[发明专利]处理含钒残留物的方法

说明书

本发明涉及一种含钒残留物的处理方法，这种残留物在无水时至少含有5%（重量比）的碳。

处理含钒残留物涉及到精炼厂对残留物的处理，特别是石油焦碳和沥青含量较高的残留物。其它的一些例子如碳氢化合物非完全氧化形成的碳黑以及对部分氧化形成的粗煤气进行粗洗而形成的碳黑水等。

在DE-A-4003242中已介绍了碳黑水的实际应用，即将碳黑水和泥浆混合，除去混合物的水分后再进行燃烧，这样形成一含钒残留物放在贮存场中。

本发明的目的是，获得一种含钒量较高的固体混合物，这对冶金精加工是很重要的，采用前面所述的方法以及本发明就可获取所需的物质，即将残留物放在炉中，炉内的环境如下：

a）炉中温度为400～700℃，残留物所处的区域内的氧气分压最低为10^-4bar;或/和

b）炉中温度为500～1300℃，残留物所处的区域内的氧气分压最高为10^-2bar。

在这样的条件下进行热处理后，从炉中取出的固体混合物至少含有5%（重量比）的钒的氧化物采用这样的处理条件避免了起不良作用的V₂O₅的产生，因为它在高于700℃时易受热结块并附着在炉上。

已经证明，在500～1300℃的范围内，氧气分压不超过10^-2bar的条件下，可以抑制V₂O₅的生成，基本上只生成VO₂，VO₂在此温度范围内不会熔化。这样就需测定残留物所处区域，即物料床的氧气分压，在此区域之外，即物料床之外，可以尽可能地提高氧气分压。在500～700℃的范围内可以采用条件a）或b）进行处理，但每次都要通过试验确定合适的方法。也可以根据残留物中碳进行反应所需的温度以及残余碳在所生成的固体混合物中所占的含量来确定处理的温度或温度范围。

采用这种方法，可以进一步除去多种含钒残留物中的可燃成分，建立起一个无故障的、价格合理的工作炉。此外，将炉中排出的固体混合物或至少一部分混合物送回炉中会更合理一些。

被处理的残留物，尤其是固体残留物，通常在干燥状态下至少含有20%（重量比）的可燃成分，其中5%（重量比）是碳。这样本发明的热处理就可以采用较简单的方法。这种方法通常不需要再用燃料加热，在某些场合，即使用燃料，量也是很小的。

热处理可以在各种炉中进行，值得推荐的是多床炉或回转炉，也可以是静止的或循环式流化床的流化床反应堆。多床炉、回转炉和流化床反应堆已很普及，其详细说明见Ullmann的化学技术大全，第4版，第3册，第408～460页。

另外还建议在处理残留物之前或处理过程中至少加入一种钠、钙、铁的氧化物、氧化物或碳酸盐，加入这些添加剂可以使炉中生产出的固体混合物更容易进行冶金深加工，例如钒铁合金就是由电熔炼炉进一步加工的炼钢生产中所必需的原料，添加剂还可以使炉中的热处理更容易进行，且能得到最好的结果，另外热处理前将添加剂加入残留物中可以形成热集聚的粒状产物，也可不加添加剂而通过造珠或压块形成粒状产物。

当残留物存在于水中时，必须通过例如过滤或离心分离作用使其分离出来，在热处理前先进行前期干燥，前期干燥时温度最好不超过400℃，否则过高的温度将引起干扰性的灰尘出现。当残留物在多床炉中进行热处理时，先在多床炉的上部即入口部进行含水残留物的干燥，另一种方法是采用两个不同型式的炉工作，例如，在多床炉中进行前期干燥，紧接着在流化床反应堆中进行热处理。

下面参照图例对本方法可能的结构形式进行说明：

图1：第一种方式，采用了多床炉。

图2：第二种方式，采用了循环式流化床。

图1所示的方法是针对含碳黑的废水，也称为碳黑水的。这种碳黑水是碳氢化合物，如重油残渣不完全氧化形成的，还有人造的粗煤气的主要成分是氢、一氧化碳和碳黑，通过水以后碳黑和粗煤气被分离，含钒的碳黑和水被输送出去。

碳黑水经管道（1）通过过滤器（2），在此适当加一些过滤助剂，如FeCl₃，Ca（OH）₂，Al₂（SO₄）₃或聚合物电解质。从管道（3）中得到的滤渣进入多床炉（7），过滤后的水分通过管道（4）排出。