石煤提钒的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种石煤提钒的系统和方法，包括：石煤预处理单元，具有石煤入口、烟气出口和干燥石煤颗粒出口；造渣剂预处理单元，具有造渣剂入口、水出口和干燥造渣剂颗粒出口；铁浴炉，具有含铁物料入口、干燥石煤颗粒入口、干燥造渣剂颗粒入口、含钒铁水出口和高温烟气出口；提钒装置，具有含钒铁水入口、氧气入口、半钢出口和钒渣出口；钒渣处理单元，具有钒渣入口和五氧化二钒出口。该系统可综合回收铁、钒有价金属，同时造渣剂可降低含钒铁水中有害杂质硫、磷的含量，所得钒渣中五氧化二钒的含量是石煤中五氧化二钒含量的十倍以上，碱耗降低75％以上，且石煤铁氧化物、钒氧化物还原母液可以循环使用，降低石煤提钒生产成本及能耗10％以上。

【技术实现步骤摘要】
石煤提钒的系统和方法
本专利技术属于冶金领域，具体而言，本专利技术涉及石煤提钒的系统和方法。
技术介绍
石煤是一种含碳少、发热值低的劣质无烟煤，又是一种低品位多金属共生矿，石煤资源中已发现的伴生元素多达60多种，其中可形成工业矿床的主要是钒，其次是钼、铀、磷、银等等。我国的石煤资源非常丰富，总储藏量居世界第一位。我国从20世纪60年代开始对石煤提钒进行研究，70年代开始工业生产，所使用的工艺主要分为两大工艺路线，即火法焙烧湿法提钒工艺和全湿法提钒工艺。火法工艺钠化焙烧-水浸或酸浸工艺均为钠化焙烧(NaCl)-水浸或酸浸工艺。这种工艺存在两个严重缺陷，一是为得到较高V2O5浸出率，不得不消耗大量H2SO4，生产中H2SO4用量一般为矿石质量的25％～40％，钒回收率普遍为45％-55％，使50％左右的钒矿资源得不到有效利用而浪费；二是酸性浸出液的净化除杂、Fe(III)还原和pH值调整等工序需要消耗大量药剂，特别是氨水，从而导致氨氮废水的产生及处理问题。尽管攀钢在石煤提钒技术上取得了突破，远远高于国内同行业通常的40％～50％的指标，钒的总收率平均达到60.70％，仍有40％的钒资源浪费。全湿法提钒工艺是将石煤在常压或加温加压及氧化剂存在下酸浸，将酸浸得到的含钒溶液利用萃取、离子交换等工艺进行提钒，因石煤中钒含量低、处理量大，使得酸耗大、污染物排放高、钒产品生产成本高。因此现有石煤提钒的技术有待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种石煤提钒的系统和方法，该系统采用石煤中的碳作为燃料和还原剂加热还原石煤中铁、钒氧化物，综合回收铁、钒有价金属，同时造渣剂可降低含钒铁水中有害杂质硫、磷的含量，所得钒渣中五氧化二钒的含量是石煤中五氧化二钒含量的十倍以上，碱耗降低75％以上，且石煤铁氧化物、钒氧化物还原母液可以循环使用，降低石煤提钒生产成本及能源消耗10％以上。在本专利技术的一个专利技术，本专利技术提出了一种石煤提钒的系统。根据本专利技术的实施例，所述系统包括：石煤预处理单元，所述石煤预处理单元具有石煤入口、烟气出口和干燥石煤颗粒出口；造渣剂预处理单元，所述造渣剂预处理单元具有造渣剂入口、水出口和干燥造渣剂颗粒出口；铁浴炉，所述铁浴炉具有含铁物料入口、干燥石煤颗粒入口、干燥造渣剂颗粒入口、含钒铁水出口和高温烟气出口，所述干燥石煤颗粒入口与所述干燥石煤颗粒出口相连，所述干燥造渣剂颗粒入口与所述干燥造渣剂颗粒出口相连，所述高温烟气出口与所述石煤预处理单元、所述造渣剂预处理单元中的至少之一相连；提钒装置，所述提钒装置具有含钒铁水入口、氧气入口、半钢出口和钒渣出口，所述含钒铁水入口与所述含钒铁水出口相连，所述半钢出口与所述含铁物料入口相连；钒渣处理单元，所述钒渣处理单元具有钒渣入口和五氧化二钒出口，所述钒渣入口与所述钒渣出口相连。由此，根据本专利技术实施例的石煤提钒的系统通过将石煤、造渣剂分别在石煤预处理单元和造渣剂预处理单元中进行预处理，可将石煤和造渣剂中的水及其他易挥发杂质去掉，得到干燥石煤颗粒和干燥造渣剂颗粒，如此，有利于提高后续钒渣中五氧化二钒的含量；在铁浴炉中，干燥造渣剂颗粒与干燥石煤颗粒中的硅铝氧化物反应，得到低熔点的硅酸盐，从而降低干燥石煤颗粒的熔化温度，降低铁浴炉的能耗，在铁浴炉内干燥造渣剂颗粒可以分解出石灰，石灰可与干燥石煤颗粒、干燥造渣剂颗粒和含铁物料的混合熔液中的硫、磷发生化学反应，从而降低混合熔液中硫、磷的含量，减少混合熔液中硫、磷对含钒铁水富集钒渣的干扰，与此同时，铁浴炉内的干燥石煤颗粒在高温下迅速熔化，期间干燥石煤颗粒中的碳与自身中的铁氧化物和钒氧化物发生还原反应，将三氧化二铁还原为氧化亚铁、氧化亚铁还原为铁、五氧化二钒还原为三氧化二钒，同时干燥石煤颗粒中的碳与熔融后的含铁物料发生渗碳反应，生成饱和碳，该饱和碳释放到混合熔液中，与混合熔液中的铁氧化物、钒氧化物发生还原反应，被充分还原后的钒进入混合熔液中，从而得到含钒铁水。从铁浴炉得到的高温烟气可用于石煤预处理单元和造渣剂预处理单元中的至少之一对石煤、造渣剂进行干燥和预热处理，由此有利于降低石煤预处理单元和造渣剂预处理单元的能耗，提高系统的经济性；在提钒装置中，含钒铁水在氧气的作用下可得到含五氧化二钒15wt％以上的钒渣，是石煤中五氧化二钒含量的10倍以上，达到富集钒的目的，所得的半钢可返回至铁浴炉中熔化，用作干燥石煤颗粒熔化时其内的铁氧化物和钒氧化物熔融还原的母液，如此，有利于循环利用提钒装置所得的半钢，且可显著减少铁浴炉中含铁物料的加入量，减少铁浴炉的能耗，进一步提高系统的经济性；在钒渣处理单元中，可将钒渣中的五氧化二钒提出，同时碱耗降低75％以上。整个石煤提钒系统的生产成本及能源消耗降低10％以上。另外，根据本专利技术上述实施例的石煤提钒的系统，还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述石煤预处理单元包括依次相连的破碎装置、干燥装置和预热装置。由此，有利于去除石煤中的水分和杂质，同时加快后续铁浴炉中干燥石煤颗粒的熔化速度，从而提高铁浴炉中的反应速度。在本专利技术的一些实施例中，所述造渣剂预处理单元包括依次相连的破碎装置、干燥装置和预热装置。由此，有利于去除造渣剂中的水分和杂质，同时加快后续铁浴炉中干燥造渣剂颗粒的熔化速度，从而提高铁浴炉中的反应速度。在本专利技术的一些实施例中，所述钒渣处理单元包括依次相连的第一焙烧装置、水浸装置和第二焙烧装置。由此，有利于得到五氧化二钒。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种采用上述石煤提钒的系统实施石煤提钒的方法，根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将石煤供给至所述石煤预处理单元中进行预处理，以便得到干燥石煤颗粒和烟气；(2)将造渣剂供给至所述造渣剂预处理单元中进行预处理，以便得到干燥造渣剂颗粒和水；(3)将含铁物料、所述干燥石煤颗粒和所述干燥造渣剂颗粒供给至所述铁浴炉中进行熔融处理，以便得到含钒铁水和高温烟气，并将所述高温烟气返回步骤(1)的所述石煤预处理单元和步骤(2)的所述造渣剂预处理单元中的至少之一中；(4)将所述含钒铁水和氧气供给至所述提钒装置中进行提钒处理，以便得到钒渣和半钢，并将所述半钢返回步骤(3)中的所述铁浴炉；(5)将所述钒渣供给至所述钒渣处理单元中进行钒渣处理，以便得到五氧化二钒。由此，根据本专利技术实施例的石煤提钒的方法通过将石煤、造渣剂分别在石煤预处理单元和造渣剂预处理单元中进行预处理，可将石煤和造渣剂中的水及其他易挥发杂质去掉，得到干燥石煤颗粒和干燥造渣剂颗粒，如此，有利于提高后续钒渣中五氧化二钒的含量；在铁浴炉中，干燥造渣剂颗粒与干燥石煤颗粒中的硅铝氧化物反应，得到低熔点的硅酸盐，从而降低干燥石煤颗粒的熔化温度，降低铁浴炉的能耗，在铁浴炉内干燥造渣剂颗粒可以分解出石灰，石灰可与干燥石煤颗粒、干燥造渣剂颗粒和含铁物料的混合熔液中的硫、磷发生化学反应，从而降低混合熔液中硫、磷的含量，减少混合熔液中硫、磷对含钒铁水富集钒渣的干扰，与此同时，铁浴炉内的干燥石煤颗粒在高温下迅速熔化，期间干燥石煤颗粒中的碳与自身中的铁氧化物和钒氧化物发生还原反应，将三氧化二铁还原为氧化亚铁、氧化亚铁还原为铁、五氧化二钒还原为三氧化二钒，同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石煤提钒的系统，其特征在于，包括：石煤预处理单元，所述石煤预处理单元具有石煤入口、烟气出口和干燥石煤颗粒出口；造渣剂预处理单元，所述造渣剂预处理单元具有造渣剂入口、水出口和干燥造渣剂颗粒出口；铁浴炉，所述铁浴炉具有含铁物料入口、干燥石煤颗粒入口、干燥造渣剂颗粒入口、含钒铁水出口和高温烟气出口，所述干燥石煤颗粒入口与所述干燥石煤颗粒出口相连，所述干燥造渣剂颗粒入口与所述干燥造渣剂颗粒出口相连，所述高温烟气出口与所述石煤预处理单元和所述造渣剂预处理单元中的至少之一相连；提钒装置，所述提钒装置具有含钒铁水入口、氧气入口、半钢出口和钒渣出口，所述含钒铁水入口与所述含钒铁水出口相连，所述半钢出口与所述含铁物料入口相连；钒渣处理单元，所述钒渣处理单元具有钒渣入口和五氧化二钒出口，所述钒渣入口与所述钒渣出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种石煤提钒的系统，其特征在于，包括：石煤预处理单元，所述石煤预处理单元具有石煤入口、烟气出口和干燥石煤颗粒出口；造渣剂预处理单元，所述造渣剂预处理单元具有造渣剂入口、水出口和干燥造渣剂颗粒出口；铁浴炉，所述铁浴炉具有含铁物料入口、干燥石煤颗粒入口、干燥造渣剂颗粒入口、含钒铁水出口和高温烟气出口，所述干燥石煤颗粒入口与所述干燥石煤颗粒出口相连，所述干燥造渣剂颗粒入口与所述干燥造渣剂颗粒出口相连，所述高温烟气出口与所述石煤预处理单元和所述造渣剂预处理单元中的至少之一相连；提钒装置，所述提钒装置具有含钒铁水入口、氧气入口、半钢出口和钒渣出口，所述含钒铁水入口与所述含钒铁水出口相连，所述半钢出口与所述含铁物料入口相连；钒渣处理单元，所述钒渣处理单元具有钒渣入口和五氧化二钒出口，所述钒渣入口与所述钒渣出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述石煤预处理单元包括依次相连的破碎装置、干燥装置和预热装置；任选的，所述造渣剂预处理单元包括依次相连的破碎装置、干燥装置和预热装置。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述钒渣处理单元包括依次相连的第一焙烧装置、水浸装置和第二焙烧装置。4.一种采用权利要求1-3中任一项所述的系统实施石煤提钒的方法，其特征在于，包括：(1)将石煤供给至所述石煤预处理单元中进行预处理，以便得到干燥石煤颗粒和烟气；(2)将造渣剂供给至所述造渣剂预处理单元中进行预处理，以便得到干燥造渣剂颗粒和水；(3)将含铁物料、所述干燥石煤...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴道洪，邓君，薛逊，曹志成，冯鲁兴，唐敬坤，韩志彪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32