[发明专利]含钒可燃矿物质的循环流化床钙化焙烧工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种含钒可燃矿物质的循环流化床钙化焙烧工艺。

背景技术

钒是一种重要的战略物资，主要应用于钢铁工业、国防尖端技术、化学工业以及轻纺工业等领域。钒在世界上资源丰富、分布广泛，但无单独可供开采的富矿，总是以低品位与其它矿物共生。石煤和钒钛磁铁矿是目前用于提钒的主要含钒矿物质，其中石煤同时又是一种具有可燃烧利用的燃料。由于我国的石煤资源极为丰富，特别是石煤中钒的储量，超过世界各国五氧化二钒储量的总和，因而从石煤中提钒是一个非常重要的发展方向。从含钒石煤中提取V₂O₅的方法主要有焙烧法、酸法、碱法、复合法、氯化法等。研究表明绝大部分地区石煤所含钒都是以稳定的酸碱不溶的三价为主，因此通过氧化焙烧把石煤中所含低价钒转化为易溶的五价钒后再进行钒提取的的焙烧法在工业实际中就得到了广泛应用。焙烧法提钒工艺是把含钒可燃矿物质(如石煤等)和添加剂混合后磨粉成球，并在焙烧炉中进行氧化焙烧，焙烧后的料球经水浸或酸浸把含钒氧化物提取出来。焙烧是焙烧法钒提取工艺的关键工序，焙烧氧化转化率的高低决定了后续钒转浸率的高低。影响焙烧转化率的主要因素有添加剂种类、数量和焙烧工艺的热力参数(如焙烧温度、焙烧时间、焙烧物与空气的接触情况等)。目前我国常用的石煤焙烧法提钒工艺普遍采用了钠化焙烧的工艺，在该工艺中，把含钒石煤和含钠添加剂(即加入食盐、芒硝或纯碱等)混合后磨粉成球后在固定床焙烧炉中(常称为平炉)进行氧化焙烧，将矿石中的钒转化为水溶性的钒酸钠(xNa₂O·yV₂O₅)，然后进行后续浸出。钠化焙烧的方法虽燃其焙烧转化率较高(50％～65，某些地区的矿石可高达75％)的优点，但焙烧过程中产生大量的含Cl、HCI及SO₂等废气难以处理，环境污染严重，同时由于焙烧烟气所含大量的Cl和HCI等会严重腐蚀金属部件，使得难以布置金属热交换器吸收利用焙烧过程所释放的热量，从而形成浪费和热污染。这些问题限制了钠化焙烧技术的推广和应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有钠化焙烧技术存在的问题，而提出一种含钒可燃矿物质的循环流化床钙化焙烧工艺。

发明的含钒可燃矿物质的循环流化床钙化焙烧工艺，步骤如下：

将含钒可燃矿物质和CaO按重量比95～85∶5～15混合磨粉，制成颗粒粒径10mm以下的料球；将料球送入循环流化床焙烧炉内与送入的空气进行氧化焙烧，焙烧温度为830～950℃，焙烧时间为50-150分钟，控制焙烧炉出口烟气中的氧气体积百分含量大于3％。

本发明采用以CaO为添加剂的含钒可燃矿物质(石煤、石油焦等)料球为焙烧原料，在循环流化床焙烧炉中进行氧化焙烧，使得所含钒转化为易溶的含钙钒化合物，焙烧后的产物用于后续的含钒化合物浸出。焙烧过程所释放的热量可以通过布置在焙烧炉中各受热面被水或蒸汽吸收，从而产生蒸汽用于供热或电力生产。

具有以下有益效果：

(1)采用CaO为添加剂，避免了钠化焙烧过程中所产生的严重污染问题和对金属部件的腐蚀问题；

(2)由于循环流化床燃烧技术所具有的特点，故含钒料球在焙烧过程中具有燃烧稳定、燃烧效率高、气固混合剧烈及氧化充分均匀等优点；同时，在焙烧过程所产生的细颗粒通过布置在炉膛出口的分离器捕获后可重新送回到炉内循环焙烧，从而保证细颗粒得到充分的焙烧；

(3)由于料球中含有CaO，含钒燃料在焙烧过程中所产生的二氧化硫(SO₂)会与CaO反应生成CaSO₄，从而脱除SO₂，有效控制SO₂的排放。

(4)通过在循环流化床焙烧炉中合理布置受热面，可以有效利用焙烧过程中释放的热量，并产生蒸汽用于供热或发电。

具体实施方式

本发明首先将含钒可燃矿物质和CaO添加剂按重量比95～85∶5～15混合磨粉，制成颗粒粒径10mm以下的料球，然后将所制料球颗粒送入循环流化床焙烧炉内与送入的空气以流态化方式进行燃烧。在流化床焙烧过程中，料球颗粒内的可燃物质与氧气进行燃烧放热反应，同时所含的低价钒化合物在与氧气充分接触的条件下，被转化为易溶性的高价钒化合物，如钒酸钙(xCaO·yV₂O₅)、硅钒酸钙等。