CN111333111A - 三氧化二钒制备装置 - Google Patents

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舒丽
汪超
冉俊
周才
潘少彦
徐聪
李千文
王英
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Abstract

本发明涉及三氧化二钒冶炼装备领域，尤其是一种有效回收还原窑内燃烧尾气，并高效回收尾气中含钒物料的三氧化二钒制备装置，包括还原窑，包括含钒物料回收***，所述含钒物料回收***从上往下依次由水浴罐、洗涤罐和离心机连接构成，所述还原窑通过含钒物料回收管路与水浴罐连通。还原反应中产生的高温尾气通过含钒物料回收管路进入到含钒物料回收***内，其中，高温尾气首先在水浴罐内经过水封过滤，从而实现水浴除尘，高温尾气的颗粒则沉积于水浴罐底部形成料浆，并进入到洗涤罐，料浆在洗涤罐内完成洗涤后，含钒物料则继续往下进入到离心机，经过离心机处理最终得到含钒物料。本发明尤其适用于三氧化二钒冶炼工艺之中。

Description

三氧化二钒制备装置
技术领域
本发明涉及三氧化二钒冶炼装备领域，尤其是一种三氧化二钒制备装置。
背景技术
工业上钒渣提钒生产三氧化二钒主要采用钠化焙烧、水浸、除杂、沉钒、干燥还原和废水处理的工艺流程，基本采用还原气体在回转窑内进行高温还原反应，其中通过水浴除尘和尾气净化回收钒是研究的重点，这一过程中的装置和工艺的选择会影响还原窑的稳定运行和环保治理，且影响产品质量和生产成本。近年来，随着日趋严格的环保要求，通过设计水浴装置、增设除尘设施、提高三氧化二钒质量以及水浴料的处置受到广泛关注，要求企业不断根据自身工艺和生产特点进行优化改进，实现稳定生产、提升质量、降低成本和节能减排目标。
在现有的相关技术如下：一、CN 106186065B提出一种回收尾气的处理方法，主要通过布袋除尘器、换热器和加压风机等设施，将尾气过滤，达到回收氧化钒和净化尾气的目的，减少水和尾气燃烧对环境造成的污染。二、CN 1261361C提出一种三氧化二钒还原尾气粉尘处理、回收利用的方法，将含钒物料作为回收物返回前步工序，作为生产原料。主要采用水浴除尘装置，形成料浆，再与大生产的多钒酸铵混合，然后过滤和板框压滤，实现含钒物料的回收，主要侧重于工艺选择。三、CN 202148292U提出一种还原煤气水浴净化装置的设计方法，通过设计水浴箱和煤气管路的连接以及水浴箱底部回收物料等措施，实现含钒物料回收、煤气净化和连续生产。四、CN 103588248A提出了一种提高三氧化二钒质量和密度的方法，主要工艺为将干钒酸铵还原生产粉末状三氧化二钒，再压成条状进行造球，筛分后形成高密度的三氧化二钒。上述方案都难以真正更好的对尾气实现净化，从而提高生产品质的技术要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有效回收还原窑内燃烧尾气，并高效回收尾气中含钒物料的三氧化二钒制备装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：三氧化二钒制备装置，包括还原窑，包括含钒物料回收***，所述含钒物料回收***从上往下依次由水浴罐、洗涤罐和离心机连接构成，所述还原窑通过含钒物料回收管路与水浴罐连通。
进一步的是，所述水浴罐的外部设置有循环水***。
进一步的是，所述循环水***由依次连接的循环水管初段、循环水泵和循环水管末段构成，其中循环水管初段和循环水管末段与水浴罐连通。
进一步的是，所述水浴罐底部的料浆阀门处设置有料浆阀门补水管道。
进一步的是，所述水浴罐顶部设置有水浴罐补水管道。
进一步的是，所述水浴罐顶部设置有水浴罐煤气排出管道。
进一步的是，含钒物料回收管路由第一回收管路和第二回收管路构成，其中所述第一回收管路和第二回收管路之间的夹角范围为120-150度。
进一步的是，包括燃烧室，所述还原窑设置于燃烧室内。
进一步的是，所述燃烧室顶部与烟囱连通，所述烟囱的进烟口处设置有热风抽风装置。
进一步的是，还原窑的出料端设置有焦炉煤气进气管，所述焦炉煤气进气管上设置有焦炉煤气进气管调节阀。
本发明的有益效果是：在实际使用时，原料干多钒酸铵在还原窑高温环境下，与焦炉煤气进行高温还原反应，并产生三氧化二钒半成品。还原反应中产生的高温尾气通过含钒物料回收管路进入到含钒物料回收***内，其中，高温尾气首先在水浴罐内经过水封过滤，从而实现水浴除尘，高温尾气的颗粒则沉积于水浴罐底部形成料浆，并进入到洗涤罐，料浆在洗涤罐内完成洗涤后，含钒物料则继续往下进入到离心机，经过离心机处理最终得到含钒物料。本发明尤其适用于三氧化二钒冶炼工艺之中。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中标记为：还原窑1、燃烧室2、还原窑转动装置3、还原窑密封装置4、振动筛5、热风抽风装置6、烟囱7、水浴罐8、洗涤罐9、离心机10、含钒物料溜槽11、循环水泵12、水浴罐煤气排出管道13、干钒酸铵料仓14、输料螺旋15、尾气调节阀16、第一回收管路17、第二回收管路18、焦炉煤气进气管调节阀19A、燃烧室空气进气管调节阀19B、燃烧室焦炉煤气进气管调节阀19C、料斗20、测温器件21、水浴罐补水管道22A、料浆阀门补水管道22B、观察孔23、料浆阀门24、循环水管初段25、循环水管末段26、焦炉煤气管线27、空气管线28。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1所示的三氧化二钒制备装置，包括还原窑1，包括含钒物料回收***，所述含钒物料回收***从上往下依次由水浴罐8、洗涤罐9和离心机10连接构成，所述还原窑1通过含钒物料回收管路与水浴罐8连通。
本装置巧妙的将水浴罐8、洗涤罐9和离心机10相结合，并在这一基础上实现了质量提升和物料回收，且最终尾气净化处理后，还可以进入其他装置作为燃烧介质达到循环利用。具体的讲，本装置通过及时排出还原窑1内的高温尾气，有效的改善了还原窑1内的还原反应条件，从而实现了提高三氧化二钒的质量和设备运行的稳定度，从而高效分离得到三氧化二钒，以及实现还原窑1内的高温尾气净化处理后进入其他燃烧装置使用。本装置具有钒回收率高、水分低的优势，且能在原有基础上提高三氧化二钒质量，运行稳定，同时高效利用净化后煤气，流程短、效率高、环保治理效果明显。其中，优选洗涤罐9内设搅拌装置，完成物料洗涤，提高回收含钒物料质量。优选水浴罐8底部为圆锥结构，便于集结浆料。另外，一般所述还原窑1设置于燃烧室2内，如图1所示，燃烧室2顶部与烟囱7连通，所述烟囱7的进烟口处设置有热风抽风装置6，便于对燃烧室2内燃烧形成的烟气集中处理。
为了获得更优的高温尾气净化效果，可以选择这样的方案：所述水浴罐8的外部设置有循环水***。如图1所示，所述循环水***优选由依次连接的循环水管初段25、循环水泵12和循环水管末段26构成，其中循环水管初段25和循环水管末段26与水浴罐8连通。一般的，水浴罐内的水封高度为5-8cm，即可有效控制还原窑1内的压力，实现水浴除尘和烟气净化。其中，循环水泵12连续运行，实现动态喷淋和水浴密封，循环水泵12的扬程优选为15-25m，流量为8-15m3/h。为了便于净化后的高温尾气排出，优选所述水浴罐8顶部设置水浴罐煤气排出管道13。
为了更好的排出还原窑1内的高温尾气，优选这样的方案：含钒物料回收管路由第一回收管路17和第二回收管路18构成，其中所述第一回收管路17和第二回收管路18之间的夹角范围为120-150度。更进一步的，含钒物料回收管路即第一回收管路17和第二回收管路18的管道直径优选为350-500mm，其中，优选第一回收管路17与水平面呈45-60度。其中，第二回收管路18的出水口低于循环水管末段26的出水口所在平面5-10cm为宜。
为了实现对水浴罐8经水浴得到的料浆进行流速控制，以及及时补水，优选在所述水浴罐8底部的料浆阀门24处设置有料浆阀门补水管道22B，以及优选所述水浴罐8顶部设置有水浴罐补水管道22A。在实际使用时，让料浆阀门24与水浴罐补水管道22A实现连锁控制，料浆阀门24开启时，水浴罐8的水浴罐补水管道22A同步打开，流量相当，料浆阀门24关闭时水浴罐补水管道22A同步关闭，保证水浴罐8的密封水位。
为了提高还原窑1内的反应效果，优选还原窑1的出料端设置有焦炉煤气进气管，所述焦炉煤气进气管上设置有焦炉煤气进气管调节阀19A。
在实际使用时，焦炉煤气管线27内所用焦炉煤气成分如下：氢气55～60％，甲烷23～27％，一氧化碳5～8％，二氧化碳1.5～3％，氧气0.3～0.8％，氮气3～7％，不饱和烃2～4％，热值10.64GJ/KNm3。一般的，优选输料螺旋15输送物料的速度为850～1050kg/h，燃烧室2内的温度750～950℃，烟囱7排出的温度150-250℃，第一回收管路17的温度为200-400℃，焦炉煤气进气管调节阀19A的流量为200～300m3/h，还原窑1转速为55～75s/转，还原窑1直径为1000mm，长度为12-15m。
结合设备的整体结构，本发明实际的制备过程是这样的，如图1所示：干多钒酸铵原料，首先从干钒酸铵料仓14通过输料螺旋15进入还原窑1内，与通过焦炉煤气进气管调节阀19A进入的焦炉煤气进行高温还原反应，焦炉煤气与空气分别通过煤气进气管调节阀19C和燃烧室空气进气管调节阀19B按照流量比例在燃烧室2内燃烧产生高温烟气加热1，具体燃烧情况通过观察孔23观察，燃烧后的烟气通过热风抽风装置6和烟囱7外排，测温器件21可测得其温度，还原窑转动装置3控制入还原窑1的转速，还原窑密封装置4控制入还原窑1的密封，保证还原窑1出料时的现场环境。三氧化二钒半成品在料斗20内短存后，经过振动筛5筛分，其中振动筛筛网优选为20-30目。筛分合格的细颗粒物料进入成品包装桶，不合格筛上物单独进行破碎后使用。还原窑1内的高温尾气通过尾气调节阀16、第一回收管路17和第二回收管路18进入水浴罐8，与循环水管初段25产生的水封实现水浴除尘，净化后的煤气通过水浴罐煤气排出管道13输出作为能源介质进入其他燃气设备燃烧。水浴罐8底部的料浆通过料浆阀门24间断性排出进入洗涤罐9，其中，料浆阀门24动作时启动水浴罐补水管道22A补水实现液位平衡，所述间断出料开启间隔时间为20-25min。通过料浆阀门补水管道22B补水在洗涤罐9内，料浆洗涤后进入离心机10，得到的含钒物料含钒物料溜槽11收集后晾干使用。
实施例
实施例1
还原窑还原煤气260m3/h，还原窑转速65s/转，还原窑最高温度920℃，多钒酸铵进料量900kg/h，所得三氧化二钒产品650kg/h,筛上物7kg，产品质量:TV＝64.2％,S＝0.031％，Na2O＝0.68％，密度1.08g/cm3；每天补充生产水5.6m3/h到水浴罐和洗涤罐，离心所得160kg/d含钒物料，水分含量36.3％，TV＝62.8％,S＝0.051％，干燥后使用。
实施例2
还原窑还原煤气280m3/h，还原窑转速70s/转，还原窑最高温度930℃，多钒酸铵进料量915kg/h，所得三氧化二钒产品658kg/h,筛上物9kg，产品质量:TV＝64.4％,S＝0.028％，Na2O＝0.69％，密度1.13g/cm3；每天补充生产水6.1m3/h到水浴罐和洗涤罐，离心所得165kg/d含钒物料，水分含量36.7％，TV＝63.2％,S＝0.055％，干燥后使用。
实施例3
还原窑还原煤气285m3/h，还原窑转速60s/转，还原窑最高温度915℃，多钒酸铵进料量950kg/h，所得三氧化二钒产品668kg/h,筛上物11kg，产品质量:TV＝63.8％,S＝0.038％，Na2O＝0.72％，密度1.06g/cm3；每天补充生产水6.4m3/h到水浴罐和洗涤罐，离心所得171kg/d含钒物料，水分含量35.9％，TV＝63.4％,S＝0.051％，干燥后使用。
实施例4
还原窑还原煤气295m3/h，还原窑转速68s/转，还原窑最高温度920℃，多钒酸铵进料量980kg/h，所得三氧化二钒产品673kg/h,筛上物15kg，产品质量:TV＝65.1％,S＝0.042％，Na2O＝0.69％，密度1.09g/cm3；每天补充生产水6.9m3/h到水浴罐和洗涤罐，离心所得179kg/d含钒物料，水分含量36.9％，TV＝63.6％,S＝0.048％，干燥后使用。
通过上述的实施例可以得出，通过本装置得到的含钒物料钒回收率高、水分低，也有效提高了提高三氧化二钒质量，技术优势十分明显，市场推广前进十分广阔。

Claims (10)

1.三氧化二钒制备装置，包括还原窑(1)，其特征在于：包括含钒物料回收***，所述含钒物料回收***从上往下依次由水浴罐(8)、洗涤罐(9)和离心机(10)连接构成，所述还原窑(1)通过含钒物料回收管路与水浴罐(8)连通。
2.如权利要求1所述的三氧化二钒制备装置，其特征在于：所述水浴罐(8)的外部设置有循环水***。
3.如权利要求2所述的三氧化二钒制备装置，其特征在于：所述循环水***由依次连接的循环水管初段(25)、循环水泵(12)和循环水管末段(26)构成，其中循环水管初段(25)和循环水管末段(26)与水浴罐(8)连通。
4.如权利要求1、2或3所述的三氧化二钒制备装置，其特征在于：所述水浴罐(8)底部的料浆阀门(24)处设置有料浆阀门补水管道(22B)。
5.如权利要求1、2或3所述的三氧化二钒制备装置，其特征在于：所述水浴罐(8)顶部设置有水浴罐补水管道(22A)。
6.如权利要求1、2或3所述的三氧化二钒制备装置，其特征在于：所述水浴罐(8)顶部设置有水浴罐煤气排出管道(13)。
7.如权利要求1、2或3所述的三氧化二钒制备装置，其特征在于：含钒物料回收管路由第一回收管路(17)和第二回收管路(18)构成，其中所述第一回收管路(17)和第二回收管路(18)之间的夹角范围为120-150度。
8.如权利要求1、2或3所述的三氧化二钒制备装置，其特征在于：包括燃烧室(2)，所述还原窑(1)设置于燃烧室(2)内。
9.如权利要求8所述的三氧化二钒制备装置，其特征在于：所述燃烧室(2)顶部与烟囱(7)连通，所述烟囱(7)的进烟口处设置有热风抽风装置(6)。
10.如权利要求1、2或3所述的三氧化二钒制备装置，其特征在于：还原窑(1)的出料端设置有焦炉煤气进气管，所述焦炉煤气进气管上设置有焦炉煤气进气管调节阀(19A)。
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