CN113801498A - 一种含钒页岩清洁焙烧改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含钒页岩清洁焙烧改性方法。所述方法主要包括原料破碎、球磨、干燥、预热和焙烧工序，具体为：将含钒页岩原矿进行粉碎，然后加入石灰石或白云石再进行球磨处理，经过干燥处理后进入旋风预热器与焙烧烟气进行热交换得以预热，预热后的原料进入焙烧工序，进行焙烧改性，获得改性页岩，焙烧烟气的硫氧化物和氮氧化物满足排放标准，故烟气经过除尘后可直接排放。本发明操作简单，可实现含钒页岩焙烧改性的同时进行脱硫脱硝处理，省去后续专门的脱硫脱硝工序。

Description

一种含钒页岩清洁焙烧改性方法
技术领域
本发明涉及化工、材料领域，特别涉及一种含钒页岩清洁焙烧改性方法。
背景技术
钒是一种重要的稀有金属元素，广泛应用在钢铁、有色、化工、储能、光学、电子、环保、医药、原子能等国民经济的诸多重要领域，被称为现代工业的味精。我国钒资源丰富，主要赋存于钒钛磁铁矿和石煤中。我国含钒页岩分布十分广泛，总储量618.8亿吨，其中已探明工业储量39亿吨，含量大于0.5％的储量为7707.5万吨，是我国钒钛磁铁矿中V2O5储量的2.7倍，仅湘、鄂、赣等7省的石煤中五氧化二钒储量就达11797万吨。因此，我国对含钒页岩中钒资源提取、开发十分重视，涌现出多种石煤提钒的技术。
从20世纪60年代就开始对含钒页岩提钒进行研究，70年代开始工业生产，通常采用火法焙烧-湿法提钒工艺和全湿法提钒工艺技术路线。火法焙烧-湿法技术过程通常采用钠化焙烧或钙化焙烧，然后用酸进行浸取。然而在焙烧过程中会产生硫、氮氧化物，需要进行脱硫脱硝处理。中国专利CN103270195B采用竖炉焙烧石煤钒矿，焙烧烟气经过除尘后进行脱硫处理。然而，所述技术并未涉及脱硝处理。中国专利CN103215440B在石煤中加入煤用催化剂、固硫剂和脱硫剂，于700-1050℃条件下焙烧，进行脱硫处理。然而，所述方法并未涉及脱硝处理，且在原料中加入煤用催化剂，增加了原料处理成本。中国专利CN112811660A采用专门的脱硝塔对废气进行脱硝处理，但并未进行脱硫处理。
因此，从目前公开的页岩焙烧过程脱硫脱硝技术来看，还主要存在两个问题：(1)脱硫和脱硝需要分开处理，并未实现硫氧化物和氮氧化物的同时脱除；(2)脱硫脱硝基本上仍采用专门的脱硫脱硝装置，尚未实现页岩焙烧过程中原位脱除硫氧化物和氮氧化物。
因此，结合含钒页岩焙烧过程的特点，设计了含钒页岩焙烧过程中在焙烧反应器中实现原位脱硫脱硝技术及***，而无需在后端进行烟气脱硫脱硝处理，且充分考虑烟气余热回收，实现烟气显热的有效利用。
发明内容
针对现有含钒页岩焙烧过程中脱硫脱硝存在的问题，本发明提供了一种含钒页岩清洁焙烧改性的***及方法，即在原料中加入石灰石或白云石，与焙烧烟气进行换热处理后进入焙烧反应器，并喷入脱硝剂，含钒页岩焙烧的同时实现脱硝处理。本发明具有操作简单，实现焙烧反应器内原位脱硫脱硝，省去了后续的脱硫脱硝环节，同时实现了烟气热量的回收利用。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种含钒页岩清洁焙烧改性方法，所述方法主要包括破碎工序1、球磨工序2、干燥粉碎工序3、预热工序4、焙烧工序5和烟气除尘工序6，具体按以下步骤进行：
1)将原料送入破碎工序1，进行破碎处理；
2)将破碎工序1得到的粉体与石灰石或白云石混合后，送入球磨工序2进行球磨处理，获得混合均匀的粉体；
3)将球磨工序2获得的混合粉体送入干燥破碎工序3进行干燥处理，获得干燥后的混合粉体；
4)将干燥破碎工序3获得的干燥混合粉体送入预热工序4，与焙烧工序5的热烟气进行热交换得以预热；
5)将预热工序4经过预热后的混合粉体送入焙烧工序5，同时加入脱硝剂，在空气气氛下进行焙烧处理，获得改性页岩，焙烧产生的烟气则送入预热工序4，然后进入烟气除尘工序6，经过除尘后排放。
优选地，石灰石或白云石的添加量为粉体质量的0.5～5.0％。
优选地，所述的球磨工序2将混合物料球磨至粒度为0.10～0.50mm。
优选地，所述的焙烧工序5采用多层流化床作为焙烧反应器，空气作为流化气，尿素作为脱硝剂，加入量为原料质量的0.5～5.0％，焙烧温度为800～1000℃，焙烧时间为0.5～4.0h。
相比现有报道技术，本发明具有以下突出的优点：
(1)充分利用石煤原料的特性以及焙烧改性的条件，在原料中加入脱硫剂，促进钒元素迁移的同时可实现含钒页岩的原位脱硫，避免了后续额外增加脱硫装置；
(2)借助于石煤原料本身的成分特性和焙烧条件特点，焙烧过程中再辅助喷入脱硝剂，实现原位脱硝，从而省去了后续专门的脱硝装置；
(3)充分利用焙烧改性烟气的显热，将焙烧烟气与原料进行热交换，对原料进行预热，从而实现烟气中显热的利用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步阐释，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明所述的一种含钒页岩清洁焙烧改性方法流程示意图。
具体实施方式
下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
图1为本发明所述的一种含钒页岩清洁焙烧改性***及方法的流程示意图。结合图1，一种含钒页岩清洁焙烧改性方法，所述方法主要包括破碎工序1、球磨工序2、干燥粉碎工序3、预热工序4、焙烧工序5和烟气除尘工序6，具体按以下步骤进行：
1)将原料送入破碎工序1，进行破碎处理；
2)将破碎工序1得到的粉体与石灰石或白云石混合后，送入球磨工序2进行球磨处理，获得混合均匀的粉体；
3)将球磨工序2获得的混合粉体送入干燥破碎工序3进行干燥处理，获得干燥后的混合粉体；
4)将干燥破碎工序3获得的干燥混合粉体送入预热工序4，与焙烧工序5的热烟气进行热交换得以预热；
5)将预热工序4经过预热后的混合粉体送入焙烧工序5，同时加入脱硝剂，在空气气氛下进行焙烧处理，获得改性页岩，焙烧产生的烟气则送入预热工序4，然后进入除尘工序6，经过除尘后排放。
预热工序采用一级旋风预热和二级旋风预热。烟气除尘工序采用旋风除尘和布袋除尘。
实施例2
本实施例采用实施例1所述的一种含钒页岩清洁焙烧改性方法。所述的含钒页岩经过破碎机破碎后，与石灰石按质量比为1：0.005混合均匀，送至球磨机进行球磨处理，将混合物球磨至粒径为0.5mm颗粒含量不低于95％，将球磨得到的均匀混合的粉体送入干燥粉碎工序3，进行干燥和粉碎处理，将经过干燥粉碎处理后的原料送入预热工序4，在二级旋风预热器中与焙烧工序5产生的热烟气进行热交换得以预热，经过预热后的原料送至焙烧工序5，并喷入原料质量5％的尿素溶液，在流化床中于800℃氮气气氛下焙烧4.0h，烟气分别经过预热工序4和烟气除尘工序6后，经检测其硫氧化物和氮氧化物含量分别为63mg/m3和213mg/m3，达到直接排标准，经过改性后的含钒页岩收集备用。
实施例3
本实施例采用实施例1所述的一种含钒页岩清洁焙烧改性方法。所述的含钒页岩经过破碎机破碎后，与石灰石按质量比为1：0.05混合均匀，送至球磨机进行球磨处理，将混合物球磨至粒径为0.25mm颗粒含量不低于95％，将球磨得到的均匀混合的粉体送入干燥粉碎工序3，进行干燥和粉碎处理，将经过干燥粉碎处理后的原料送入预热工序4，在二级旋风预热器中与焙烧工序5产生的热烟气进行热交换得以预热，经过预热后的原料送至焙烧工序5，并喷入原料质量2.5％的尿素溶液，在流化床中于900℃氮气气氛下焙烧2.0h，烟气分别经过预热工序4和烟气除尘工序6后，经检测其硫氧化物和氮氧化物含量分别为71mg/m3和226mg/m3，达到直接排标准，经过改性后的含钒页岩收集备用。
实施例4
本实施例采用实施例1所述的一种含钒页岩清洁焙烧改性方法。所述的含钒页岩经过破碎机破碎后，与石灰石按质量比为1：0.03混合均匀，送至球磨机进行球磨处理，将混合物球磨至粒径为0.3mm颗粒含量不低于95％，将球磨得到的均匀混合的粉体送入干燥粉碎工序3，进行干燥和粉碎处理，将经过干燥粉碎处理后的原料送入预热工序4，在二级旋风预热器中与焙烧工序5产生的热烟气进行热交换得以预热，经过预热后的原料送至焙烧工序5，并喷入原料质量3.5％的尿素溶液，在流化床中于1000℃氮气气氛下焙烧0.5h，烟气分别经过预热工序4和烟气除尘工序6后，经检测其硫氧化物和氮氧化物含量分别为66mg/m3和214mg/m3，达到直接排标准，经过改性后的含钒页岩收集备用。
实施例5
本实施例采用实施例1所述的一种含钒页岩清洁焙烧改性方法。所述的含钒页岩经过破碎机破碎后，与石灰石按质量比为1：0.01混合均匀，送至球磨机进行球磨处理，将混合物球磨至粒径为0.2mm颗粒含量不低于95％，将球磨得到的均匀混合的粉体送入干燥粉碎工序3，进行干燥和粉碎处理，将经过干燥粉碎处理后的原料送入预热工序4，在二级旋风预热器中与焙烧工序5产生的热烟气进行热交换得以预热，经过预热后的原料送至焙烧工序5，并喷入原料质量3.5％的尿素溶液，在流化床中于850℃氮气气氛下焙烧3.5h，烟气分别经过预热工序4和烟气除尘工序6后，经检测其硫氧化物和氮氧化物含量分别为73mg/m3和217mg/m3，达到直接排标准，经过改性后的含钒页岩收集备用。
本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种含钒页岩清洁焙烧改性方法，所述方法主要包括破碎工序(1)、球磨工序(2)、干燥粉碎工序(3)、预热工序(4)、焙烧工序(5)和烟气除尘工序(6)，具体按以下步骤进行：
1)将原料送入破碎工序(1)，进行破碎处理；
2)将破碎工序(1)得到的粉体与石灰石或白云石混合后，送入球磨工序(2)进行球磨处理，获得混合均匀的粉体；
3)将球磨工序(2)获得的混合粉体送入干燥破碎工序(3)进行干燥处理，获得干燥后的混合粉体；
4)将干燥破碎工序(3)获得的干燥后的混合粉体送入预热工序(4)，与焙烧工序(5)的热烟气进行热交换得以预热；
5)将预热工序(4)经过预热后的混合粉体送入焙烧工序(5)，同时加入脱硝剂，在空气气氛下进行焙烧处理，获得改性页岩，焙烧产生的烟气则送入预热工序(4)，然后进入烟气除尘工序(6)，经过除尘后排放。
2.根据权利要求1所述的一种含钒页岩清洁焙烧改性方法，其特征在于，石灰石或白云石的添加量为粉体质量的0.5～5.0％。
3.根据权利要求1所述的一种含钒页岩清洁焙烧改性方法，其特征在于，所述的球磨工序(2)将混合物料球磨至0.10～0.50mm。
4.根据权利要求1所述的一种含钒页岩清洁焙烧改性方法，其特征在于，所述的焙烧工序(5)采用多层流化床作为焙烧反应器，空气作为流化气，尿素作为脱硝剂，加入量为原料质量的0.5～5.0％，焙烧温度为800～1000℃，焙烧时间为0.5～4.0h。
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