[实用新型]一种石煤钒矿竖炉焙烧系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及化学化工技术领域，具体涉及一种石煤钒矿竖炉焙烧系统。 

背景技术

钒是全球性的稀缺资源及重要战略金属，由于其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性能，被广泛用于钢铁、有色冶金和化工等行业，其中85%以上用于钢铁工业。随着钢铁工业向优、精、特方向发展，高质量钒钢的应用将日益广泛，专家预计全球钒的消费量在2010-2015年的复合年增长率为10.4%，最终达到11.5万吨，钒行业发展潜力很大。 

世界上大约有65种类型的含钒矿物，工业钒产品的主要原料有钒钛磁铁矿、石煤、石油灰渣、废钒触媒和铝土矿等。我国的石煤资源极为丰富，探明储量为618.8亿吨，V2O5品位多在0.3%-1.0%，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。石煤是金属钒提取的重要资源，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。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。焙烧是石煤提钒过程中的关键步骤，焙烧效果直接影响钒浸出率，因而在一定程度上决定整个工艺流程的钒总回收率。 

石煤焙烧既可脱除石煤中的碳，又可把低价态的钒尽可能氧化成高价态、与物料中的金属氧化物反应生成可溶于水、酸或碱的钒酸盐。在石煤焙烧过程中，影响焙烧效果的因素主要是添加剂种类及用量、焙烧炉型、焙烧温度、焙烧时间、焙烧气氛等。焙烧温度决定氧化反应和物相变化的可能性，焙烧时间决定氧化反应的进行和物相变化的程度，炉内气氛决定氧化反应和物相变化的效果。 

现有文献报道和工业应用中，按添加剂分类，焙烧可分为钠化焙烧、钙化焙烧、氧化焙烧和复合添加剂焙烧，与之相关的专利有：(1)一种石煤钠化焙烧提钒工艺（CN101363084A），(2)一种石煤提钒焙烧工艺（CN101260459），(3)石煤钒矿焙烧新型环保复合添加剂（CN101177738）等；按炉型分类，可分为平窑、立窑、回转窑、隧道窑、多膛炉、沸腾炉、流化床等，与之相关的专利有：(1)石煤提钒高转化焙烧立窑（CN202092446U），(2)一种用于石煤提钒的回转窑（N101762153A），(3)一种五氧化二钒氧化焙烧炉（CN201411379）。目前的石煤焙烧工艺，普遍存在钒转化率低、能效低、污染环境等缺点。 

专利CN101857915A公开了一种石煤钒矿灰渣的成球焙烧方法，所述方法包括：往石煤钒矿灰渣中添加质量为石煤钒矿灰渣质量1%-5%的NaCl、质量为石煤钒矿灰渣质量2%-7%的CaF2和质量为石煤钒矿灰渣质量10%-15%的CaCO3，每kg混合物料配入1460-2100kJ的无烟煤或者石煤，混匀细磨至80目-150目得到生料粉，往生料粉中加入质量为生料粉质量8%-20%的水，机械搅拌后造粒成球，得到球径3-15mm的生料球，经炉体顶部的加料装置装入炉体，在800-900℃的炉内温度下完成焙烧，焙烧后的物料经炉体底部的卸料装置排出，冷却后得到用于V2O5浸出的熟料（通常以稀盐酸或稀硫酸浸取）。该方法热能利用率高、产品质量稳定、生产成本低。 

然而应用该焙烧方法，添加的无烟煤等燃料对后续从熟料中浸取V2O5不利，会造成酸耗增加、固液分离困难；而且该文献未具体说明炉内产生高温的加热设备和加热方式；添加的无烟煤或者石煤在燃烧过程中会产生CO2，CO2分压过高会导致CO的再生，削弱竖炉内氧化气氛，不利于石煤中低价钒的氧化。 

关于石煤焙烧的常用装置有：平窑、多膛炉、回转窑、沸腾焙烧炉、步进式焙烧窑和立窑。 

其中平窑目前是我国石煤提钒焙烧作业的主体设备，其优点是：设备简单、投资少、操作弹性大、技术成熟，容易人为控制焙烧时间的长短；主要缺点是转化率低，设备生产能力低、能耗高、占地面积大、机械化程度低，且大部分民营提钒工厂为追求资金利益最大化，将未处理的废气直接向大气排放，对环 境造成严重破坏。政府部门正逐渐关停此类高能耗、高污染、低效率的平窑生产方法。 

多膛炉的优点是可在一定范围内调整层数以达到物料在炉内的停留时间、可通过鼓入空气和抽取烟气来控制各层的焙烧温度，同时提供石煤焙烧所需的氧气、烟气可进行余热回收。缺点是设备生产能力低、投资大。