JP6371015B2 - 五酸化二バナジウムの精製システム及び精製方法 - Google Patents
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Description
前記供給装置1は工業グレードの五酸化二バナジウム収容室1-1、工業グレードの五酸化二バナジウムスクリューフィーダ1-2、炭素粉収容室1-3及び炭素粉スクリューフィーダ1-4を備え、
前記低温塩素化流動床2は塩素化床フィーダ2-1、塩素化流動床本体2-2、塩素化床サイクロン分離器2-3、ガス-ガスヒータ2-4、ガスコンデンサ2-5、塩素化床酸封止タンク2-6及び塩素化床スクリュー残渣除去装置2-7を備え、
前記精留精製装置3は蒸留釜3-1、精留塔3-2、留出物コンデンサ3-3、還流液収集タンク3-4、シリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-5、精留段酸封止タンク3-6、高純度三塩化酸化バナジウムコンデンサ3-7及び高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-8を備え、
前記プラズマ酸化装置4は空気濾過浄化器4-1、反応物ノズル4-2、プラズマ反応器4-3、一次サイクロン分離器4-4、二次サイクロン分離器4-5、ロータリーポンプ4-6及びガスコンプレッサ4-7を備え、
前記五酸化二バナジウム収容室1-1の底部の吐出口が前記五酸化二バナジウムスクリューフィーダ1-2の供給口に接続され、前記炭素粉収容室1-3の底部の吐出口が前記炭素粉スクリューフィーダ1-4の供給口に接続され、前記五酸化二バナジウムスクリューフィーダ1-2の吐出口、及び前記炭素粉スクリューフィーダ1-4の吐出口がいずれも配管を介して前記塩素化床フィーダ2-1の供給口に接続され、
前記塩素化床フィーダ2-1の吐出口が配管を介して前記塩素化流動床本体2-2の上部の供給口に接続され、前記塩素化床フィーダ2-1の底部の吸気口が配管を介して窒素ガス源マニホールドに接続され、前記塩素化床サイクロン分離器2-3が前記塩素化流動床本体2-2の拡張段の最上部の中心部に設けられ、前記塩素化床サイクロン分離器2-3の最上部の排気口が配管を介して前記ガス-ガスヒータ2-4の高温ガス入り口に接続され、前記ガス-ガスヒータ2-4の低温ガス出口が配管を介して前記ガスコンデンサ2-5のガス入り口に接続され、前記ガスコンデンサ2-5のガス出口が配管を介して前記塩素化床酸封止タンク2-6のガス入り口に接続され、前記塩素化床酸封止タンク2-6のガス出口が配管を介して前記排ガス浸出吸収器7のガス入り口に接続され、前記塩素化流動床本体2-2の下部の残渣排出口が配管を介して前記塩素化床スクリュー残渣除去装置2-7の供給口に接続され、前記塩素化流動床本体2-2の底部の吸気口が配管を介して前記ガス-ガスヒータ2-4の高温ガス出口に接続され、前記ガス-ガスヒータ2-4の低温ガス入り口が配管を介してそれぞれ塩素ガス源マニホールド、窒素ガス源マニホールド及び圧縮空気マニホールドに接続され、
前記ガスコンデンサ2-5の底部の液体出口が配管を介して前記精留塔3-2の供給口に接続され、前記蒸留釜3-1の蒸気出口が配管を介して前記精留塔3-2の蒸気入り口に接続され、前記蒸留釜3-1の還流口が配管を介して前記精留塔3-2の底部の液体還流出口に接続され、前記精留塔3-2の最上部のガス出口が配管を介して前記留出物コンデンサ3-3のガス入り口に接続され、前記留出物コンデンサ3-3の液体出口が配管を介して前記還流液収集タンク3-4の液体入り口に接続され、前記還流液収集タンク3-4の還流液体出口が配管を介して前記精留塔3-2の最上部の還流液体入り口に接続され、前記還流液収集タンク3-4の吐出口が配管を介して前記シリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-5の入り口に接続され、前記シリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-5の廃蒸気出口が配管を介して前記精留段酸封止タンク3-6のガス入り口に接続され、前記精留段酸封止タンク3-6のガス出口が配管を介して前記排ガス浸出吸収器5のガス入り口に接続され、前記精留塔3-2の精留物出口が配管を介して前記高純度三塩化酸化バナジウムコンデンサ3-7のガス入り口に接続され、前記高純度三塩化酸化バナジウムコンデンサ3-7の液体出口が配管を介して前記高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-8の液体入り口に接続され、前記蒸留釜3-1の底部に底部流出口が設けられ、
前記空気濾過浄化器4-1の吸気口が配管を介して圧縮空気マニホールドに接続され、前記空気濾過浄化器4-1の排気口が配管を介してそれぞれ反応物ノズル4-2の空気入り口と二次サイクロン分離器4-5のガス入り口に接続され、前記高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-8の液体出口が配管を介して前記反応物ノズル4-2の塩化物入り口に接続され、前記反応物ノズル4-2が前記プラズマ反応器4-3の上部の中心部に設けられ、前記プラズマ反応器4-3の底部の材料出口が配管を介して前記一次サイクロン分離器4-4のガス入り口に接続され、前記一次サイクロン分離器4-4のガス出口が配管を介して前記ロータリーポンプ4-6のガス入り口に接続され、前記ロータリーポンプ4-6のガス出口が配管を介して前記ガスコンプレッサ4-7のガス入り口に接続され、前記ガスコンプレッサ4-7のガス出口が配管を介して前記ガス-ガスヒータ2-4の低温ガス入り口に接続され、前記一次サイクロン分離器4-4の下部の吐出口が配管を介して前記二次サイクロン分離器4-5のガス入り口に接続され、前記二次サイクロン分離器4-5の最上部のガス出口が配管を介して前記排ガス浸出吸収器5のガス入り口に接続され、前記二次サイクロン分離器4-5の底部の吐出口が配管を介して高純度五酸化二バナジウム製品収容室に接続され、
前記排ガス浸出吸収器5のガス出口が配管を介して前記誘引ファン6のガス入り口に接続され、前記誘引ファン6のガス出口が配管を介して前記煙突7の底部のガス入り口に接続されて成る。
工業グレードの五酸化二バナジウム収容室1-1中の工業グレードの五酸化二バナジウム粉体と炭素粉収容室1-3の炭素粉を、それぞれ工業グレードの五酸化二バナジウムスクリューフィーダ1-2と炭素粉スクリューフィーダ1-4によって塩素化床フィーダ2-1に同時に送入して混合し、塩素化流動床本体2-2に送入し、塩素ガス源マニホールドからの塩素ガス、窒素ガス源マニホールドからの窒素ガス及び圧縮空気マニホールドからの空気をガス-ガスヒータ2-4によって塩素化ガスと熱交換して予熱し、前記塩素化流動床本体2-2に送入して五酸化二バナジウム、炭素粉等の粉体材料の流動を維持しながら化学反応させ、空気によって一部の炭素粉を燃焼させて流動床の温度を維持するための熱を供給し、塩素ガスと炭素粉の共同作用で五酸化二バナジウムと少量の不純物を塩素化し、塩素化残渣及び三塩化酸化バナジウムを豊富に含有した塩素化ガスを生成し、塩素化残渣を順次に前記塩素化流動床本体2-2の下部の残渣排出口と塩素化床スクリュー残渣除去装置2-7を経由して排出し、塩素化ガスを塩素化床サイクロン分離器2-3によって粉塵除去して前記塩素化流動床本体2-2に還流させた後、前記ガス-ガスヒータ2-4によって予備冷却してガスコンデンサ2-5に送入し三塩化酸化バナジウムを凝縮させて低純度の三塩化酸化バナジウム液体を生成し、残りの排ガスを塩素化床酸封止タンク2-6を経由して排ガス浸出吸収器5に送入する工程と、
前記ガスコンデンサ2-5で生成した低純度の三塩化酸化バナジウム液体を精留塔3-2と蒸留釜3-1に送入して精留操作を行い、高沸点不純物を豊富に含有したバナジウムリッチ廃棄物、低沸点不純物を豊富に含有したシリコン含有三塩化酸化バナジウム蒸気及び高純度三塩化酸化バナジウム蒸気を得て、前記シリコン含有三塩化酸化バナジウム蒸気は留出物コンデンサ3-3によって凝縮して液体になり、一部が還流液収集タンク3-4を経由して前記精留塔3-2に還流し、残りの部分がシリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-5に送入され、前記シリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-5において生じた廃蒸気を精留段酸封止タンク3-6を経由して前記排ガス浸出吸収器5に送入し、シリコン含有三塩化酸化バナジウムは触媒等の化学工業分野に用いられ、高純度三塩化酸化バナジウム蒸気は高純度三塩化酸化バナジウムコンデンサ3-7によって凝縮して液体になり、高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-8に送入される工程と、
前記高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-8中の高純度三塩化酸化バナジウムを反応物ノズル4-2を介してプラズマ反応器4-3に送入し、圧縮空気を空気濾過浄化器4-1によって浄化して前記反応物ノズル4-2を介して前記プラズマ反応器4-3に送入し、三塩化酸化バナジウムを酸化して五酸化二バナジウム粉末と塩素ガスを豊富に含有した酸化ガスを生成し、酸化生成物を前記プラズマ反応器4-3の底部の吐出口を介して排出し一次サイクロン分離器4-4に送入して気体と固体を分離し、分離した酸化ガスをロータリーポンプ4-6とガスコンプレッサ4-7によって加圧して還流させて工業グレードの五酸化二バナジウムの塩素化に用い、前記一次サイクロン分離器4-4の底部から排出した五酸化二バナジウム粉末を前記空気濾過浄化器4-1からの浄化空気とともに二次サイクロン分離器4-5に送入し、十分に混合して気体と固体を分離して粉末中に混在する少量の塩素ガスを除去し、それにより高純度の五酸化二バナジウム製品を得て高純度製品収容室に送入し、前記二次サイクロン分離器4-5から排出した塩素含有排ガスを前記排ガス浸出吸収器5に送入し、アルカリ溶液で吸収処理して排出したガスを誘引ファン6によって煙突7に送入して排出する工程と、を含む。
(1)塩化ガスと塩素化ガスの熱交換によって、ガスを冷却すると同時に、塩化ガスを予熱し、塩素化反応器の温度分布をより均一にしに、バナジウム原料の低温塩素化効率を効果的に向上させる。
(2)適量の空気を注入することで炭素粉の一部を燃焼させて塩素化過程の熱平衡供給と温度制御を実現し、塩素化する操作温度を安定させ、塩素化反応効率を向上させ塩素化の良好な選択性を確保し、四塩化バナジウム生成等の副反応の発生を回避する。
(3)蒸留精製後の三塩化酸化バナジウムがプラズマによって直接的に酸化して五酸化二バナジウムと塩素ガスを生成し、従来の加水分解沈殿プロセスと比べて、大量のバナジウム含有廃水の発生を回避するだけでなく、塩素ガスの再使用を実現し、塩素ガスの消費量を効果的に低減させる。
(4)浄化空気を用いて、サイクロン分離器によって五酸化二バナジウム製品に混在する少量の塩素ガスを更に除去することで、製品の品質を効果的に向上させる。
1-1 工業グレードの五酸化二バナジウム収容室、1-2 工業グレードの五酸化二バナジウムスクリューフィーダ、1-3 炭素粉収容室、1-4 炭素粉スクリューフィーダ
2 低温塩素化流動床
2-1 塩素化床フィーダ、2-2 塩素化流動床本体、2-3 塩素化床サイクロン分離器、2-4 ガス-ガスヒータ、2-5 ガスコンデンサ、2-6 塩素化床酸封止タンク、2-7 塩素化床スクリュー残渣除去装置
3 精留精製装置
3-1 蒸留釜、3-2 精留塔、3-3 留出物コンデンサ、3-4 還流液収集タンク、3-5 シリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク、3-6 精留段酸封止タンク、3-7 高純度三塩化酸化バナジウムコンデンサ、3-8 高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク
4 プラズマ酸化装置
4-1 空気濾過浄化器、4-2 反応物ノズル、4-3 プラズマ反応器、4-4 一次サイクロン分離器、4-5 二次サイクロン分離器、4-6 ロータリーポンプ、4-7 ガスコンプレッサ
5 排ガス浸出吸収器、6 誘引ファン、7 煙突
供給装置1は工業グレードの五酸化二バナジウム収容室1-1、工業グレードの五酸化二バナジウムスクリューフィーダ1-2、炭素粉収容室1-3及び炭素粉スクリューフィーダ1-4を備え、
低温塩素化流動床2は塩素化床フィーダ2-1、塩素化流動床本体2-2、塩素化床サイクロン分離器2-3、ガス-ガスヒータ2-4、ガスコンデンサ2-5、塩素化床酸封止タンク2-6及び塩素化床スクリュー残渣除去装置2-7を備え、
精留精製装置3は蒸留釜3-1、精留塔3-2、留出物コンデンサ3-3、還流液収集タンク3-4、シリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-5、精留段酸封止タンク3-6、高純度三塩化酸化バナジウムコンデンサ3-7及び高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-8を備え、
プラズマ酸化装置4は空気濾過浄化器4-1、反応物ノズル4-2、プラズマ反応器4-3、一次サイクロン分離器4-4、二次サイクロン分離器4-5、ロータリーポンプ4-6及びガスコンプレッサ4-7を備え、
工業グレードの五酸化二バナジウム収容室1-1の底部の吐出口が工業グレードの五酸化二バナジウムスクリューフィーダ1-2の供給口に接続され、炭素粉収容室1-3の底部の吐出口が炭素粉スクリューフィーダ1-4の供給口に接続され、工業グレードの五酸化二バナジウムスクリューフィーダ1-2の吐出口、炭素粉スクリューフィーダ1-4の吐出口がいずれも配管を介して塩素化床フィーダ2-1の供給口に接続され、
塩素化床フィーダ2-1の吐出口が配管を介して塩素化流動床本体2-2の上部の供給口に接続され、塩素化床フィーダ2-1の底部の吸気口が配管を介して窒素ガス源マニホールドに接続され、塩素化床サイクロン分離器2-3が塩素化流動床本体2-2の拡張段の最上部の中心部に設けられ、塩素化床サイクロン分離器2-3の最上部の排気口が配管を介してガス-ガスヒータ2-4の高温ガス入り口に接続され、ガス-ガスヒータ2-4の低温ガス出口が配管を介してガスコンデンサ2-5のガス入り口に接続され、ガスコンデンサ2-5のガス出口が配管を介して塩素化床酸封止タンク2-6のガス入り口に接続され、塩素化床酸封止タンク2-6のガス出口が配管を介して排ガス浸出吸収器5のガス入り口に接続され、塩素化流動床本体2-2の下部の残渣排出口が配管を介して塩素化床スクリュー残渣除去装置2-7の供給口に接続され、塩素化流動床本体2-2の底部の吸気口が配管を介してガス-ガスヒータ2-4の高温ガス出口に接続され、ガス-ガスヒータ2-4の低温ガス入り口が配管を介してそれぞれ塩素ガス源マニホールド、窒素ガス源マニホールド及び圧縮空気マニホールドに接続され、
ガスコンデンサ2-5の底部の液体出口が配管を介して精留塔3-2の供給口に接続され、蒸留釜3-1の蒸気出口が配管を介して精留塔3-2の蒸気入り口に接続され、蒸留釜3-1の還流口が配管を介して精留塔3-2の底部の液体還流出口に接続され、精留塔3-2の最上部のガス出口が配管を介して留出物コンデンサ3-3のガス入り口に接続され、留出物コンデンサ3-3の液体出口が配管を介して還流液収集タンク3-4の液体入り口に接続され、還流液収集タンク3-4の還流液体出口が配管を介して精留塔3-2の最上部の還流液体入り口に接続され、還流液収集タンク3-4の吐出口が配管を介してシリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-5の入り口に接続され、シリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-5の廃蒸気出口が配管を介して精留段酸封止タンク3-6のガス入り口に接続され、精留段酸封止タンク3-6のガス出口が配管を介して排ガス浸出吸収器5のガス入り口に接続され、精留塔3-2の精留物出口が配管を介して高純度三塩化酸化バナジウムコンデンサ3-7のガス入り口に接続され、高純度三塩化酸化バナジウムコンデンサ3-7の液体出口が配管を介して高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-8の液体入り口に接続され、蒸留釜3-1の底部に底部流出口が設けられ、
空気濾過浄化器4-1の吸気口が配管を介して圧縮空気マニホールドに接続され、空気濾過浄化器4-1の排気口が配管を介してそれぞれ反応物ノズル4-2の空気入り口、二次サイクロン分離器4-5のガス入り口に接続され、高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-8の液体出口が配管を介して反応物ノズル4-2の塩化物入り口に接続され、反応物ノズル4-2がプラズマ反応器4-3の上部の中心部に設けられ、プラズマ反応器4-3の底部の材料出口が配管を介して一次サイクロン分離器4-4のガス入り口に接続され、一次サイクロン分離器4-4のガス出口が配管を介してロータリーポンプ4-6のガス入り口に接続され、ロータリーポンプ4-6のガス出口が配管を介してガスコンプレッサ4-7のガス入り口に接続され、ガスコンプレッサ4-7のガス出口が配管を介してガス-ガスヒータ2-4の低温ガス入り口に接続され、一次サイクロン分離器4-4の下部の吐出口が配管を介して二次サイクロン分離器4-5のガス入り口に接続され、二次サイクロン分離器4-5の最上部のガス出口が配管を介して排ガス浸出吸収器5のガス入り口に接続され、二次サイクロン分離器4-5の底部の吐出口が配管を介して高純度五酸化二バナジウム製品収容室に接続され、
排ガス浸出吸収器5のガス出口が配管を介して誘引ファン6のガス入り口に接続され、誘引ファン6のガス出口が配管を介して煙突7の底部のガス入り口に接続されて成る。
工業グレードの五酸化二バナジウム収容室1-1中の工業グレードの五酸化二バナジウム粉体と炭素粉収容室1-3の炭素粉を、それぞれ工業グレードの五酸化二バナジウムスクリューフィーダ1-2と炭素粉スクリューフィーダ1-4によって塩素化床フィーダ2-1に同時に送入して混合し、塩素化流動床本体2-2に送入し、塩素ガス源マニホールドからの塩素ガス、窒素ガス源マニホールドからの窒素ガス及び圧縮空気マニホールドからの空気をガス-ガスヒータ2-4によって塩素化ガスと熱交換して予熱し、塩素化流動床本体2-2に送入して五酸化二バナジウム、炭素粉等の粉末材料の流動を維持しながら化学反応させ、空気によって一部の炭素粉を燃焼させて流動床の温度を維持するための熱を供給し、塩素ガスと炭素粉の共同作用で五酸化二バナジウムと少量の不純物を塩素化し、塩素化残渣及び三塩化酸化バナジウムを豊富に含有した塩素化ガスを生成し、塩素化残渣を順次に塩素化流動床本体2-2の下部の残渣排出口と塩素化床スクリュー残渣除去装置2-7を経由して排出し、塩素化ガスを塩素化床サイクロン分離器2-3によって粉塵除去して塩素化流動床本体2-2に還流させた後、ガス-ガスヒータ2-4によって予備冷却してガスコンデンサ2-5に送入し三塩化酸化バナジウムを凝縮させて低純度の三塩化酸化バナジウム液体を生成し、残りの排ガスを塩素化床酸封止タンク2-6を経由して排ガス浸出吸収器5に送入する工程と、
ガスコンデンサ2-5において生成した低純度の三塩化酸化バナジウム液体を精留塔3-2と蒸留釜3-1に送入して精留操作を行い、高沸点不純物を豊富に含有したバナジウムリッチ廃棄物、低沸点不純物を豊富に含有したシリコン含有三塩化酸化バナジウム蒸気及び高純度三塩化酸化バナジウム蒸気を得て、バナジウムリッチ廃棄物は後続のバナジウム回収に用いられ、シリコン含有三塩化酸化バナジウム蒸気は留出物コンデンサ3-3によって凝縮して液体になり、一部が還流液収集タンク3-4を経由して精留塔3-2に還流し、残りの部分がシリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-5に送入され、シリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-5において生じた廃蒸気を精留段酸封止タンク3-6を経由して排ガス浸出吸収器5に送入し、シリコン含有三塩化酸化バナジウムは触媒等の化学工業分野に用いられ、高純度三塩化酸化バナジウム蒸気は高純度三塩化酸化バナジウムコンデンサ3-7によって凝縮して液体になり、高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-8に送入される工程と、
高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク3-8中の高純度三塩化酸化バナジウムを反応物ノズル4-2を介してプラズマ反応器4-3に送入し、圧縮空気を空気濾過浄化器4-1によって浄化して反応物ノズル4-2を介してプラズマ反応器4-3に送入し、三塩化酸化バナジウムを酸化して五酸化二バナジウム粉末と塩素ガスを豊富に含有した酸化ガスを生成し、酸化生成物をプラズマ反応器4-3の底部の吐出口を介して排出し一次サイクロン分離器4-4に送入して気体と固体を分離し、分離した酸化ガスをロータリーポンプ4-6とガスコンプレッサ4-7によって加圧して還流させて工業グレードの五酸化二バナジウムの塩素化に用い、一次サイクロン分離器4-4の底部から排出した五酸化二バナジウム粉末を空気濾過浄化器4-1からの浄化空気とともに二次サイクロン分離器4-5に送入し、十分に混合して気体と固体を分離して粉末中に混在する少量の塩素ガスを除去し、それにより高純度の五酸化二バナジウム製品を得て高純度製品収容室に送入し、二次サイクロン分離器4-5から排出した塩素含有排ガスを排ガス浸出吸収器5に送入し、アルカリ溶液で吸収処理して排出したガスを誘引ファン6によって煙突7に送入して排出する工程と、を含む。
明らかなように、本発明はさらに様々な実施例を有してもよく、当業者は本発明の精神及びその趣旨を逸脱せずに本発明の開示に基づき種々の変更や変形を行うことができ、これらの変更や変形はいずれも本発明の特許請求の範囲に属する。
Claims (7)
- 五酸化二バナジウムの精製システムであって、供給装置(1)、低温塩素化流動床(2)、精留精製装置(3)、プラズマ酸化装置(4)、排ガス浸出吸収器(5)、誘引ファン(6)及び煙突(7)を備え、
前記供給装置(1)は、工業グレードの五酸化二バナジウム収容室(1-1)、工業グレードの五酸化二バナジウムスクリューフィーダ(1-2)、炭素粉収容室(1-3)及び炭素粉スクリューフィーダ(1-4)を備え、
前記低温塩素化流動床(2)は、塩素化床フィーダ(2-1)、塩素化流動床本体(2-2)、塩素化床サイクロン分離器(2-3)、ガス-ガスヒータ(2-4)、ガスコンデンサ(2-5)、塩素化床酸封止タンク(2-6)及び塩素化床スクリュー残渣除去装置(2-7)を備え、
前記精留精製装置(3)は、蒸留釜(3-1)、精留塔(3-2)、留出物コンデンサ(3-3)、還流液収集タンク(3-4)、シリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク(3-5)、精留段酸封止タンク(3-6)、高純度三塩化酸化バナジウムコンデンサ(3-7)及び高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク(3-8)を備え、
前記プラズマ酸化装置(4)は、空気濾過浄化器(4-1)、反応物ノズル(4-2)、プラズマ反応器(4-3)、一次サイクロン分離器(4-4)、二次サイクロン分離器(4-5)、ロータリーポンプ(4-6)及びガスコンプレッサ(4-7)を備え、
前記五酸化二バナジウム収容室(1-1)の底部の吐出口が前記五酸化二バナジウムスクリューフィーダ(1-2)の供給口に接続され、前記炭素粉収容室(1-3)の底部の吐出口が前記炭素粉スクリューフィーダ(1-4)の供給口に接続され、前記五酸化二バナジウムスクリューフィーダ(1-2)の吐出口、前記炭素粉スクリューフィーダ(1-4)の吐出口がいずれも配管を介して前記塩素化床フィーダ(2-1)の供給口に接続され、
前記塩素化床フィーダ(2-1)の吐出口が配管を介して前記塩素化流動床本体(2-2)の上部の供給口に接続され、前記塩素化床フィーダ(2-1)の底部の吸気口が配管を介して窒素ガス源マニホールドに接続され、前記塩素化床サイクロン分離器(2-3)が前記塩素化流動床本体(2-2)の拡張段の最上部の中心部に設けられ、前記塩素化床サイクロン分離器(2-3)の最上部の排気口が配管を介して前記ガス-ガスヒータ(2-4)の高温ガス入り口に接続され、前記ガス-ガスヒータ(2-4)の低温ガス出口が配管を介して前記ガスコンデンサ(2-5)のガス入り口に接続され、前記ガスコンデンサ(2-5)のガス出口が配管を介して前記塩素化床酸封止タンク(2-6)のガス入り口に接続され、前記塩素化床酸封止タンク(2-6)のガス出口が配管を介して前記排ガス浸出吸収器(5)のガス入り口に接続され、前記塩素化流動床本体(2-2)の下部の残渣排出口が配管を介して前記塩素化床スクリュー残渣除去装置(2-7)の供給口に接続され、前記塩素化流動床本体(2-2)の底部の吸気口が配管を介して前記ガス-ガスヒータ(2-4)の高温ガス出口に接続され、前記ガス-ガスヒータ(2-4)の低温ガス入り口が配管を介してそれぞれ塩素ガス源マニホールド、窒素ガス源マニホールド及び圧縮空気マニホールドに接続され、
前記ガスコンデンサ(2-5)の底部の液体出口が配管を介して前記精留塔(3-2)の供給口に接続され、前記蒸留釜(3-1)の蒸気出口が配管を介して前記精留塔(3-2)の蒸気入り口に接続され、前記蒸留釜(3-1)の還流口が配管を介して前記精留塔(3-2)の底部の液体還流出口に接続され、前記精留塔(3-2)の最上部のガス出口が配管を介して前記留出物コンデンサ(3-3)のガス入り口に接続され、前記留出物コンデンサ(3-3)の液体出口が配管を介して前記還流液収集タンク(3-4)の液体入り口に接続され、前記還流液収集タンク(3-4)の還流液体出口が配管を介して前記精留塔(3-2)の最上部の還流液体入り口に接続され、前記還流液収集タンク(3-4)の吐出口が配管を介して前記シリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク(3-5)の入り口に接続され、前記シリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク(3-5)の廃蒸気出口が配管を介して前記精留段酸封止タンク(3-6)のガス入り口に接続され、前記精留段酸封止タンク(3-6)のガス出口が配管を介して前記排ガス浸出吸収器(5)のガス入り口に接続され、前記精留塔(3-2)の精留物出口が配管を介して前記高純度三塩化酸化バナジウムコンデンサ(3-7)のガス入り口に接続され、前記高純度三塩化酸化バナジウムコンデンサ(3-7)の液体出口が配管を介して前記高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク(3-8)の液体入り口に接続され、前記蒸留釜(3-1)の底部に底部流出口が設けられ、
前記空気濾過浄化器(4-1)の吸気口が配管を介して圧縮空気マニホールドに接続され、前記空気濾過浄化器(4-1)の排気口が配管を介してそれぞれ反応物ノズル(4-2)の空気入り口と二次サイクロン分離器(4-5)のガス入り口に接続され、前記高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク(3-8)の液体出口が配管を介して前記反応物ノズル(4-2)の塩化物入り口に接続され、前記反応物ノズル(4-2)が前記プラズマ反応器(4-3)の上部の中心部に設けられ、前記プラズマ反応器(4-3)の底部の材料出口が配管を介して前記一次サイクロン分離器(4-4)のガス入り口に接続され、前記一次サイクロン分離器(4-4)のガス出口が配管を介して前記ロータリーポンプ(4-6)のガス入り口に接続され、前記ロータリーポンプ(4-6)のガス出口が配管を介して前記ガスコンプレッサ(4-7)のガス入り口に接続され、前記ガスコンプレッサ(4-7)のガス出口が配管を介して前記ガス-ガスヒータ(2-4)の低温ガス入り口に接続され、前記一次サイクロン分離器(4-4)の下部の吐出口が配管を介して前記二次サイクロン分離器(4-5)のガス入り口に接続され、前記二次サイクロン分離器(4-5)の最上部のガス出口が配管を介して前記排ガス浸出吸収器(5)のガス入り口に接続され、前記二次サイクロン分離器(4-5)の底部の吐出口が配管を介して高純度五酸化二バナジウム製品収容室に接続され、
前記排ガス浸出吸収器(5)のガス出口が配管を介して前記誘引ファン(6)のガス入り口に接続され、前記誘引ファン(6)のガス出口が配管を介して前記煙突(7)の底部のガス入り口に接続されて成る、ことを特徴とする五酸化二バナジウムの精製システム。 - 前記請求項1に記載されたシステムを用いた五酸化二バナジウムの精製方法であって、
工業グレードの五酸化二バナジウム収容室(1-1)中の工業グレードの五酸化二バナジウム粉体と炭素粉収容室(1-3)の炭素粉を、それぞれ工業グレードの五酸化二バナジウムスクリューフィーダ(1-2)と炭素粉スクリューフィーダ(1-4)によって塩素化床フィーダ(2-1)に同時に送入して混合し、塩素化流動床本体(2-2)に送入し、塩素ガス源マニホールドからの塩素ガス、窒素ガス源マニホールドからの窒素ガス、圧縮空気マニホールドからの空気及びガスコンプレッサ(4-7)から還流した塩素含有ガスをガス-ガスヒータ(2-4)によって塩素化ガスと熱交換して予熱し、前記塩素化流動床本体(2-2)に送入し五酸化二バナジウムと炭素粉の流動を維持しながら化学反応させ、空気によって一部の炭素粉を燃焼させて流動床の温度を維持するための熱を供給し、塩素ガスと炭素粉の共同作用で五酸化二バナジウムと少量の不純物を塩素化し、塩素化残渣及び三塩化酸化バナジウムを豊富に含有した塩素化ガスを生成し、塩素化残渣を順次に前記塩素化流動床本体(2-2)の下部の残渣排出口と塩素化床スクリュー残渣除去装置(2-7)を経由して排出し、塩素化ガスを塩素化床サイクロン分離器(2-3)によって粉塵除去して前記塩素化流動床本体(2-2)に還流させた後、前記ガス-ガスヒータ(2-4)によって予備冷却してガスコンデンサ(2-5)に送入し三塩化酸化バナジウムを凝縮させて低純度の三塩化酸化バナジウム液体を生成し、残りの排ガスを塩素化床酸封止タンク(2-6)を経由して排ガス浸出吸収器(5)に送入する工程と、
前記ガスコンデンサ(2-5)で生成した低純度の三塩化酸化バナジウム液体を順次に精留塔(3-2)と蒸留釜(3-1)に送入して精留操作を行い、高沸点不純物を豊富に含有したバナジウムリッチ廃棄物、低沸点不純物を豊富に含有したシリコン含有三塩化酸化バナジウム蒸気及び高純度三塩化酸化バナジウム蒸気を得て、前記シリコン含有三塩化酸化バナジウム蒸気は留出物コンデンサ(3-3)によって凝縮して液体になり、一部が還流液収集タンク(3-4)を経由して前記精留塔(3-2)に還流し、残りの部分がシリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク(3-5)に送入され、前記シリコン含有三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク(3-5)で生じた廃蒸気を精留段酸封止タンク(3-6)を経由して前記排ガス浸出吸収器(5)に送入し、高純度三塩化酸化バナジウム蒸気は高純度三塩化酸化バナジウムコンデンサ(3-7)によって凝縮して液体になり、高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク(3-8)に送入される工程と、
前記高純度三塩化酸化バナジウム貯蔵タンク(3-8)中の高純度三塩化酸化バナジウムを反応物ノズル(4-2)を介してプラズマ反応器(4-3)に送入し、圧縮空気を空気濾過浄化器(4-1)によって浄化して前記反応物ノズル(4-2)を介して前記プラズマ反応器(4-3)に送入し、三塩化酸化バナジウムを酸化して五酸化二バナジウム粉末と塩素ガスを豊富に含有した酸化ガスを生成し、酸化生成物を前記プラズマ反応器(4-3)の底部の吐出口を介して排出し一次サイクロン分離器(4-4)に送入して気体と固体を分離し、分離した酸化ガスをロータリーポンプ(4-6)とガスコンプレッサ(4-7)によって加圧して還流させて工業グレードの五酸化二バナジウムの塩素化に用い、前記一次サイクロン分離器(4-4)の底部から排出した五酸化二バナジウム粉末を前記空気濾過浄化器(4-1)からの浄化空気とともに二次サイクロン分離器(4-5)に送入し、十分に混合して気体と固体を分離して粉末中に混在する少量の塩素ガスを除去し、それにより高純度の五酸化二バナジウム製品を得て高純度製品収容室に送入し、前記二次サイクロン分離器(4-5)から排出した塩素含有排ガスを前記排ガス浸出吸収器(5)に送入し、アルカリ溶液で吸収処理して排出したガスを誘引ファン(6)によって煙突(7)に送入して排出する工程と、
を含む五酸化二バナジウムの精製方法。 - 前記塩素化流動床本体(2-2)内において、塩素化する工程では、炭素粉の添加量が工業グレードの五酸化二バナジウム粉体の質量の10%〜20%であることを特徴とする請求項2に記載された五酸化二バナジウムの精製方法。
- 前記塩素化流動床本体(2-2)内において、塩素化する操作温度が300〜500℃、粉体の平均滞留時間が30〜80分であることを特徴とする請求項2に記載された五酸化二バナジウムの精製方法。
- 前記精留塔(3-2)内において、前記精留操作を行う工程では精留段のプレート数が5〜10個、回収段のプレート数が10〜20個であることを特徴とする請求項2に記載された五酸化二バナジウムの精製方法。
- 前記精留操作を行う還流比が15〜40であることを特徴とする請求項2に記載された五酸化二バナジウムの精製方法。
- 前記プラズマ反応器(4-3)内において、高純度三塩化酸化バナジウムをプラズマ酸化して高純度の五酸化二バナジウムを直接的に製造し、前記プラズマ酸化する工程では浄化空気の導入量が理論使用量の2〜50倍であることを特徴とする請求項2に記載された五酸化二バナジウムの精製方法。
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