一種含釩物料的兩段式鈣化焙燒的方法
【專利摘要】本發明公開了一種含釩物料的兩段式鈣化焙燒的方法，其中，該方法包括：將生料先進行第一段焙燒，然后再進行第二段焙燒，所述第一段焙燒的溫度小于所述第二段焙燒的溫度；所述第一段焙燒的溫度為750-850℃；所述第二段焙燒的溫度為840-900℃；所述生料為含有含釩物料和含鈣物料的混合物。通過采用本發明的方法，可以在不添加提釩尾料的前提下，控制焙燒過程的反應平穩地進行，并達到物料不易燒結、設備不易粘結的效果，從而可以加大設備中的物料的填充率，增大處理量，提高了生產效率，降低了成本，還能夠有效地提高釩轉化率。
【專利說明】一種含釩物料的兩段式鈣化焙燒的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種含釩物料的兩段式鈣化焙燒的方法。
【背景技術】
[0002]通過鈣化焙燒來提釩通常是先將含釩物料與石灰石、石灰等含鈣物質磨細并混合均勻，在高溫下進行氧化焙燒，使釩轉化為五價，并與鈣結合生成釩酸鈣等，然后用硫酸或碳酸鹽進行浸取，使得釩從原料中溶出進入溶液，再進一步將釩從溶液中形成沉淀析出，再加工成各種釩產品。
[0003]在上述焙燒過程中，物料很容易燒結，往往在回轉窯、多膛爐或者其他焙燒設備中發生粘窯結圈、粘結耙齒等現象，使焙燒設備運行不到I個月就出現較為嚴重的粘結問題，而被迫停爐清理。這種粘結問題，不僅在設備方面和生產運行方面，造成生產效率大幅度降低，隨之導致成本上升，還常常在設備中出現直徑達I米以上的燒結球，在窯內長時間滾動，難以排出，并且該燒結球對設備中的耐火材料有碾壓作用，容易造成對耐火材料的破壞。同時，在停爐清理時人工敲打粘結的物料次數頻繁，也對耐火材料造成明顯的損傷，這些都可能縮短耐火材料的使用壽命，因頻繁更換耐火材料增加了成本。另外，更嚴重的是，往往由于設備粘結導致焙燒溫度失控，使得物料過早燒結成球，影響了含釩物料氧化反應的繼續進行，導致釩的平均轉化率僅為78-81%。
[0004]通常認為，造成上述物料燒結和設備粘結的原因是在焙燒過程中生成了低熔點物質，該低熔點物質在焙燒溫度下變成液體狀，并以其為中心以滾雪球的方式逐漸地粘結成球。因此傳統解決方法是添加惰性的提釩尾渣，以期通過降低入爐料中的釩的總量來稀釋低熔點物 質的比例，減少和控制粘結，通常通過添加提釩尾料以將控制爐料中釩的含量為5
重量％左右。
[0005]但是經過鈣化焙燒-硫酸浸出后的尾渣中含有因浸出過程生成的CaSO4，若直接將尾渣返回配料會造成諸多不利影響。例如，將經鈣化焙燒后得到的熟料經過磨細-浸出得到所述尾渣，其顆粒粒度明顯減小，將該尾渣返回加到將要進行鈣化焙燒的物料中進行配料，然后再進行鈣化焙燒-硫酸浸出的步驟，并如此多次循環使用，這樣極細的固體顆粒比例會顯著增加；并且，CaSO4隨著不斷的浸出-焙燒循環會逐漸富集。上述兩個因素都會造成硫酸浸取時固液分離越來越困難，直至影響浸出過程的正常進行。另外，部分CaSO4在焙燒時分解放出SO3，污染環境。同時，大量物料通過輸送設備、浸出設備和過濾設備后再輸送到焙燒爐，過程能耗明顯增加。通常會在將尾料返回進行配料前先將尾渣中的CaSO4分離出去，但分離有一定難度，而且環節多、增加設備投資、成本高，不是經濟合理的方法。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于克服現有的鈣化焙燒工藝中存在的溫度難以控制導致的物料容易燒結、設備容易粘結且因需要進行提釩尾料處理造成的成本較高的缺陷，提供一種溫度易控、物料不易燒結、設備不易粘結且不用加入提釩尾料的含釩物料的兩段式鈣化焙燒的方法。
[0007]本發明的發明人經過深入研究發現，雖然在焙燒過程中會生成一定量的低熔點物質，但在鈣化焙燒工藝要求的溫度范圍內并不會大量熔融而造成明顯的粘結，而造成粘結的更重要原因是:由于含釩物料鈣化焙燒的過程是氧化反應過程，含釩物料中的低價物質在氧化過程中要釋放出相當大的反應熱，其中，由于用于焙燒的燃料燃燒產生的熱量以及由物料氧化而釋放的反應熱的疊加，使得在氧化反應較集中的物料區域的熱量積聚，該區域的溫度明顯升高，遠遠超過了工藝要求的溫度范圍，導致該物料區域中低熔點物質發生熔化，隨著物料的運動粘結成球或結塊。而后又因氧化反應的結束，其溫度降低到低熔點物質的熔點以下后凝固，部分物料在設備上凝固粘結，形成結圈或爐瘤。
[0008]因此，為了解決物料燒結和設備粘結的問題，可通過采用控制氧化反應的反應熱的手段，以使物料均勻穩定地反應，避免出現溫度過高失控的問題。
[0009]進而，本發明的發明人經過進一步的深入研究發現，可以采用兩段式焙燒的方法來實現對焙燒溫度的穩定合理控制，并且能夠提高焙燒轉化率。推測其原因為:第一段焙燒溫度略低，讓物料中的大部分低價物質氧化，但由于在控制設備的加熱溫度較低的情況下物質間的反應并不劇烈，使物料的氧化平穩進行，避免出現溫度不受控制的情況；第二段焙燒的溫度設置為常規的鈣化焙燒所用較高的溫度，以保證物料進一步氧化，并促使氧化后的五價釩與含鈣物料反應生成釩酸鈣等易于酸浸取提釩的鹽。由于第一段焙燒平穩地完成了大部分低價物質的氧化，使得在第二段焙燒中不會出現明顯的放熱反應，從而解決了焙燒過程中實際焙燒溫度難以控制的問題。
[0010]由此，本發明提供一種含釩物料的兩段式鈣化焙燒的方法，其中，該方法包括:將生料先進行第一段焙燒，然后再進行第二段焙燒，所述第一段焙燒的溫度小于所述第二段焙燒的溫度；所述第一段焙燒的溫度為750-850°C ;所述第二段焙燒的溫度為840-900°C ；所述生料為含有含釩物料和含鈣物料的混合物。
[0011]本發明在采用上述含釩物料的兩段式鈣化焙燒的方法下，可以在不添加提釩尾料的前提下，控制焙燒過程的反應平穩地進行，并達到物料不易燒結、設備不易粘結的效果，從而可以加大設備中的物料的填充率，增大處理量，提高了生產效率，降低了成本。此外，通過本發明的方法，還能夠有效地提高釩轉化率。
[0012]本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0013]以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0014]本發明提供一種含釩物料的兩段式鈣化焙燒的方法，其中，該方法包括:將生料先進行第一段焙燒，然后再進行第二段焙燒，所述第一段焙燒的溫度小于所述第二段焙燒的溫度；所述第一段焙燒的溫度為750-850°C ;所述第二段焙燒的溫度為840-900°C ;所述生料為含有含釩物料和含鈣物料的混合物。
[0015] 根據本發明，盡管采用上述的鈣化焙燒的方法即可實現焙燒過程的反應平穩地進行，且達到物料不易燒結、設備不易粘結的效果，但是優選情況下，所述第一段焙燒的溫度為800-850°C。優選情況下，所述第二段焙燒的溫度為860-900°C，更優選為880_900°C。[0016]根據本發明，所述第一段焙燒的階段中主要氧化大部分的低價釩和其他低價物質，所述第二段焙燒的階段主要進行釩酸鹽的形成同時將釩徹底氧化，因此，本發明中對于第一段焙燒和第二段焙燒的時間并無特別地限制，可以根據所需焙燒的物料進行相應地調整。優選情況下，所述第一段焙燒的時間為90-300min，更優選為100_200min，更進一步優選為120-200min。優選情況下，所述第二段焙燒的時間為60_300min，更優選為150-250min，更進一步優選為 200_240min。
[0017]在本發明中，所述生料是指未經過鈣化焙燒的含有含釩物料和含鈣物料的混合物，即將用于所述鈣化焙燒的含釩物料和含鈣物料和/或其他添加劑的組合的物料，優選為含釩物料和含鈣物料的混合物且該混合物未經過鈣化焙燒處理。
[0018]根據本發明，所述含釩物料和所述含鈣物料的配比可以在較寬的范圍內變動，優選情況下，所述生料中，所述含釩物料和所述含鈣物料的重量比使得所述生料中的鈣(以CaO計)與釩(以V2O5計)的重量比為(0.3-1):1，更優選為(0.5-0.7):1，更進一步優選為(0.6-0.65):1。也即，所述生料中的所述含釩物料和所述含鈣物料的量可以按照生料中所需的鈣與釩的重量比(鈣以CaO計，釩以V2O5計)來進行配料(在本發明中，當“以CaO計”或“鈣以CaO計”來表示物料中鈣的量時，是指該物料中的所有化學形式的鈣元素(例如碳酸鈣、碳酸氫鈣、氧化鈣等)都換算為CaO的形式來進行計量，例如“以CaO計，所述含鈣物料中鈣的含量為1-30重量是指該含鈣物料中的鈣元素換算為CaO的形式表示時具有的CaO的量為1-30重量％，同理用于解釋“以V2O5計”和“釩以V2O5計”)。
[0019]根據本發明，所述含釩物料可以為本領域常規的用于鈣化焙燒后提釩的物料，例如為將含釩鐵水進行提釩后得到的釩渣，所述含釩鐵水提釩的方法為本領域常規的方法，此處不再贅述。
[0020]此外，以V2O5計，所述含釩物料中釩的含量優選為1-30重量％，更優選為5-25重量％，更進一步優選為13-23重量％。所述含釩物料中的釩的含量可以通過本領域常規的測定方法進行測定，在此不再贅述。
[0021]根據本發明，所述含鈣物料可以為鈣的含量較高的物料，例如石灰石、石灰、方解石和白云石中的一種或多種，本發明優選采用石灰石。所述含鈣物料中的鈣的含量可以在較寬的范圍內變動，以CaO計,所述含鈣物料中的鈣的含量優選為20-100重量％,更優選為50-56重量％，更進一步優選為52-53重量％。所述含鈣物料中的鈣的含量可以通過本領域常規的測定方法進行測定，在此不再贅述。
[0022]根據本發明，為了能夠進一步提聞鈣化倍燒的效率，并且能夠進一步提聞后續的酸浸步驟中的酸浸取效率，從而進一步提高提釩效率，優選所述含釩物料和含鈣物料是粉狀的。本發明對其粒度并沒有特別的限定，但是為了使得所述含釩物料和含鈣物料能夠較為充分地混合，優選情況下，所述含釩物料的80-100重量％的粒度為0.1mm以下，更優選為0.045-0.1mm，更進一步優選為0.045-0.096mm。優選情況下，所述含鈣物料的80-100重量％的粒度為0.18mm以下，更優選為0.045-0.18mm，更進一步優選為0.045-0.125mm。
[0023]在本發明中，由于采用的兩段式焙燒的方法，且其中第一段焙燒的溫度較低，第二段焙燒的溫度較高，使得含釩物料中的低價釩在第一段焙燒階段大部分氧化為五價釩，再通過第二段焙燒得到了低熔點但是易于被酸浸取的釩酸鹽，如釩酸鈣。因此，本發明中的鈣化焙燒過程的反應平穩地進行，并達到物料不易燒結、設備不易粘結的效果，從而可以加大設備中的物料的填充率，增大處理量，提高了生產效率，降低了成本。并且，無需將再經過酸浸提釩處理后的尾料加入鈣化焙燒的物料中進行接觸，省去了現有技術中對尾料中含有較多的硫酸鈣的處理，降低含釩物料提釩的成本。同時，也避免了因尾料的加入導致的不利因素。
[0024]根據本發明，所述鈣化焙燒可以在本領域常用的各種鈣化焙燒爐中進行。例如:所述鈣化焙燒可以在多膛爐或回轉窯中進行。并且，本發明中的鈣化焙燒可以在同一個焙燒爐內進行，也可以分別在兩個焙燒爐內進行，為了提高生產效率，優選在兩個焙燒爐內分別進行第一段焙燒和第二段焙燒。
[0025]根據本發明，從進一步提高鈣化焙燒的效率的角度出發，所述鈣化焙燒優選各自在攪拌條件下進行。可以采用本領域常用的各種方法實現在鈣化焙燒過程中，對其中的物料進行攪拌。例如:可以在鈣化焙燒爐中安裝攪拌耙，從而在鈣化焙燒過程中，對其中的物料進行攪拌。
[0026]以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。
[0027]以下實施例中:
[0028]釩渣為含釩鐵水轉爐提釩過程中得來的釩渣；
[0029]釩的轉化率=(從用于稀 硫酸浸取的熟料中浸出的釩元素的量/該部分熟料中的鑰;元素的總量)X 100%。
[0030]實施例1
[0031]本實施例用于說明本發明的含釩物料鈣化焙燒的方法。
[0032]將釩渣(以V2O5計，釩的含量為17重量％ )磨細，其中粒度為0.096mm以下的部分占95重量％;將石灰石(以CaO計，鈣的含量為52重量％ )磨細，其中粒度為0.18mm以下的部分占80重量％ ;按照釩渣與石灰石的重量比為100:20的比例進行混合以作為生料(生料中的鈣(以CaO計)與釩(以V2O5計)的重量比為0.61)。
[0033]按照40t/h的速度將混合好的爐料加入Φ 3.6mX 90m回轉窯中，設置焙燒溫度為8000C,設置停留時間為150min,進行第一段焙燒,焙燒后的熟料全部為砂狀。
[0034]將該熟料加入Φ3.6πιΧ90πι回轉窯中，設置焙燒溫度為900°C，設置停留時間為240min，進行第二段焙燒。
[0035]連續生產15天，焙燒過程的溫度穩定，波動范圍在± 10°C以內，熟料全部為砂狀，回轉窯內壁光滑，沒有結圈現象。
[0036]分析第二段焙燒熟料的釩轉化率為90.37-94.51%，平均為91.16%。
[0037]實施例2
[0038]本實施例用于說明本發明的含釩物料鈣化焙燒的方法。
[0039]將釩渣(以V2O5計，釩的含量為22.4重量％ )磨細，其中粒度為0.096mm以下的部分占90重量％ ;將石灰石(以CaO計，鈣的含量為52重量％ )磨細，其中粒度為0.18mm以下的部分占90重量％ ;按照釩渣與石灰石的重量比為100 ,21的比例進行混合以作為生料(生料中的鈣(以CaO計)與釩(以V2O5計)的重量比0.63)。
[0040]按照40t/h的速度將混合好的爐料加入Φ 3.6mX 90m回轉窯中，設置焙燒溫度為8500C,設置停留時間為200min,進行第一段焙燒,焙燒后的熟料全部為砂狀。
[0041]將該熟料加入Φ3.6πιΧ90πι回轉窯中，設置焙燒溫度為880°C，設置停留時間為240min，進行第二段焙燒。
[0042]連續生產15天，焙燒過程的溫度穩定，波動范圍在± 10°C以內，熟料全部為砂狀，回轉窯內壁光滑，沒有結圈現象。
[0043]分析第二段焙燒熟料的釩轉化率為91.64-95.17%，平均為92.97%。
[0044]實施例3
[0045]本實施例用于說明本發明的含釩物料鈣化焙燒的方法。
[0046]將釩渣(以V2O5計，釩的含量為13.3重量％ )磨細，其中粒度為0.096mm以下的部分占85重量％;將石灰石(以CaO計，鈣的含量為53重量％ )磨細，其中粒度為0.125mm以下的部分占95重量％ ;按照釩渣與石灰石的重量比為100:16的比例進行混合以作為生料(生料中的鈣(以CaO計)與釩(以V2O5計)的重量比為0.64)。
[0047]按照2.5t/h的速度將混合好的爐料加入Φ 1.5mX 42m回轉窯中，設置焙燒溫度為830°C，設置停留時間為120min，進行第一段焙燒，焙燒后的熟料全部為砂狀。
[0048]將該熟料融入Φ1.5mX42m回轉窯中，設置焙燒溫度為880°C，設置停留時間為200min，進行第二段焙燒。
[0049]連續生產15天，焙燒過程的溫度穩定，波動范圍在± 10°C以內，熟料全部為砂狀，回轉窯內壁光滑，沒有結圈現象。
[0050]分析第二段焙燒熟料的釩轉化率為89.92-93.1 %，平均為91.33%。
[0051]以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
[0052]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0053] 此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
【權利要求】
1.一種含釩物料的兩段式鈣化焙燒的方法，其特征在于，該方法包括:將生料先進行第一段焙燒，然后再進行第二段焙燒，所述第一段焙燒的溫度小于所述第二段焙燒的溫度；所述第一段焙燒的溫度為750-850°C ;所述第二段焙燒的溫度為840-900°C ;所述生料為含有含釩物料和含鈣物料的混合物。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一段焙燒的溫度為800-850°C。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述第一段焙燒的時間為90-300min，優選為 100-200min。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第二段焙燒的溫度為860-900°C。
5.根據權利要求1或4所述的方法，其中，所述第二段焙燒的時間為60-300min，優選為 150-250min。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，鈣以CaO計，釩以V2O5計，所述生料中的鈣與釩的重量比為(0.3-1):1。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，鈣以CaO計，釩以V2O5計，所述生料中的鈣與釩的重量比為(0.5-0.7):1。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述含釩物料的80-100重量％的粒度為0.1mm以下，優選為0.045-0.1mm。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，所述含鈣物料為石灰石、石灰、方解石和白云石中的一種或多種，優選為石灰石。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述含鈣物料的80-100重量％的粒度為.0.18mm 以下，優選為 0.045-0.18mm。
【文檔編號】C22B1/02GK103993161SQ201410217477
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月21日 優先權日:2014年5月21日
【發明者】彭毅, 陳勇, 何文藝, 申彪, 葉露, 盧曉林, 朱光錦, 楊兵, 劉恢前 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司, 攀鋼集團研究院有限公司