CN101948147A - 生产氧化钒的沉钒废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种生产氧化钒的沉钒废水的处理方法，该方法包括以下步骤：蒸发浓缩结晶生产氧化钒的沉钒废水；将浓缩结晶后得到的废渣制成具有孔的料块；焙烧料块。根据本发明的生产氧化钒的沉钒废水的处理方法，由于在将废水蒸发浓缩后得到的废渣制成具有孔的料块之后进行焙烧，所以使废渣焙烧的更完全，硫酸铵的分解更彻底。

Description

生产氧化钒的沉钒废水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种生产氧化钒的沉钒废水的处理方法，更具体地讲，涉及一种利用焙烧处理沉淀废水浓缩后的废渣的方法。
背景技术
传统的生产五氧化二钒的工艺流程主要有原料预处理(包括钒渣破碎、粉碎、配料、混料)、氧化焙烧、熟料浸出、沉钒及熔化五个工序。其中，在沉钒工艺中，为了制取高品位的五氧化二钒，通常采用铵盐沉淀法。采用铵盐沉淀法进行沉钒会产生大量的含硫酸钠、硫酸铵等成分的工业废水。
处理沉钒废水的方法有多种，其中一种方法是将沉钒废水浓缩后得到的废渣进行焙烧，使硫酸铵分解成为二氧化硫和氨气而从废渣中除去，从而回收利用剩下的废渣。采用该方法时，废渣中的硫酸钠和硫酸铵在焙烧过程易生成低熔点物质，使得废渣不易烧透，硫酸铵分解不完全，焙烧料层的厚度要求很薄。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，而提供一种使沉钒废水浓缩后的废渣焙烧完全的方法。
根据本发明的生产氧化钒的沉钒废水的处理方法包括以下步骤：蒸发浓缩结晶生产氧化钒的沉钒废水；将浓缩结晶后得到的废渣制成具有孔的料块；焙烧料块。
在本发明的实施例中，料块中任意一处的废渣到孔或料块表面的最短距离小于20mm。
孔的形状可以为圆形。当孔的形状为圆形时，孔的直径大于10mm。
孔的形状可以为矩形。当孔的形状为矩形时，矩形孔的长宽均大于10mm。
在本发明的另一实施例中，料块可以为正方体、长方体或圆柱体。
焙烧温度可以为450℃至850℃。
因此，根据本发明的生产氧化钒的沉钒废水的处理方法可以使沉钒废水浓缩后的废渣焙烧完全，从而提高炉窑中的废渣的焙烧厚度，充分地利用炉窑。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例的废渣料块的示意图；
图2为根据本发明第二实施例的废渣料块的示意图；
图3为根据本发明第三实施例的废渣料块的示意图；
图4为根据本发明第四实施例的废渣料块的示意图。
具体实施方式
下面，将结合附图来详细地描述根据本发明的实施例。
氧化钒生产废水蒸发浓缩后的结晶物的主要成分为硫酸钠和硫酸铵，具体地，结晶物可以包含50-80％硫酸钠和10-40％的硫酸铵，此外，还可以存在少量的游离水和结晶水。在本申请中，除非特别说明，否则百分比均表示重量百分比。
为了有效地将结晶物中的硫酸钠和硫酸铵分离，本发明采用将生产氧化钒的沉钒废水蒸发浓缩后得到的废渣制成具有孔的料块然后进行焙烧的方法，使铵盐分解，从而得到纯度较高的硫酸钠。
硫酸铵焙烧反应的反应原理为：3(NH4)2SO4→3SO2↑+6H2O+N2↑+4NH3↑。参照该反应原理可知，硫酸铵在高温焙烧过程中分解为二氧化硫、水蒸气、氮气和氨气；而硫酸钠在高温条件下稳定不发生分解反应，从而在焙烧结束后，氧化钒生产废水蒸发浓缩后的结晶物的主要成分为硫酸钠。
在上述步骤中，将沉钒废水浓缩结晶后得到的废渣制成具有孔的料块，然后进行焙烧，这样，焙烧加热时产生的热气可以进入料块的孔中，在孔中加热料块，从而增大对废渣的加热面积，使料块得到有效的焙烧。同时，焙烧过程中产生的烟气也可以及时从料块的孔中溢出，加快焙烧速率。
在上述方法中，可使料块中任意一处的废渣到孔或料块表面的最短距离小于20mm，这样可以保证料块中每一处的废渣在焙烧过程中都可以烧透，使硫酸铵分解完全。如果料块中任意一处的废渣到孔或料块表面的最短距离大于20mm，则会因废渣层太厚而使废渣难以烧透，且硫酸铵分解出的烟气无法顺利地溢出。
另外，料块中的孔可以为圆形，也可以为矩形。当料块中的孔为圆形时，孔的直径大于10mm；当料块中的孔为矩形时，矩形孔的长宽均大于10mm。这样，料块的孔中具有足够的空间供热气进出及分解的烟气的溢出。因此，料块的焙烧进行的更充分、更彻底且更完全。然而，本发明的料块的孔不限于上述的圆形和矩形，料块的孔可以为任意的形状，只要形成的孔能够使焙烧热气充分地流通即可。
上述的由沉钒废水浓缩后得到的废渣制成的料块可以为立方体、长方体和圆柱体，但本发明不局限于此。
在上述的焙烧由废渣制成的料块的步骤中，采用450℃至850℃的焙烧温度。在该温度下对由废渣制成的料块进行焙烧，料块中的硫酸铵分解完全，且不会因温度过高使料块中硫酸钠发生熔融使焙烧设备受损。
在上述步骤中，可以利用例如制砖机、压力机、蜂窝煤机等的成型设备来将沉钒废水蒸发浓缩结晶得到的废渣成型为多孔砖、空心砖、蜂窝煤等形状，且成型后的料块强度不需要太大，只要保证料块在焙烧过程中不发生垮塌即可。
根据上述的步骤对生产氧化钒的废水进行处理，焙烧后硫酸铵分解生成二氧化硫和氨气，进入烟气中，从而从废渣中除去。进入烟气中的二氧化硫和氨气可以分别进行回收，从而加以利用。焙烧后得到的废渣中的硫酸钠的质量百分含量大于95％，可以作为产品出售。
实施例1
图1为根据本发明第一实施例的废渣料块的示意图。首先，将生产氧化钒的沉钒废水蒸发浓缩结晶为废渣(主要成分为NH4 +5.36％，Na+ 19.10％，水分20.35％)。然后，利用砌块成型机将生产氧化钒的沉钒废水蒸发结晶后得到的废渣制成230mm×120mm×90mm的长方体料块。参照图1，长方体的料块中形成有多个直径为20mm的圆形孔，相邻孔之间的最大距离d1为29.5mm，相邻孔之间的最短距离d2为20mm，孔到侧表面的距离d3为15mm。最后，将该料块放入炉窑内进行焙烧。炉窑烧成带的温度为650℃，在烧成带停留时间为1小时。焙烧后得到的废渣中的硫酸钠产品的纯度为96.12％，NH4 +含量＜0.1％。
实施例2
图2为根据本发明第二实施例的废渣料块的示意图。首先，将生产氧化钒的沉钒废水蒸发浓缩结晶为废渣(主要成分为NH4 +5.36％，Na+19.10％，水分20.35％)。然后，利用蜂窝煤机将生产氧化钒的沉钒废水蒸发结晶后得到的废渣制成料块。参照图2，该料块为直径200mm、高100mm的蜂窝煤状的圆柱体，其中，料块中形成有多个直径为20mm的圆形孔，相邻孔之间的最大距离d1为33.64mm，相邻孔之间的最短距离d2为15mm，孔到侧表面的距离d3为15mm。最后，将该料块放入炉窑内进行焙烧。炉窑烧成带的温度为450℃，在烧成带停留时间为2小时。焙烧后得到的废渣中硫酸钠产品的纯度为96.59％，NH4 +含量＜0.1％。
实施例3
图3为根据本发明第三实施例的废渣料块的示意图。首先，将生产氧化钒的沉钒废水蒸发浓缩结晶为废渣(主要成分为NH4 +5.36％，Na+19.10％，水分20.35％)。然后，利用砌块成型机将生产氧化钒的沉钒废水蒸发结晶后得到的废渣制成240mm×115mm×90mm料块。参照图3，该料块为空心砖状的长方体，其中，料块中形成有两个长90mm、宽75mm的长方形孔，该料块的各个壁的厚度均为20mm，即，d1＝d2＝d3＝20mm。最后，将料块放入炉窑内进行焙烧。炉窑烧成带的温度为850℃，在烧成带停留时间为0.5小时。焙烧后得到的废渣中的硫酸钠产品的纯度为97.03％，NH4 +含量＜0.1％。
实施例4
图4为根据本发明第四实施例的废渣料块的示意图。首先，将生产氧化钒的沉钒废水蒸发浓缩结晶为废渣(主要成分为NH4 +5.36％，Na+19.10％，水分20.35％)。然后，利用砌块成型机将生产氧化钒的沉钒废水蒸发结晶后得到的废渣制成240mm×115mm×90mm料块。参照图4，该料块为具有多个长35mm、宽27.5mm的长方形孔，且该长方体型的料块的每个壁的厚度均为20mm，即，d1＝d2＝d3＝20mm。最后，将该料块放入炉窑内进行焙烧。炉窑烧成带的温度为650℃，在烧成带停留时间为1小时。焙烧后得到的废渣中的硫酸钠产品的纯度为96.82％，NH4 +含量＜0.1％。
对比实施例
首先，将生产氧化钒的沉钒废水蒸发浓缩结晶为废渣(主要成分为NH4 +5.36％，Na+ 19.10％，水分20.35％)。然后，利用砌块成型机将生产氧化钒的沉钒废水蒸发结晶后得到的废渣制成240mm×115mm×90mm实心料块。将该料块放入炉窑内进行焙烧。炉窑烧成带的温度为650℃，在烧成带停留时间1小时。焙烧后料块表面形成一层白色的壳，料块内部的废渣为灰色，通过化验分析，焙烧后料块中的硫酸钠的含量为85.46％，NH4 +为2.07％。
从上面的各个实施例1至4及对比实施例的描述中可以看出，根据本发明实施例的将生产氧化钒的沉钒废水蒸发浓缩结晶后的废渣制成具有孔的料块然后进行焙烧的方法，使废渣更容易烧透，硫酸铵分解完全。

Claims (8)

1.一种生产氧化钒的沉钒废水的处理方法，该方法包括以下步骤：
蒸发浓缩结晶生产氧化钒的沉钒废水；
将浓缩结晶后得到的废渣制成具有孔的料块；
焙烧料块。
2.如权利要求1所述的生产氧化钒的沉钒废水的处理方法，其特征在于，料块中任意一处的废渣到孔或料块表面的最短距离小于20mm。
3.如权利要求2所述的生产氧化钒的沉钒废水的处理方法，其特征在于，孔的形状为圆形。
4.如权利要求3所述的生产氧化钒的沉钒废水的处理方法，其特征在于，孔的直径大于10mm。
5.如权利要求2所述的生产氧化钒的沉钒废水的处理方法，其特征在于，孔的形状为矩形。
6.如权利要求5所述的生产氧化钒的沉钒废水的处理方法，其特征在于，矩形孔的长宽均大于10mm。
7.如权利要求1所述的生产氧化钒的沉钒废水的处理方法，其特征在于，料块为正方体、长方体或圆柱体。
8.如权利要求1所述的生产氧化钒的沉钒废水的处理方法，其特征在于，焙烧温度为450℃至850℃。
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