专利名称：一种结合陶瓷生产从石煤提钒并根治污染的方法
技术领域：
本发明涉及一种从石煤提取五氧化二钒并利用其废气和废渣生产陶瓷产品，以达到根治其污染的方法，属于化工领域。
背景技术：
目前已知的从石煤提取五氧化二钒技术工艺都存在不同程度的废气、废渣污染。因投资少、工艺简单而被广大土法炼钒者普遍采用的加氯化钠焙烧、加热浸出、酸分解沉粗钒、用碱溶粗钒、铵沉淀偏钒酸铵，再灼烧生成五氧化二钒这一传统工艺路线，每吨五氧化二钒需烧掉22-25吨钠盐，焙烧烟气中含有大量的氯化氢和氯气，使钒厂周围几公里内寸草不生，并对人畜健康有严重影响；又因提炼一吨五氧化二钒产生200-300吨废渣，填埋这些废渣要占用大量土地，特别是其中含有砷等有毒元素，造成严重的二次污染。这就是近几年湘、鄂、黔等地政府为治理“钒害”而关闭多家钒厂的原因。为了消除石煤提钒工艺的废气污染，近十年来，国内许多科研单位对此进行了大量的研究，如湖南省煤炭研究所、武汉大学化学系、核工业部北京五所、浙江化工研究所、湖南省安化县东坪钒冶炼厂、长沙有色冶金设计院、湖南省怀化双溪钒厂、湖南省安化县碳化硅厂、吉首大学化工研究所等单位，先后提出低钠焙烧、低钠钙盐焙烧、钙盐焙烧、空白焙烧、浓硫酸溶解等钒氧化工艺，虽然对废气污染有不同程度的减轻，但也只是污染物种类的改变，更未涉及综合利用。废渣污染也是钒厂长期以来的一大难题，且存在废气污染越轻，废渣污染越严重的现象。对于废渣的治理，最好的方法是利用，使之变废为宝。据报道，目前有部分废渣用于生产水泥和免烧砖的原料，但水泥添加量有限，免烧砖附加值太低，昂贵的运费限制了生产量，因此对于一吨五氧化二钒产生200-300吨废渣量来说只是杯水车薪。
本发明的目的在于为石煤提钒提供一种彻底消除废气、废渣污染的方法，使得对于国民经济和国防建设具有重要战略意义的五氧化二钒得以大量生产、清洁生产，从而将我国钒的储量优势转化为真正的资源优势。
本发明的目的还在于为能源和矿产资源消耗大户的陶瓷生产提供一种廉价的热源和电力、物美的坯料组份，从而大大降低陶瓷的生产成本，且提高产品的质量，本发明的综合目的是变废为宝。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是将陶瓷生产喷雾干燥塔的热风炉与提钒的焙烧炉合二为一，或者说相互替代，这样既将提钒焙烧炉排出的烟气作为喷雾干燥塔的热源，使占陶瓷生产热能消耗五成的喷雾塔能耗成本因废物利用可忽略不计，又充分利用了喷雾干燥塔本身及其配套的除尘设备，对焙烧炉废气中的有害物质进行了近乎彻底的清除，如烟气中对环境影响最大的氯化氢、氯气等气态物质，由于在喷雾塔中与泥浆干燥蒸发水份混合而液化，特别是在最后的水幕除尘室充分溶解于水而形成液态的盐酸，从而使排放入大气的酸性有害物降到最低，其他的有害颗粒也因喷雾塔泥浆粘附、旋风除尘、水幕除尘而消除干净。为更充分利用石煤的热能，还可附设锅炉发电，其作用原理与上述类似。
为达到废渣治理的目的，本发明的技术解决方案是石煤又称煤系高岭土，经高温焙烧后又叫锻烧高岭土，钠化焙烧过程中还形成大量钾钠长石和透辉石，这些都是陶瓷坯料的重要组份。因此将焙烧炉渣水浸或稀酸浸取钒酸浸液后，其浸渣重新注水化浆抽入调配池处理，即可作为陶瓷浆料的重要组份，一般可占坯料组份的1-99％，最佳为30-40％。这样既从根本上解决了石煤提钒产生大量废渣无法处理的难题，又为陶瓷生产提供称之为熟料或晶种的上等原料，有利于低温快烧、降低能耗、减少黑心变形，提高产品质量。
本技术解决方案中二者可以共用的设备还有破碎系统、粉磨系统、粉料储存系统、浆池系统及与之相连的管道、运输系统等。
本技术解决方案中的焙烧炉是指一切能将石煤充分燃烧脱炭，并使其中的钒充分氧化成可溶性钒盐的燃烧装置，它们包括圆柱形立窑、平窑、回转窑、搁管炉、沸腾炉、循环流化床锅炉等。
本技术解决方案中的石煤提钒工艺是指现有已知的一切石煤提钒工艺。焙烧工艺包括高钠、低钠、低钠钙盐、空白焙烧等。浸出工艺指稀酸和水浸工艺。包括浸液以后的种种钒提取工艺。
本技术解决方案中陶瓷生产系统是指以喷雾干燥塔为泥浆干燥造粒装置，以压机为成形装置，以各种窑炉如辊道窑、隧道窑、推板窑等为烧成装置的各种陶瓷生产系统。
本发明的有益效果是1、实现了陶瓷生产和石煤提钒生产工艺合并，即将目前仍处于小规模的石煤提钒生产与大工业化的陶瓷生产相结合，使得五氧化二钒真正得以规模化生产。
2、实现了陶瓷厂和钒厂主要设备的共享，减少了重复投资，节省了投资成本。
3、近乎彻底的解决了困扰产钒企业多年的废气和废渣污染难题，使得五氧化二钒得以无污染生产。
4、石煤提钒所产生的废气废渣为陶瓷生产系统提供了干燥热源、电能和上佳坯料组份，用陶瓷生产系统实现了对石煤提钒的废物综合利用，从而降低了陶瓷产品的成本，提高了陶瓷产品的质量。
下面结合附图对本发明作进一步说明图1是本发明的工艺流程的结构示意图。
图中1焙烧炉，2循环流化床锅炉，3喷雾干燥塔，4旋风除尘器，5水幕除尘室，6烟囱，7蒸气发电机组，8水煤气发生炉，9浸酸池，10调配池，11压机，12棍道窑，13沉淀、溶解、萃取、反萃取、过滤、灼烧等工艺。
具体实施方式参照附图将含钒石煤破碎后1-20mm，投入焙烧炉1和循环流化床锅炉2中低钠焙烧，产生的烟气作为热风引入喷雾干燥塔3中，对喷成雾状的泥浆进行热交换干燥，其废气和新蒸发的水蒸汽被抽入旋风除尘器4中进一步除尘，再排入水幕除尘室5，氯化氢、氯气等有害气体被溶化进入水中，最后经烟囱6排出的为清洁的水蒸汽。
蒸汽发电机组7从循环流化床2获得高压蒸汽进行发电，为企业电网提供电能，发电后的减压蒸汽被引入水煤汽发生炉8中发出水煤汽，这样不仅为水煤汽发生站节省了建设大型锅炉的投资，更主要的是将发电后的蒸汽热能又转化成了水煤汽的热能得以综合利用。石煤经焙烧炉1和循环流化床锅炉2焙烧后的炉渣是提钒的主要原料，将其投入酸浸池9中，以极稀的硫酸液浸取，其浸液作为提钒的正式原料，经其后的沉淀、溶解、萃取、反萃取、过滤、灼烧等传统工序13取得五氧化二钒产品。
酸浸池9中的浸渣重新注水化浆抽入调配池10中，在此与其他塑性泥料及其他经球磨后所得的脊性浆料按既定配方比例调配并充分均化，用柱塞泵打入喷雾干燥塔3中干燥造粒，所得的坯粉经压机11成型，进入辊道窑炉12中烧成即得陶瓷产品。
权利要求
1.一种结合陶瓷生产从石煤提钒并根治其污染的方法，其特征在于将陶瓷生产与石煤提钒生产相结合，共用或相互利用其主要生产设备和场地，以含钒石煤为共同的主要燃料和原料，经破磨——焙烧——浸出工艺流程，在获得含钒浸液的同时，用焙烧工艺中所产生的废气作为发电和陶瓷喷雾干燥塔的热源并通过其除尘除污系统的处理得到清洁排放；用浸出工艺中所产生的废渣作为陶瓷坯料的主要组份，使废渣被全部利用从而实现零排放。
2.根据权利要求1所述的一种结合陶瓷生产从石煤提钒并根治其污染的方法，其特征在于所述陶瓷生产是指需要消耗热能和坯料生产各种陶瓷产品的行为，其热能可用于干燥、发电或转换成其他能量形式；坯料可以以废渣为组份，比例为1-99％，最佳为30-40％。
3.根据权利要求1所述的一种结合陶瓷生产从石煤提钒并根治其污染的方法，其特征在于所述石煤提钒是指以含钒石煤为原料，经焙烧工艺使钒云母氧化为可溶性钒盐而得以被提取的各种生产过程；其关键设备焙烧炉包括圆柱形立窑、平窑、回转窑、搁管炉、沸腾炉、循环流化床锅炉或其它燃烧设备；焙烧方式有高钠、低钠、低钠钙盐、钙盐或空白焙烧方式。
4.根据权利要求1所述的一种结合陶瓷生产从石煤提钒并根治其污染的方法，其特征在于用石煤提钒焙烧炉取代陶瓷喷雾干燥塔的热风炉是提钒和陶瓷生产二大生产过程结合的交点，使提钒中的废物变为陶瓷生产中的能源和原料，二者各有所得，相互依存。
全文摘要
一种结合陶瓷生产从石煤提钒并根治污染的方法，将陶瓷生产与石煤提钒生产相结合，共用或相互利用其主要生产设备和场地，以含钒石煤为共同的主要燃、原料，经破磨——焙烧——浸出工艺流程，在获得含钒浸液的同时，用焙烧工艺中所产生的废气作为发电和陶瓷喷雾干燥塔的热源得以利用，并通过其除尘除污系统的处理得以清洁排放，用浸出工艺所产生的废渣作为陶瓷坯料的主要组份被全部利用而实现零排放。本发明彻底解决了用含钒石煤提钒时要产生大量有毒气体和大量炉渣严重污染环境和占用土地的难题，实现了陶瓷生产和石煤提钒生产工艺合并，使矿石资源共用，生产设备共享，能降低提钒和陶瓷产品的成本，提高产品质量，达到了变废为宝的目的。
文档编号C04B33/138GK1896006SQ200610031159
公开日2007年1月17日 申请日期2006年1月16日 优先权日2006年1月16日
发明者王雄鹰 申请人:王雄鹰, 湖南骏鹰矿业有限公司