一种含钒石煤分粒级流态化焙烧提取钒的方法

摘要

本发明涉及一种含钒石煤分粒级流态化焙烧提取钒的方法。其技术方案是：将含钒石煤原矿破碎分级为四种粒径级别颗粒，以d表示含钒石煤原矿颗粒粒径，将100份质量的d＜0.1mm的颗粒与1~3份质量的水泥混合，加水，制得粒径为1~3mm的小球，干燥。将粒径3mm＞d≥1mm、1mm＞d≥0.45mm、0.45mm＞d≥0.1mm和干燥后的小球分别置入流态化焙烧炉，在700~900°C条件下焙烧5~35min，自然冷却；分别磨碎，混合，制得焙砂；将150~500份质量的体积浓度为10~25%的硫酸、1~7份质量的CaF

说明书

技术领域

本发明属于石煤提钒技术领域。具体涉及一种含钒石煤分粒级流态化焙烧提取钒的方法。

背景技术

石煤是我国重要的含钒资源，从石煤中提钒是开发利用钒资源的一个发展方向。石煤提钒要解决的主要问题是在提高V₂O₅浸出率和回收率的前提下，如何降低消耗和避免环境污染，研究方向是开发低消耗低成本的清洁生产工艺。为改变传统焙烧工艺过程中产生的HCl、Cl₂、SO₂ 等气体对环境造成的污染，并改善钒回收利用率低的现象，科技工作者开发和研究了石煤提钒新工艺，其特征是无氯焙烧或不焙烧直接浸出，这些工艺对于环境污染问题虽有所改善，但仍存在一定的问题，比如直接酸浸工艺一般对原料适应性较差，同时由于过量添加剂和杂质的存在使酸的耗量大大增加；钙化焙烧的焙烧温度高、焙烧时间长会引起能耗增加，同时焙烧生成碱土金属的钒酸盐又不溶于水，必须用酸或碱作溶剂才能将其中的钒溶解出来。所以，寻找高效、清洁的石煤提钒新工艺尤为重要。

基于流态化焙烧技术具有燃料适应性强，燃烧效率高，调节速度快以及易于实现灰渣综合利用等优点，已经成为清洁燃烧劣质燃料的主要工艺，且焙烧过程无需加入添加剂，有效地解决了环境污染问题。而且在回收利用灰渣中V₂O₅的同时还能回收石煤中的热能，实现资源的高效利用。

李社锋等（李社锋，方梦祥，王勤辉，施正伦，骆仲泱，倪明江．流化床焙烧石煤料球提取V₂O₅[J]．燃烧科学与技术，2010，16(4)：317-322．）研究了含钒石煤料球的流化床焙烧提钒工艺，但得出的最佳焙烧温度较高，为930℃，焙烧时间较长，为90~100min，实验中使用的焙烧料球粒级为0~6mm，焙烧成球率只有62%，而钒转浸率只有50.62%。周宛谕等（周宛谕，施正伦，王勤辉，徐耀斌. 循环流化床中含钒石煤料球的焙烧特性研究[J]. 动力工程，2009，29（10）：904-908.）研究了含钒石煤料球的循环流化床焙烧特性，发现循环流化床对石煤中的钒矿物具有良好的焙烧氧化作用，但焙烧产物为70%左右，在液固比为2、硫酸浓度为15%和浸出温度为90℃条件下，钒浸出率仅为70%，实验中使用的焙烧料球粒级为0~8mm。

综上所述，现有的石煤流态化焙烧提钒技术还存在焙烧时间长、焙砂的产率低、钒浸出率不高的缺点。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种焙烧时间短、焙砂产率高、环境友好和钒浸出率高的含钒石煤分粒级流态化焙烧提取钒的方法。

    为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：

    步骤1、先将含钒石煤原矿破碎为粒径<3mm的颗粒，再按颗粒粒径为小于3mm 且大于等于1 mm、小于1 mm且大于等于0.45mm、小于0.45mm且大于等于0.1mm和小于0.1mm进行分级，得到四种粒径级别的含钒石煤原矿颗粒。

    步骤2、将100份质量的粒径小于0.1mm的含钒石煤原矿颗粒与1~3份质量的水泥混合，得到混合料，再向混合料中加入5~10份质量的水，制粒，制得粒径为1~3mm的小球，再进行干燥，得到干燥后的小球。

    步骤3、将粒径为小于3mm且大于等于1mm的含钒石煤原矿颗粒、粒径为小于1mm且大于等于0.45mm的含钒石煤原矿颗粒、粒径为小于0.45mm且大于等于0.1mm的含钒石煤原矿颗粒和干燥后的小球依次置入对应的第一流态化焙烧炉、第二流态化焙烧炉、第三流态化焙烧炉和第四流态化焙烧炉；第一流态化焙烧炉、第二流态化焙烧炉、第三流态化焙烧炉和第四流态化焙烧炉的颗粒的流化速度依次为1.25~1.80m/s、1.00~1.60m/s、0.80~1.60m/s 和0.60~1.40m/s；四个流态化焙烧炉的焙烧温度为700~900°C，焙烧时间为5~35min，自然冷却至室温；然后分别磨碎至粒径小于0.074mm占65~85wt%，混合，制得焙砂。

    步骤4、将150~500份质量的体积浓度为10~25%的硫酸、1~7份质量的CaF₂和100份质量的焙砂混合，在80~100℃条件下搅拌浸出1~6h，固液分离，得到浸出液和浸出渣，浸出液用于后续净化富集作业。

所述的含钒石煤原矿的V₂O₅品位为0.6~1.4wt%，含钒石煤原矿的碳含量为8~13wt%。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

    1、本发明采用细粒粉料直接制粒，制粒小球粒度为1~3mm，减少了流态化焙烧过程细粒被气流带走的损失量，提高了焙砂的产率，焙砂产率达到80%以上。

    2、本发明采用不同的流化速度对四种粒级石煤原矿进行流态化焙烧，充分发挥了窄级别焙烧的优势，各个粒级原矿焙烧更充分，钒转价效果更佳；缩短了焙烧时间，焙烧时间只需5~35min，缩短了焙烧过程中物料颗粒之间，物料与炉壁之间的碰撞时间，减少了由颗粒碰撞所产生的粉料，降低了粉料被气流带走的损失量，提高了焙砂的产率。而本发明对含钒石煤原矿要求低，工艺适应性强，焙烧过程无需添加添加剂，对环境较友好。钒的浸出率较高，达到80%以上。

    因此，本发明具有焙烧时间短、焙砂产率高、环境友好和钒浸出率高的特点。

具体实施方式

    下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对保护范围的限制：

实施例1

    一种含钒石煤分粒级流态化焙烧提取钒的方法。本实施例的具体步骤是：

    步骤1、先将含钒石煤原矿破碎为粒径<3mm的颗粒，再按颗粒粒径为小于3mm 且大于等于1 mm、小于1 mm且大于等于0.45mm、小于0.45mm且大于等于0.1mm和小于0.1mm进行分级，得到四种粒径级别的含钒石煤原矿颗粒。

    步骤2、将100份质量的粒径小于0.1mm的含钒石煤原矿颗粒与1~3份质量的水泥混合，得到混合料，再向混合料中加入5~10份质量的水，制粒，制得粒径为1~3mm的小球，再进行干燥，得到干燥后的小球。

    步骤3、将粒径为小于3mm且大于等于1mm的含钒石煤原矿颗粒、粒径为小于1mm且大于等于0.45mm的含钒石煤原矿颗粒、粒径为小于0.45mm且大于等于0.1mm的含钒石煤原矿颗粒和干燥后的小球依次置入对应的第一流态化焙烧炉、第二流态化焙烧炉、第三流态化焙烧炉和第四流态化焙烧炉；第一流态化焙烧炉、第二流态化焙烧炉、第三流态化焙烧炉和第四流态化焙烧炉的颗粒的流化速度依次为1.25~1.80m/s、1.00~1.60m/s、0.80~1.60m/s 和0.60~1.40m/s；四个流态化焙烧炉所对应的焙烧温度依次为700~770°C、750~820℃、800~870℃、850~900℃，四个流态化焙烧炉所对应的焙烧时间依次为10~20min、15~25min、20~35min、5~15min，自然冷却至室温；然后分别磨碎至粒径小于0.074mm占65~85wt%，混合，制得焙砂。

    步骤4、将150~250份质量的体积浓度为10~20%的硫酸、1~3份质量的CaF₂和100份质量的焙砂混合，在80~90℃条件下搅拌浸出1~4h，固液分离，得到浸出液和浸出渣，浸出液用于后续净化富集作业。

所述的含钒石煤原矿的V₂O₅品位为0.6~1.0wt%，含钒石煤原矿的碳含量为8~10wt%。

    本实施例的焙砂产率为81~86%，钒浸出率82~88%。

实施例2

    一种含钒石煤分粒级流态化焙烧提取钒的方法。本实施例的具体步骤是：

    步骤1、同实施例1的步骤1。

    步骤2、同实施例1的步骤2。

    步骤3、将粒径为小于3mm且大于等于1mm的含钒石煤原矿颗粒、粒径为小于1mm且大于等于0.45mm的含钒石煤原矿颗粒、粒径为小于0.45mm且大于等于0.1mm的含钒石煤原矿颗粒和干燥后的小球依次置入对应的第一流态化焙烧炉、第二流态化焙烧炉、第三流态化焙烧炉和第四流态化焙烧炉；第一流态化焙烧炉、第二流态化焙烧炉、第三流态化焙烧炉和第四流态化焙烧炉的颗粒的流化速度依次为1.25~1.80m/s、1.00~1.60m/s、0.80~1.60m/s 和0.60~1.40m/s；四个流态化焙烧炉所对应的焙烧温度依次为770~850°C、820~900℃、700~820℃、770~80℃，四个流态化焙烧炉所对应的焙烧时间依次为10~20min、15~25min、20~35min、5~15min，自然冷却至室温；然后分别磨碎至粒径小于0.074mm占65~85wt%，混合，制得焙砂。

    步骤4、将200~400份质量的体积浓度为15~25%的硫酸、2~5份质量的CaF₂和100份质量的焙砂混合，在85~95℃条件下搅拌浸出2~6h，固液分离，得到浸出液和浸出渣，浸出液用于后续净化富集作业。

所述的含钒石煤原矿的V₂O₅品位为0.8~1.2wt%，含钒石煤原矿的碳含量为9~12wt%。

    本实施例的焙砂产率为79~84%，钒浸出率84~89%。

实施例3

    一种含钒石煤分粒级流态化焙烧提取钒的方法。本实施例的具体步骤是：

    步骤1、同实施例1的步骤1。

    步骤2、同实施例1的步骤2。

    步骤3、将粒径为小于3mm且大于等于1mm的含钒石煤原矿颗粒、粒径为小于1mm且大于等于0.45mm的含钒石煤原矿颗粒、粒径为小于0.45mm且大于等于0.1mm的含钒石煤原矿颗粒和干燥后的小球依次置入对应的第一流态化焙烧炉、第二流态化焙烧炉、第三流态化焙烧炉和第四流态化焙烧炉；第一流态化焙烧炉、第二流态化焙烧炉、第三流态化焙烧炉和第四流态化焙烧炉的颗粒的流化速度依次为1.25~1.80m/s、1.00~1.60m/s、0.80~1.60m/s 和0.60~1.40m/s；四个流态化焙烧炉所对应的焙烧温度依次为850~900°C、700~800℃、770~850℃、700~770℃，四个流态化焙烧炉所对应的焙烧时间依次为10~20min、15~25min、20~35min、5~15min，自然冷却至室温；然后分别磨碎至粒径小于0.074mm占65~85wt%，混合，制得焙砂。

    步骤4、将250~500份质量的体积浓度为15~25%的硫酸、4~7份质量的CaF₂和100份质量的焙砂混合，在90~100℃条件下搅拌浸出3~6h，固液分离，得到浸出液和浸出渣，浸出液用于后续净化富集作业。

所述的含钒石煤原矿的V₂O₅品位为1.0~1.4wt%，含钒石煤原矿的碳含量为10~13wt%。

    本实施例的焙砂产率为76~82%，钒浸出率86~95%。

 

本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：

    1、本具体实施方式采用细粒粉料直接制粒，制粒小球粒度为1~3mm，减少了流态化焙烧过程细粒被气流带走的损失量，提高了焙砂的产率，焙砂产率达到80%以上。

    2、本具体实施方式采用不同的流化速度对四种粒级石煤原矿进行流态化焙烧，充分发挥了窄级别焙烧的优势，各个粒级原矿焙烧更充分，钒转价效果更佳；缩短了焙烧时间，焙烧时间只需5~35min，缩短了焙烧过程中物料颗粒之间，物料与炉壁之间的碰撞时间，减少了由颗粒碰撞所产生的粉料，降低了粉料被气流带走的损失量，提高了焙砂的产率。而本具体实施方式对含钒石煤原矿要求低，工艺适应性强，焙烧过程无需添加添加剂，对环境较友好。钒的浸出率较高，达到80%以上。

    因此，本具体实施方式具有焙烧时间短、焙砂产率高、环境友好和钒浸出率高的特点。