幹法離心粒化法製備釩渣粉末的製作方法

2023-10-28 06:32:52

本發明涉及冶金工程技術領域,尤其涉及一種幹法離心粒化法製備釩渣粉末。

背景技術：

釩是一種重要戰略價值元素，被稱為「現代工業的味精」。它具有質地堅硬，熔點高，無磁性，韌性好等優點，廣泛應用於鋼鐵工業、化學工業、航空航天工業、輕紡工業和醫學等領域。釩在自然界中主要賦存在釩鐵磁鐵礦中，我國攀枝花地區擁有豐富的釩鈦磁鐵礦資源。而從釩鐵磁鐵礦中回收釩資源的常用工藝是還原釩鐵磁鐵礦獲得含釩鐵水，接著含釩鐵水中的釩氧化進入渣中，之後從釩渣中提取V2O5。

目前，以釩渣為原料的提釩工藝中，主要採用焙燒—浸出工藝。具體流程為：先將釩渣與鈉鹽(碳酸鈉、氯化鈉或部分硫酸鈉)混合，在迴轉窯或多膛爐內進行氧化鈉化焙燒，其目的是通過氧化焙燒，使釩渣中的三價釩氧化物轉化為五價釩氧化物，生成可溶性釩酸鈉。熟料經浸出得到釩酸鈉溶液，然後用硫酸酸化得到沉澱物五氧化二釩或同時加人氨鹽(酸性氨鹽沉澱法)得到多釩酸氨。其中焙燒是決定釩轉化率、收得率和V2O5生產成本的關鍵環節。

影響焙燒轉化率的因素有含釩原料的物相結構、釩原料中有害組分的數量、附加劑的種類、焙燒溫度、原料粒度等。其中釩渣的粒度對釩的回收率有很大的影響，它提高了釩渣的比表面積，保證釩渣在氧化焙燒過程中能充分氧化。攀鋼吳封等人通過實驗驗證，隨著釩渣粒度的減小，焙燒釩轉化率升高。釩渣焙燒時應有合適的粒度範圍，生產中對釩渣粒度給定了範圍(粒度小於120um≥78％)。

攀鋼轉爐釩渣目前採取的冷卻方式是釩渣裝在渣罐中隨罐自然冷卻15～25h後進行破碎處理，不僅生產流程較長，釩渣的熱量也完全沒有回收利用。首先將大塊釩渣利用破碎機破碎，然後用球磨機粉碎成釩渣粉末。傳統的釩渣處理流程如圖1所示。釩渣磨細有利於可溶釩的轉化，然而由於釩渣中緻密的釩鐵尖晶石結構，釩渣非常堅硬，磨礦工序能量消耗大，生產成本較高。另外，根據企業現場的生產實踐，轉爐釩渣的出渣溫度1350℃～1400℃，蘊含大量顯熱，具有較高的回收利用價值。

因此，尋找一種能耗低，同時能夠回收部分熱量的釩渣粉末的製備工藝，對企業減少資源消耗，提高能源效率意義非凡，同時也符合國家「節能減排，綠色發展」的戰略要求。

技術實現要素：

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提供一種能耗低，同時還能回收部分熱量的釩渣粉末的製備工藝。

為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：幹法離心粒化法製備釩渣粉末，包括如下步驟：

S1：對熔融狀態轉爐釩渣進行離心得到高溫釩渣顆粒；

S2：對所述S1得到的高溫釩渣顆粒採用室溫空氣進行換熱，收集換熱後的釩渣顆粒，並收集換熱後的熱空氣；

S3：對所述S2得到的換熱後的釩渣顆粒進行研磨，得到的釩渣粉末。

作為優化，所述S1中熔融狀態轉爐釩渣經中間包流到高速旋轉的粒化器，在離心力的作用下，熔融狀態轉爐釩渣飛濺、分裂成熔滴，熔滴在飛行過程中逐漸冷卻、凝固，得到高溫釩渣顆粒。

作為優化，所述S1中熔融狀態轉爐釩渣的溫度1350℃～1400℃。

作為優化，所述S1中得到高溫釩渣顆粒溫度600℃～900℃。

作為優化，所述S1中得到高溫釩渣顆粒平均粒徑為0.5～3mm。

作為優化，所述S2中將S1得到的高溫釩渣顆粒進入與粒化器一體的流化床，進行換熱，由風機提供的室溫空氣經流化床與所述高溫釩渣顆粒換熱，然後進入粒化器再次換熱，最後收集粒化爐上部的熱空氣。

作為優化，所述S2中風機提供的室溫空氣溫度為25℃。

作為優化，所述S2中在粒化爐上部收集到的熱空氣溫度高於600℃。

作為優化，所述S3對所述S2得到的換熱後的釩渣顆粒經球磨機球磨，得到粒徑為74um～120um的釩渣粉末。

相對於現有技術，本發明至少具有如下優點：

1.攀鋼轉爐釩渣目前採取的冷卻方式是釩渣裝在渣罐中隨罐自然冷卻15～25h後進行破碎處理，生產流程較長，生產效率低下。採用幹法離心粒化工藝，處理量大，熔融釩渣可以迅速分裂、凝固成釩渣顆粒，大大提高了生產效率。

2.釩渣非常堅硬，直接用破碎機進行破碎，能量消耗大，且破碎設備的使用壽命很低。利用破碎機破碎大塊釩渣，需不同規格的破碎機對釩渣進行依次破碎，耗時長，生產效率低；幹法離心粒化法直接將熔融狀態轉爐釩渣粒化成粒徑為0.5～3mm的釩渣顆粒，取代傳統的大塊釩渣破碎機破碎工序，不但能夠得到尺寸更加細小的渣粒，縮短了生產流程，大大提高了生產效率，同時能夠大大降低能耗。

3.攀鋼轉爐釩渣目前採取的冷卻方式是釩渣裝在渣罐中隨罐自然冷卻15～25h後進行破碎處理，釩渣的熱量也完全沒有回收利用。採用幹法離心粒化工藝，由風機提供的室溫空氣經流化床與高溫釩渣顆粒換熱，然後進入上部粒化爐再次換熱，在粒化爐上部收集到的熱空氣溫度高於600℃，回收了部分釩渣熱量。收集到溫度為600℃以上的熱空氣可以用於餘熱發電，也可以通過換熱器進行換熱回收熱量，具有很高的回收利用價值。

4.幹法離心粒化得到粒徑小於0.5～3mm的釩渣顆粒，經球磨機破碎易得到粒徑74um～120um的釩渣粉末。與傳統製備釩渣粉末流程中，破碎機得到的渣塊進行球磨相比，能耗降低。

附圖說明

圖1為傳統製備釩渣粉末。

圖2為本發明幹法離心粒化法製備釩渣粉末的過程圖。

具體實施方式

下面對本發明作進一步詳細說明。

參見圖2，幹法離心粒化法製備釩渣粉末，包括如下步驟：

S1：對熔融狀態轉爐釩渣進行離心得到高溫釩渣顆粒；具體地，熔融狀態轉爐釩渣經中間包流到高速旋轉的粒化器，在離心力的作用下，熔融狀態轉爐釩渣飛濺、分裂成熔滴，熔滴在飛行過程中逐漸冷卻、凝固，得到高溫釩渣顆粒。

作為優化，根據企業現場的生產實踐，熔融狀態轉爐釩渣的溫度1350℃～1400℃。蘊含大量顯熱，具有較高的回收利用價值。所述S1中得到高溫釩渣顆粒溫度600℃～900℃。釩渣顆粒溫度600℃～900℃，顆粒之間不會發生粘結，因此無需增加破碎工序。

所述S1中得到高溫釩渣顆粒粒徑0.5～3mm。

S2：對所述S1得到的高溫釩渣顆粒採用室溫空氣進行換熱，收集換熱後的釩渣顆粒，並收集換熱後的熱空氣；具體地，將S1得到的高溫釩渣顆粒進入與粒化器一體的流化床，進行換熱，由風機提供的室溫空氣經流化床與所述高溫釩渣顆粒換熱，然後進入粒化器再次換熱，最後收集粒化爐上部的熱空氣。

作為優化，所述S2中風機提供的室溫空氣溫度為25℃。

所述S2中在粒化爐上部收集到的熱空氣溫度高於600℃。收集到的溫度為600℃以上的熱空氣可以用於餘熱發電，也可以通過換熱器進行換熱回收熱量，具有很高的回收利用價值。

S3：對所述S2得到的換熱後的釩渣顆粒進行研磨，得到的釩渣粉末；具體地，對所述S2得到的換熱後的釩渣顆粒經球磨機球磨，得到粒徑為74um～120um的釩渣粉末。隨著釩渣粒度的減小，焙燒釩轉化率升高。釩渣焙燒時應有合適的粒度範圍，生產中對釩渣粒度給定了範圍(粒度小於120um≥78％)。

幹法粒化技術，不管是應用在爐渣還是金屬熔體方面，目前仍停留在實驗室階段，還沒有實現大規模工業化生產，發明人經過不斷的實驗的和數據，創造性的將其應用到了製備釩渣粉末。破碎機用途廣泛，所有的鋼鐵企業都有不同規格的破碎機，無需再投資其它設備。

最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。