專利名稱：含釩可燃礦物質的循環(huán)流化床鈣化焙燒工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種含釩可燃礦物質的循環(huán)流化床鈣化焙燒工藝。
背景技術：
釩是一種重要的戰(zhàn)略物資，主要應用于鋼鐵工業(yè)、國防尖端技術、化學工 業(yè)以及輕紡工業(yè)等領域。釩在世界上資源豐富、分布廣泛，但無單獨可供開采 的富礦，總是以低品位與其它礦物共生。石煤和釩鈦磁鐵礦是目前用于提釩的 主要含釩礦物質，其中石煤同時又是一種具有可燃燒利用的燃料。由于我國的 石煤資源極為豐富，特別是石煤中釩的儲量，超過世界各國五氧化二釩儲量的 總和，因而從石煤中提釩是一個非常重要的發(fā)展方向。從含釩石煤中提取V205 的方法主要有焙燒法、酸法、堿法、復合法、氯化法等。研究表明絕大部分地 區(qū)石煤所含釩都是以穩(wěn)定的酸堿不溶的三價為主，因此通過氧化焙燒把石煤中 所含低價釩轉化為易溶的五價釩后再進行釩提取的的焙燒法在工業(yè)實際中就得 到了廣泛應用。焙燒法提釩工藝是把含釩可燃礦物質(如石煤等)和添加劑混 合后磨粉成球，并在焙燒爐中進行氧化焙燒，焙燒后的料球經水浸或酸浸把含 釩氧化物提取出來。焙燒是焙燒法釩提取工藝的關鍵工序，焙燒氧化轉化率的 高低決定了后續(xù)釩轉浸率的高低。影響焙燒轉化率的主要因素有添加劑種類、 數量和焙燒工藝的熱力參數(如焙燒溫度、焙燒時間、焙燒物與空氣的接觸情 況等)。目前我國常用的石煤焙燒法提釩工藝普遍采用了鈉化焙燒的工藝，在該 工藝中，把含釩石煤和含鈉添加劑(即加入食鹽、芒硝或純堿等)混合后磨粉成球 后在固定床焙燒爐中(常稱為平爐)進行氧化焙燒，將礦石中的釩轉化為水溶
性的釩酸鈉(xNa2C^V205)，然后進行后續(xù)浸出。鈉化焙燒的方法雖燃其焙燒轉 化率較高(50% 65，某些地區(qū)的礦石可高達75%)的優(yōu)點，但焙燒過程中產生大 量的含C1、 HCI及S02等廢氣難以處理，環(huán)境污染嚴重，同時由于焙燒煙氣所 含大量的Cl和HCI等會嚴重腐蝕金屬部件，使得難以布置金屬熱交換器吸收利 用焙燒過程所釋放的熱量，從而形成浪費和熱污染。這些問題限制了鈉化焙燒 技術的推廣和應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服現有鈉化焙燒技術存在的問題，而提出一種含釩 可燃礦物質的循環(huán)流化床鈣化焙燒工藝。
發(fā)明的含釩可燃礦物質的循環(huán)流化床鈣化焙燒工藝，步驟如下-將含釩可燃礦物質和CaO按重量比95 85 : 5 15混合磨粉，制成顆粒粒 徑10mm以下的料球；將料球送入循環(huán)流化床焙燒爐內與送入的空氣進行氧化 焙燒，焙燒溫度為830 950°C,焙燒時間為50-150分鐘，控制焙燒爐出口煙氣中 的氧氣體積百分含量大于3%。
本發(fā)明采用以CaO為添加劑的含釩可燃礦物質(石煤、石油焦等)料球為 焙燒原料，在循環(huán)流化床焙燒爐中進行氧化焙燒，使得所含釩轉化為易溶的含 鈣釩化合物，焙燒后的產物用于后續(xù)的含釩化合物浸出。焙燒過程所釋放的熱 量可以通過布置在焙燒爐中各受熱面被水或蒸汽吸收，從而產生蒸汽用于供熱 或電力生產。
具有以下有益效果
(1) 采用CaO為添加劑，避免了鈉化焙燒過程中所產生的嚴重污染問題和 對金屬部件的腐蝕問題；
(2) 由于循環(huán)流化床燃燒技術所具有的特點，故含釩料球在焙燒過程中具 有燃燒穩(wěn)定、燃燒效率高、氣固混合劇烈及氧化充分均勻等優(yōu)點；同時，在焙 燒過程所產生的細顆粒通過布置在爐膛出口的分離器捕獲后可重新送回到爐內 循環(huán)焙燒，從而保證細顆粒得到充分的焙燒；
(3) 由于料球中含有CaO，含釩燃料在焙燒過程中所產生的二氧化硫(S02) 會與CaO反應生成CaS04，從而脫除S02，有效控制S02的排放。
(4) 通過在循環(huán)流化床焙燒爐中合理布置受熱面，可以有效利用焙燒過程 中釋放的熱量，并產生蒸汽用于供熱或發(fā)電。
具體實施例方式
本發(fā)明首先將含釩可燃礦物質和CaO添加劑按重量比95 85 : 5 15混合磨 粉，制成顆粒粒徑10mm以下的料球，然后將所制料球顆粒送入循環(huán)流化床焙 燒爐內與送入的空氣以流態(tài)化方式進行燃燒。在流化床焙燒過程中，料球顆粒 內的可燃物質與氧氣進行燃燒放熱反應，同時所含的低價釩化合物在與氧氣充 分接觸的條件下，被轉化為易溶性的高價釩化合物，如釩酸鈣(xOzO;yV205)、硅 釩酸鈣等。
焙燒過程受焙燒溫度、停留時間以及過量氧氣量等運行參數影響較大。一 般來說，過低的焙燒溫度不能保證低價釩化合物轉化為易溶的高價釩化合物， 而過高的溫度則很容易使料球在焙燒過程中發(fā)生燒結現象；充足的氧氣含量是 實現料球顆粒在氧化性氣氛下焙燒的保證，而足夠的停留時間則是鈣化焙燒轉 化率的保證。本發(fā)明控制焙燒溫度在830-95(TC，料球顆粒在焙燒爐中的焙燒時間為50 150分鐘，控制焙燒爐出口煙氣中的氧氣體積百分含量大于3%。料球 顆粒在循環(huán)流化床焙燒過程中，部分料球顆粒會發(fā)生破碎或磨損從而產生細顆 粒。這部分細顆粒與料球中所含的細顆粒被煙氣攜帶出焙燒爐爐膛后被布置在 爐膛出口的分離器裝置分離，并重新送回到爐膛內焙燒，從而保證細顆粒同樣 具有足夠的焙燒停留時間。
依據不同的含釩可燃礦物質所含釩化合物的賦存形式、礦物組成以及CaO 添加劑特性等因素對焙燒過程的影響特性，可通過在循環(huán)流化床焙燒爐爐膛內 布置適當的受熱面，同時調節(jié)循環(huán)流化床運行參數如送入空氣量、料球加入量 等控制焙燒溫度在830-95(TC之間。通過調節(jié)流化床運行床料高度等控制料球顆 粒在焙燒爐中的平均停留時間在50 150分鐘之間。通過調節(jié)送入焙燒爐的空 氣量和料球量等控制焙燒爐出口煙氣中的氧氣體積百分含量大于3%。
經循環(huán)流化床焙燒完成的料球顆粒排出焙燒爐則作為后續(xù)釩提取工藝的原料。 實施例1
將含釩可燃礦物質和CaO按重量比95 5混合磨粉，制成顆粒粒徑10mm 以下的料球；將料球送入循環(huán)流化床焙燒爐內與送入的空氣進行氧化焙燒，焙 燒溫度為85(TC,焙燒時間為100分鐘，控制焙燒爐出口煙氣中的氧氣體積百分 含量大于3%。
含釩可燃礦物質經過焙燒后轉化成為易溶的釩化合物，對焙燒后的產物進 行后續(xù)的含釩化合物浸出，提取出含釩氧化物，本例焙燒轉化率為58%。 實施例2
將含釩可燃礦物質和CaO按重量比90 :10混合磨粉，制成顆粒粒徑10mm 以下的料球；將料球送入循環(huán)流化床焙燒爐內與送入的空氣進行氧化焙燒，焙 燒溫度為930°C,焙燒時間為80分鐘，控制焙燒爐出口煙氣中的氧氣體積百分 含量大于3%。
對焙燒后的產物進行后續(xù)的含釩化合物浸出，提取出含釩氧化物，本例焙 燒轉化率為61%。 實施例3
將含釩可燃礦物質和CaO按重量比85:15混合磨粉，制成顆粒粒徑10mm 以下的料球；將料球送入循環(huán)流化床焙燒爐內與送入的空氣進行氧化焙燒，焙 燒溫度為900。C，焙燒時間為150分鐘，控制焙燒爐出口煙氣中的氧氣體積百分 含量大于3%。
對焙燒后的產物進行后續(xù)的含釩化合物浸出，提取出含釩氧化物，本例焙 燒轉化率為60%。
權利要求
1.含釩可燃礦物質的循環(huán)流化床鈣化焙燒工藝，其特征是步驟如下將含釩可燃礦物質和CaO按重量比95～85∶5～15混合磨粉，制成顆粒粒徑10mm以下的料球；將料球送入循環(huán)流化床焙燒爐內與送入的空氣進行氧化焙燒，焙燒溫度為830～950℃，焙燒時間為50-150分鐘，控制焙燒爐出口煙氣中的氧氣體積百分含量大于3％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含釩可燃礦物質的循環(huán)流化床鈣化焙燒工藝，其步驟為將含釩可燃礦物質和CaO按重量比95～85∶5～15混合磨粉，制成顆粒粒徑10mm以下的料球；將料球送入循環(huán)流化床焙燒爐內與送入的空氣進行氧化焙燒，焙燒溫度為830～950℃，焙燒時間為50-150分鐘，控制焙燒爐出口煙氣中的氧氣體積百分含量大于3％。含釩可燃礦物質經過焙燒后轉化成為易溶的釩化合物，用于后續(xù)的含釩化合物浸出。本發(fā)明具有污染物排放低、成本低、可有效利用焙燒放熱等優(yōu)點。
文檔編號C22B1/00GK101235435SQ200810059800
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權日2008年2月29日
發(fā)明者岑可法, 方夢祥, 施正倫, 李志春, 聲 洪, 王勤輝, 程樂鳴, 駱仲泱 申請人:浙江大學;敦煌市匯宏礦業(yè)開發(fā)有限公司