专利名称：一种高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法
技术领域：
本发明涉及ー种钙化焙烧钒渣的方法，属于氧化钒的提取领域。
背景技术：
目前的高品位钒渣焙烧技术，无论是钙化焙烧还是钠化焙烧，均存在焙烧温度高，物料在焙烧过程中产生大量液相，导致物料烧结，回转窑结圈或者多膛炉易粘耙齿和堆料 等问题。为了解决高品位钒渣焙烧过程中物料液相过多引起焙烧设备不能正常运转的问题，钠化焙烧时通常采用钒渣配加提钒尾渣稀释液相的方法将钠化熟料中V2O5质量含量控制在8-9%，该方法通常使焙烧设备的物料处理量増加70-80% ;而钙化焙烧エ艺目前国内仅有攀钢进行了产业化技术研究，获得的最佳焙烧温度为920-940°C，但研究过程中发现高品位钒渣在890°C以上时也会出现物料烧结、回转窑结圈等焙烧设备不能正常运行的问题，因此产业化设计时也采用了钒渣配加提钒尾渣的焙烧方法。公开号为CN101161831A的中国专利申请介绍了ー种钙化焙烧钒渣的方法，其中钒渣钙化的焙烧温度为600-950°C，实施例中描述是将物料在600°C投入到炉窑中，逐渐升温至900-950°C焙烧，焙烧温度实质是900-950°C ;在文献《钒渣石灰石焙烧法提取V2O5エ艺研究》中，陈厚生研究获得的钒渣钙化焙烧最佳温度为950°C;在文献《钒渣钙化焙烧试验研究》中，曹鹏研究获得的钒渣钙化焙烧最佳温度为890-920°C;在文献《攀钢钒渣钙化焙烧影响因素研究及过程热分析》中，尹丹凤等人研究获得的钒渣钙化焙烧最佳温度为900°C。但是，以上方法均存在焙烧温度高，高品位钒渣直接焙烧易出现物料烧结、焙烧设备结圈等不能正常运转的问题。公告号为CN100582257C的中国专利文献介绍了ー种流态化法焙烧高钙钒渣的方法，其中采用的钒渣焙烧温度为850-950°C，为了在低温焙烧条件下获得较好的钒转浸率，采取了延长焙烧时间的方法，例如，在焙烧温度850°C、焙烧时间150min时，获得的钒转浸率为84. 74% ;而焙烧温度930°C、焙烧时间90min时，获得的钒转浸率为85. 18%。公开号为CN101412539A、CN101412540A和CN101402470A的中国专利文献介绍了钒渣钙化焙烧的方法，钙化焙烧温度为860-950°C，为了在低温焙烧条件下获得较好的钒转浸率，同样采取了延长焙烧时间的方法，例如，在焙烧温度860°C时需要的焙烧时间为240min ;而在焙烧温度950°C时需要的焙烧时间为60min。但是，以上方法存在焙烧温度高，易出现物料烧结、焙烧设备结圈和焙烧温度低时所需焙烧时间长，钒转浸率和设备作业效率低等问题。在文献《钒渣钙化焙烧參数对钒浸出率的影响》中，李晓军等人研究时获得的エ艺參数为焙烧温度825で、焙烧时间120min，钒转浸率69. 95%。该研究的焙烧温度低，虽然不会出现物料烧结、焙烧设备结圈等问题，但存在钒转浸率偏低的问题。到目前为止，未见有在保证高品位钒渣钙化焙烧钒转浸率高的同时降低焙烧温度(保证焙烧设备正常运行)和不增加焙烧设备物料处理量、不延长焙烧时间(保证焙烧设备的正常作业效率)的相关文献和研究。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的ー个或多个问题。本发明的目的在于提供ー种高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法，该方法可以大幅度降低高品位钒渣的钙化焙烧温度并缩短焙烧时间，在保证高品位钒渣钙化焙烧钒转浸率高的同时降低焙烧温度并且不增加焙烧设备物料处理量、不延长焙烧时间。为了实现上述目的，本发明提供了ー种高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法，所述方法包括如下步骤将高品位钒渣与钙化剂混合形成混合料；将混合料在氧气体积含量为12-21%的气氛下进行焙烧。根据本发明所述的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法的一个实施例，以重量百分比 计，所述高品位钥;洛中80%以上的I凡洛颗粒直径在0. 096mm以下。根据本发明所述的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法的一个实施例，所述高品位钒渣中V2O5的质量百分比为12-20%。根据本发明所述的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法的一个实施例，所述钙化剂为石灰石或氧化钙。根据本发明所述的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法的一个实施例，将高品位钒渣与石灰石或氧化钙按照CaO与V2O5的重量比为0. 5 0. 8配料进行混合。根据本发明所述的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法的一个实施例，将混合料在830-880 0C的焙烧温度下进行焙烧。根据本发明所述的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法的一个实施例，将混合料焙烧20_60mino本发明的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法大幅度降低了高品位钒渣钙化焙烧温度，解决了高品位钒渣钙化焙烧时因焙烧温度高出现的物料烧结、焙烧设备结圈等不能正常运转的问题，完善了高品位钒渣钙化焙烧的产业化技木。
具体实施例方式在下文中，将结合具体示例来详细说明本发明的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法。根据本发明示例性实施例的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法包括以下步骤首先将高品位钒渣与钙化剂混合形成混合料；再将混合料在氧气体积含量为12-21%的气氛下进行焙烧。其中，本发明中的高品位钒渣可以为各种来源的钒渣，优选为通过将含钒铁水进行提钒而得到的钒渣。一般来说，高品位钒渣为V2O5的质量百分比为12%以上的钒渣。优选地，以重量百分比计，高品位钒渣中80%以上的钒渣颗粒直径在0. 096mm以下，具体可以采用破碎或球磨等本领域技术人员公知的方法来使钒渣的颗粒直径满足上述要求。这是为了使钒渣中的钒铁尖晶石充分暴露，有利于钒铁尖晶石的氧化，也有利于钒渣与钙化剂的接触反应，提高反应效率并提高后续浸取步骤的浸取效率。在本发明的一个示例性实施例中，高品位钒渣中V2O5的质量百分比为12-20%，但不限于此。优选地，在本发明的一个示例性实施例中，所述钙化剂为石灰石或氧化钙等常用的钙化剂。在配料时，将高品位钒渣与石灰石或氧化钙按照CaO与V2O5的重量比为0. 5-0. 8配料进行混合，以控制钙化焙烧熟料中钒以焦钒酸钙或焦钒酸钙锰的形式存在，有利于稀硫酸的浸出。根据本发明的方法，对于焙烧装置、焙烧温度和焙烧时间没有特别限定，可以为本领域常用的钙化焙烧条件。具体地，焙烧装置可以为回转窑或多膛炉等。在本发明的实施例中，焙烧装置为电热式回转管。优选地，在本发明的一个示例性实施例中，将混合料在830-8800C的焙烧温度下进行焙烧。由于高品位钒渣钙化焙烧出现物料烧结的温度在890°C左右，该温度值随焙烧设备中物料量的改变略有变化。为了使焙烧设备正常运行，焙烧温度一般不超过890°C;若焙烧温度低于830°C，受反应速度的影响，在有限的反应时间内钒转浸率会下降的较快。因此，优选地控制焙烧温度为830-880°C，在该焙烧温度条件下可以获得较理想的钒转浸率。在本发明的一个示例性实施例中，将混合料焙烧20-60min，但不限于此。根据本发明，需使混合料在氧气体积含量为12-21%的气氛下进行焙烧。由于在高品位钒渣钙化焙烧过程中，エ业焙烧炉燃料燃烧和钒渣氧化需要消耗氧气，实际焙烧炉气 氛中氧气体积含量一般在10%以下，低的甚至只有5-7%，这将影响钒渣钙化焙烧的反应速度和反应进行的程度。提高焙烧气氛中的氧气含量实际上是提高反应物浓度，有利于提高反应速度和促进反应平衡向产物方向移动；提高焙烧气氛氧含量还可以降低焙烧温度和缩短焙烧时间，其实质是氧含量提高后加快了较低焙烧温度时的反应速度，提高了反应进行的程度。由于钒渣氧化过程是放热反应，产生大量的热量会使物料温度上升，为了避免放热反应集中发生导致物料温度上升过高，需要通过控制焙烧气氛中氧气含量来适当控制放热反应速度，因此控制焙烧气氛中氧气体积含量为12-21%。具体而言，本发明的示例性实施例可以包括以下步骤将80%以上的钒渣颗粒直径在0. 096mm以下的高品位钒渣与石灰石或氧化钙按照CaO与V2O5的重量比为为0. 5-0. 8配料、混匀，在焙烧温度830-880°C、焙烧气氛中氧气体积含量为12-21 %、焙烧时间为20-60min的条件下进行焙烧。其中，高品位钒渣中V2O5的质量含量为12-20%。以下结合实施例对本发明作进ー步的阐述。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。实施例I将80%以上的钒渣颗粒直径在0.096mm以下的高品位钒渣(含V20512. 57wt%、CaO I. 64wt% )与石灰石(含CaO 52. 38wt% )按照f凡洛石灰石=100 : 13. 5的质量比配料、混匀后在の149X 2000mm的电热式回转管中焙烧。回转管控制高温段的焙烧温度为880°C，混合料在高温段的停留时间控制在20-30min，回转管内的气氛中氧气体积含量通过调整氮气与压缩空气的配比控制在12-14%，进气流量按照进气流量(m3/h)下料速度(Kg/h) =2:1。将焙烧获得的熟料粉碎至颗粒直径为0. 125mm以下后取IOOg进行稀硫酸浸出的效果测试，酸浸条件为PH = 2. 7-3. 0，酸浸时间为lh，酸浸温度为50°C，浸出液固比为2 1，酸浸反应结束后过滤、洗涤，烘干残渣。获得烘干后的残渣为93. 62g，残渣中的V2O5含量为I. 36wt%，钙化熟料中的钒转浸率88. 42%。实施例2
将80%以上的钒渣颗粒直径在0. 096mm以下的高品位钒渣(含V20516. 52wt%,CaO 2. 04wt% )与石灰石(含CaO 52. 38wt% )按照f凡洛石灰石=100 : 16的质量比配料、混匀后在の149X 2000mm的电热式回转管中焙烧。回转管控制高温段的焙烧温度为860°C，混合料在高温段的停留时间控制在40-50min，回转管内的气氛中氧气体积含量通过调整氮气与压缩空气的配比控制在15-17%，进气流量按照进气流量(m3/h)下料速度(Kg/h) = 2:1。将焙烧获得的熟料粉碎至颗粒直径为0. 125mm以下后取IOOg进行稀硫酸浸出的效果测试，酸浸条件为PH = 2. 7-3. 0，酸浸时间为lh，酸浸温度为50°C，浸出液固比为2 1，酸浸反应结束后过滤、洗涤，烘干残渣。获得烘干后的残渣为92. 27g，残渣中的V2O5含量为I. 54wt%，钙化熟料中的钒转浸率为89. 82°ん 实施例3将80%以上的钒渣颗粒直径在0. 096mm以下的高品位钒渣(含V20519. 36wt%,CaO 2. 16wt% )与石灰石(含CaO 52. 38wt% )按照f凡洛石灰石=100 : 20的质量比配料、混匀后在の149X 2000mm的电热式回转管中焙烧。回转管控制高温段的焙烧温度为830°C，物料在高温段的停留时间控制在50-60min，回转管内的气氛中氧气体积含量通过调整氮气与压缩空气的配比控制在19-21%，进气流量按照进气流量(m3/h)下料速度(Kg/h) = 2 : I。将焙烧获得的熟料粉碎至颗粒直径为0.125mm以下后取IOOg进行稀硫酸浸出的效果测试，酸浸条件为PH= 2. 7-3. 0,酸浸时间为Ih,酸浸温度为50°C,浸出液固比为
2 1，酸浸反应结束后过滤、洗涤，烘干残渣。获得烘干后的残渣为90. 20g，残渣中的V2O5含量为I. 9Iwt %，钙化熟料中的钒转浸率89. 11%。采用本发明提供的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法在焙烧温度830-880°C条件下焙烧时，获得的钒转浸率为88. 42-89. 82%,比相同焙烧温度和时间、不富氧条件下焙烧获得的钒转浸率70-80%高10-18个百分点。综上所述，本发明的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法大幅度降低了高品位钒渣的钙化焙烧温度和缩短了焙烧时间，在保证高品位钒渣钙化焙烧钒转浸率高的同时降低焙烧温度和不增加焙烧设备物料处理量、不延长焙烧时间，技术效果良好，具有极大的推广应用价值。尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。
权利要求
1.ー种高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 将高品位钒渣与钙化剂混合形成混合料； 将混合料在氧气体积含量为12-21 %的气氛下进行焙烧。
2.根据权利要求I所述的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法，其特征在干，以重量百分比计，所述高品位钥;洛中80%以上的I凡洛颗粒直径在0. 096mm以下。
3.根据权利要求I所述的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法，其特征在于，所述高品位钒渣中V2O5的质量百分比为12-20%。
4.根据权利要求I所述的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法，其特征在于，所述钙化剂为石灰石或氧化钙。
5.根据权利要求4所述的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法，其特征在于，将高品位钒渣与石灰石或氧化钙按照CaO与V2O5的重量比为0. 5 0. 8配料进行混合。
6.根据权利要求I所述的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法，其特征在于，将混合料在830-880 0C的焙烧温度下进行焙烧。
7.根据权利要求I所述的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法，其特征在于，将混合料焙烧 20_60min。
全文摘要
本发明公开了一种高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法，所述方法包括如下步骤将高品位钒渣与钙化剂混合形成混合料；将混合料在氧气体积含量为12-21％的气氛下进行焙烧。本发明的高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法大幅度降低了高品位钒渣钙化焙烧温度，解决了高品位钒渣钙化焙烧时因焙烧温度高出现的物料烧结、焙烧设备结圈等不能正常运转的问题，完善了高品位钒渣钙化焙烧的产业化技术。
文档编号C22B34/22GK102828019SQ20121029740
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月21日 优先权日2012年8月21日
发明者付自碧, 彭毅, 何文艺, 高官金, 申彪, 曹鹏, 卢晓林, 张 林, 余乐 申请人:攀钢集团研究院有限公司, 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 攀钢集团西昌钢钒有限公司