方法处理表1中转炉钒渣

取1000g转炉钒渣精粉与307.75g碳酸氢钠分别在润磨机进行润滑60min，得到混合料。将混合料置于混料机中，机械润磨活化60min，喷水得到含水率8％左右的混合料湿料。将混合料置于制粒机中，制备成粒径在5～15mm的圆柱状物料。圆柱状物料经滚筛去掉粉体后，用滚筛机均匀铺在链篦机中，厚度为100mm，进入鼓风区2温度为300℃，在鼓风区2段的停留时间为20min；进入抽风区3后升温区的起始温度为650℃,在预热区4时间为20min；进入预热区4段的起始温度为750℃，停留时间为20min；进入回转窑高温区后，高温区的起始温度为840℃，终点温度为840℃，高温区间维持的时间为70min；出料的温度为700℃。将熟料破碎、浸出，检测钒转浸率为98.8％，浸出残渣中五氧化二钒含量为0.20％。

实施例三：利用本发明和钠化焙烧提钒的方法处理表1中转炉钒渣

取1000g转炉钒渣精粉与110g石灰石分别在润磨机进行润滑30min，得到混合料。将混合料置于混料机中，机械润磨活化30min，喷水得到含水率8％左右的混合料湿料。将混合料置于制粒机中，制备成粒径在5mm的圆柱状物料。圆柱状物料经滚筛去掉粉体后，圆柱状物料经滚筛去掉粉体后，用滚筛机均匀铺在链篦机中，厚度为200mm,进入鼓风区2温度为200℃，停留时间为10min；进入抽风区3的起始温度为650℃,在抽风段时间为10min；进入预热区4的起始温度为750℃，停留时间为20min；进入高温区后，高温区的起始温度为950℃，终点温度为920℃，高温区间维持的时间为120min；出料的温度为800℃。将熟料破碎，浸出，检测钒转浸率为97％，浸出残渣中五氧化二钒含量为0.50％。

实施例四：利用表2中的石煤开展本实施例

表2石煤化学成分(％)

取1000g石煤精粉与38.87g无水碳酸钠分别在润磨机进行润滑20min，得到混合料。将混合料置于混料机中，在混料机继续机械润磨活化15min，得到混合料湿料。将混合料置于圆盘造球机中，得到粒度为5～8mm的球团。球团物料经滚筛去掉粉体后，圆柱状物料经滚筛去掉粉体后，用滚筛机均匀铺在链篦机中，厚度为200mm，进入鼓风区2温度为200℃，停留时间为15min；进入抽风区3后升温区的起始温度为～550℃,停留时间为20min；进入预热区 4的起始温度为750℃，停留时间为20min；进入高温区后，高温区的起始温度为900℃，终点温度为900℃，高温区间维持的时间为70min；出料的温度为750℃。将熟料破碎，浸出后检测钒转浸率为85％，浸出残渣中五氧化二钒含量为0.25％。

通过上述的实施例可以的得出，本发明具有工艺简单易用、适应范围广、成本低、效果十分理想的技术优势，可以在实际生产中广泛的加以推广和应用。