一种石煤一步沸腾焙烧的方法与流程

本发明属于石煤提钒焙烧技术领域。具体涉及一种石煤一步沸腾焙烧的方法。

背景技术：

随着石煤传统的钠化焙烧-水浸提钒工艺逐渐被新型提钒工艺所取代，对石煤提钒过程中空白焙烧环节的装备及工艺研究日益深入。近些年来，基于流态化焙烧技术焙烧效率高、燃料适应性强、调节速度快等特点，以及该技术在有色冶金领域的广泛应用，流态化焙烧技术及装备在石煤提钒领域也得到了深入研究及广泛应用。

由于石煤特殊的运动状态及受热方式，采用流态化沸腾炉对石煤进行空白焙烧，该空白焙烧具有焙烧时间短、脱碳效率高和钒转化率高等特点。然而，正是其特殊的加热原理，也带来了一系列过程问题，制约实际生产。进入沸腾炉的石煤粒度组成往往比较复杂，破碎过程会产生大量的细粒级石煤。一方面，为了使大部分石煤能够具有较好的沸腾状态，流化床的鼓风强度往往优先适应粗粒级石煤，因而在引风及鼓风的双重作用下，细粒级石煤损失率较高，导致钒的损失。另一方面，适应不同粒级石煤的焙烧制度实际是不同的，单一的焙烧制度往往只能适应相应的特定粒级，无法使不同粒级的石煤都得到理想的焙烧效果，同时也会降低能源利用效率。

针对上述石煤沸腾焙烧过程存在的问题，“一种含钒石煤分粒级流态化焙烧提取钒的方法”（CN104099484A）专利技术，先将石煤分成四个不同粒级，对小于0.1mm的细粒级石煤进行加水泥造球作业，再将四个粒级的石煤分别置于四个流态化焙烧炉中，在相同的焙烧制度下进行沸腾焙烧。该方法尽管能够获得80%以上的焙烧料产率，而实施过程比较复杂，焙烧时间长，且会引入水泥，对焙烧料的后续作业产生影响。“环保一次焙烧石煤酸浸取钒的方法”（CN104711437A）专利技术，用沸腾炉对破碎至60目以下石煤进行焙烧，收集进入到除尘系统的细尘和烧渣，与粗粒烧渣合并得到焙烧混合物。该过程一方面对入炉原料粒度要求高，增加入炉前磨矿能耗；另一方面，进入除尘系统中的细灰及烧渣量大，影响整体物料的焙烧效果，并且为这细粒级物料的收集带来不便。“含钒石煤原生矿提取五氧化二钒的焙烧方法”（CN101913652A）专利技术，将0.074~10mm的石煤同时加入到设有主、副流化床的沸腾炉内，控制主床鼓风强度大于副床，使得细粒级石煤进入到副床中进行二次焙烧。该方法能够改善细粒级石煤的焙烧效果，而主、副床单一的焙烧制度对不同粒级石煤的适应性不强。

综上所述，现有的针对石煤沸腾焙烧过程存在问题的处理方法，依然存在原料适应性差、处理过程复杂、焙烧料产率低、焙烧效率低及能源利用率低等问题。

技术实现要素：

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种原料适应性强、操作简单、焙烧产率高、焙烧效率高和能源利用率高的石煤一步沸腾焙烧的方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述沸腾焙烧方法所采用的设备为“用于石煤一步焙烧的沸腾炉”，其具体步骤是：

步骤一、将石煤破碎至粒径小于等于15mm，得石煤破碎料。打开第四风机，调节风口的风速为9~15m/s，同时将石煤破碎料由入料口给入炉体内，给入量为60~150kg/h；粒级为大于8mm且小于等于15mm占90%以上的石煤破碎料落入第一流化床，粒级为大于3mm且小于等于8mm占90%以上的石煤破碎料落入第二流化床，粒级为小于等于3mm占90%以上的石煤破碎料落入第三流化床。

步骤二、给料结束后，关闭第四风机；打开第一风机、第二风机和第三风机，调节第一风机、第二风机和第三风机的鼓风量至第一流化床、第二流化床和第三流化床内的石煤破碎料在沸腾状态下的料层厚度均为第一挡火墙高度的1/3~2/3。

步骤三、分别调节第一煤气烧嘴、第二煤气烧嘴和第三煤气烧嘴的煤气量，使第一流化床以9~10℃/s的升温速率、第二流化床以8~9℃/s的升温速率和第三流化床以7~8℃/s的升温速率同时升温至各自的预定焙烧温度，保温时间均为40~60秒；第一流化床、第二流化床和第三流化床的预定焙烧温度依次为950~1050℃，850~950℃和800~850℃。

步骤四、焙烧结束后同时关闭第一煤气烧嘴、第二煤气烧嘴和第三煤气烧嘴；再调节第一风机的鼓风量、第二风机的鼓风量和第三风机的鼓风量至第一流化床内的焙烧料、第二流化床内的焙烧料和第三流化床内的焙烧料依次从第一出料口、第二出料口和第三出料口排出，将第一出料口、第二出料口和第三出料口排出的焙烧料合并，得到石煤焙烧料。

所述“用于石煤一步焙烧的沸腾炉”的结构是：靠近炉体的底部从左向右依次设置有第一流化床、第二流化床和第三流化床，第一流化床和第二流化床由第一挡火墙隔开，第二流化床和第三流化床由第二挡火墙隔开，第一风室和第二风室由第一挡火墙隔开，第二风室和第三风室由第二挡火墙隔开，第一挡火墙与第二挡火墙将炉体左右两侧墙体内壁间的距离等分为三份。第一风室、第二风室和第三风室通过管道依次与第一风机、第二风机和第三风机连通，第一流化床、第二流化床和第三流化床均匀地布有风帽。

在炉体的后侧墙体从左向右依次均匀地设有第一煤气烧嘴、第二煤气烧嘴和第三煤气烧嘴，第一煤气烧嘴、第二煤气烧嘴和第三煤气烧嘴依次位于第一流化床、第二流化床和第三流化床的上方中间位置处，第一煤气烧嘴、第二煤气烧嘴和第三煤气烧嘴通过煤气管道外接煤气源。

在第一流化床、第二流化床和第三流化床的前侧依次设有第一溢流板、第二溢流板和第三溢流板，第一溢流板、第二溢流板和第三溢流板靠近炉体的前侧墙体；炉体的底部从左向右依次设有第一出料口、第二出料口和第三出料口，第一出料口、第二出料口和第三出料口依次位于第一溢流板、第二溢流板和第三溢流板与炉体的前侧墙体间。

炉体右侧墙的上部中间位置处设置有烟道；炉体左侧墙的上部设有风口，风口靠近炉体的后侧墙，风口通过风管与第四风机相通；靠近后侧墙的炉体顶部设有入料口，入料口位于第一流化床的正上方。入料口的中心延长线与风口的中心延长线相交。

所述第一挡火墙与第二挡火墙长度和高度相同，高度为炉体高度的4/8~5/8，长度为前侧墙和后侧墙内壁间的距离。

所述第一流化床长度为炉体的内壁长度8/10~9/10，宽度为炉体的内壁宽度8/30~9/30；第二流化床和第三流化床与第一流化床相同。

所述第一溢流板的高度为挡火墙高度的4/6~5/6，宽度与第一流化床的宽度相同；第二溢流板和第三溢流板与第一溢流板相同。

所述第一煤气烧嘴、第二煤气烧嘴和第三煤气烧嘴与炉体底部的垂直距离相同，所述距离为挡火墙高度的1/6~3/6。

所述风口与炉体顶部的垂直距离为炉体高度的3/24~4/24。

由于采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1.本发明通过调节入料速度及风口的侧向风风速，使得石煤按不同粒级分布于第一流化床、第二流化床和第三流化床内，实现石煤破碎料在沸腾炉内的一步分级，避免炉外筛分作业；细粒石煤破碎料无需炉外制粒，直接进行沸腾焙烧，工艺流程短，操作简单易行。

2.本发明在同一沸腾炉内，分别对第一流化床、第二流化床和第三流化床实行不同的鼓风制度和焙烧制度，强化沸腾焙烧对不同粒级石煤破碎料的适应性，粗粒级石煤破碎料采用高鼓风强度和高温焙烧，提高焙烧效率；细粒级石煤破碎料采用低鼓风强度和低温焙烧，减少焙烧料损失，在40~60秒内使石煤焙烧料的总产率达到86%以上，脱碳率达到80%以上，钒转化率达到90%以上。

3.本发明在同一沸腾炉内，对不同粒级的石煤破碎料分别实行不同的焙烧制度，能够有效降低焙烧过程能耗，提高能源利用效率。

因此，本发明具有原料适应性强、操作简单、焙烧料产率高、焙烧效率高及能源利用率高的特点。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是图1的A-A剖视示意图；

图3是图1的B-B剖视示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制：

实施例1

一种石煤一步沸腾焙烧的方法。所述沸腾焙烧方法所采用的设备为“用于石煤一步焙烧的沸腾炉”，所述“用于石煤一步焙烧的沸腾炉”的结构是：

如图1和图3所示，靠近炉体10的底部从左向右依次设置有第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14，第一流化床1和第二流化床2由第一挡火墙11隔开，第二流化床2和第三流化床14由第二挡火墙12隔开；如图1所示，第一风室17和第二风室16由第一挡火墙11隔开，第二风室16和第三风室15由第二挡火墙12隔开。如图1和图3所示，第一挡火墙11与第二挡火墙12将炉体10左右两侧墙体内壁间的距离等分为三份。第一风室17、第二风室16和第三风室15通过管道依次与第一风机22、第二风机23和第三风机24连通，第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14均匀地布有风帽3。

如图1所示，在炉体10的后侧墙体从左向右依次均匀地设有第一煤气烧嘴4、第二煤气烧嘴5和第三煤气烧嘴13，第一煤气烧嘴4、第二煤气烧嘴5和第三煤气烧嘴13依次位于第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14的上方中间位置处，第一煤气烧嘴4、第二煤气烧嘴5和第三煤气烧嘴13通过煤气管道外接煤气源。

如图1和图3所示，在第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14的前侧依次设有第一溢流板18、第二溢流板21和第三溢流板25，第一溢流板18、第二溢流板21和第三溢流板25靠近炉体10的前侧墙体。如图2和图3所示，炉体10的底部从左向右依次设有第一出料口19、第二出料口20和第三出料口26，第一出料口19、第二出料口20和第三出料口26依次位于第一溢流板18、第二溢流板21和第三溢流板25与炉体10的前侧墙体间。

如图1和图2所示，炉体10右侧墙的上部中间位置处设置有烟道9；炉体10左侧墙的上部设有风口7，风口7靠近炉体10的后侧墙，风口7通过风管与第四风机6相通；靠近后侧墙的炉体10顶部设有入料口8，入料口8位于第一流化床1的正上方。入料口8的中心延长线与风口7的中心延长线相交。

如图1、图2和图3所示，所述第一挡火墙11和第二挡火墙12长度和高度相同，高度为炉体10高度的8/16~9/16，长度为前侧墙和后侧墙内壁间的距离。

如图1、图2和图3所示，所述第一流化床1长度为炉体10的内壁长度16/20~17/20，宽度为炉体10的内壁宽度16/60~17/60；第二流化床2和第三流化床14与第一流化床1相同。

如图2和图3所示，所述第一溢流板18的高度为挡火墙高度的8/12~9/12，宽度与第一流化床1的宽度相同；第二溢流板21和第三溢流板25与第一溢流板18相同。

如图2和图3所示，所述第一煤气烧嘴4、第二煤气烧嘴5和第三煤气烧嘴13与炉体10底部的垂直距离相同，所述距离为挡火墙高度的1/6~2/6。

如图1所示，所述风口7与炉体10顶部的垂直距离为炉体10高度的6/48~7/48。

本实施例所述石煤一步沸腾焙烧的方法的具体步骤是：

步骤一、将石煤破碎至粒径小于等于15mm，得石煤破碎料。打开第四风机6，调节风口7的风速为9~12m/s，同时将石煤破碎料由入料口8给入炉体10内，给入量为60~110kg/h；粒级为大于8mm且小于等于15mm占90%以上的石煤破碎料落入第一流化床1，粒级为大于3mm且小于等于8mm占90%以上的石煤破碎料落入第二流化床2，粒级为小于等于3mm占90%以上的石煤破碎料落入第三流化床14。

步骤二、给料结束后，关闭第四风机6；打开第一风机22、第二风机23和第三风机24，调节第一风机22、第二风机23和第三风机24的鼓风量至第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14内的石煤破碎料在沸腾状态下的料层厚度均为第一挡火墙11高度的2/6~3/6。

步骤三、分别调节第一煤气烧嘴4、第二煤气烧嘴5和第三煤气烧嘴13的煤气量，使第一流化床1以9~10℃/s的升温速率、第二流化床2以8~9℃/s的升温速率和第三流化床14以7~8℃/s的升温速率同时升温至各自的预定焙烧温度，保温时间均为40~50秒；第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14的预定焙烧温度依次为950~1000℃，850~900℃和800~830℃。

步骤四、焙烧结束后同时关闭第一煤气烧嘴4、第二煤气烧嘴5和第三煤气烧嘴13；再调节第一风机22的鼓风量、第二风机23的鼓风量和第三风机24的鼓风量至第一流化床1内的焙烧料、第二流化床2内的焙烧料和第三流化床14内的焙烧料依次从第一出料口19、第二出料口20和第三出料口26排出，将第一出料口19、第二出料口20和第三出料口26排出的焙烧料合并，得到石煤焙烧料。

本实施例的焙烧产率为86%~91%，脱碳率为87%~93%，钒转化率为91%~95%。

实施例2

一种石煤一步沸腾焙烧的方法。本实施例采用的设备为“用于石煤一步焙烧的沸腾炉”，所述“用于石煤一步焙烧的沸腾炉”的结构除下述技术参数外，其余同实施例1：

所述第一挡火墙11和第二挡火墙12长度和高度相同，高度为炉体10高度的9/16~10/16；

所述第一流化床1长度为炉体10的内壁长度17/20~18/20，宽度为炉体10的内壁宽度17/60~18/60；

所述第一溢流板18的高度为挡火墙高度的9/12~10/12；

所述第一煤气烧嘴4、第二煤气烧嘴5和第三煤气烧嘴13与炉体10底部的垂直距离相同，所述距离为挡火墙高度的2/6~3/6；

所述风口7与炉体10顶部的垂直距离为炉体10高度的7/48~8/48。

本实施例所述石煤一步沸腾焙烧的方法除下述技术参数外，其余同实施例1：

调节风口7的风速为12~15m/s，同时将石煤破碎料由入料口8给入炉体10内，给入量为100~150kg/h；

调节第一风机22、第二风机23和第三风机24的鼓风量至第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14内的石煤破碎料在沸腾状态下的料层厚度均为第一挡火墙11高度的3/6~4/6。

保温时间均为50~60秒；第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14的预定焙烧温度依次为1000~1050℃，900~950℃和820~850℃。

本实施例的焙烧产率为88%~93%，脱碳率为82%~92%，钒转化率为90%~93%。

本具体实施方法与现有技术比较具有如下积极效果：

1.本具体实施方法通过调节入料速度及风口7的侧向风风速，使得石煤破碎料按不同粒级分布于第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14内，实现石煤破碎料在沸腾炉内的一步分级，避免炉外筛分作业；细粒石煤破碎料无需炉外制粒，直接进行沸腾焙烧，工艺流程短，操作简单易行。

2.本具体实施方法在同一沸腾炉内，分别对第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14实行不同的鼓风制度和焙烧制度，强化沸腾焙烧对不同粒级石煤破碎料的适应性，粗粒级石煤破碎料采用高鼓风强度和高温焙烧，提高焙烧效率；细粒级石煤破碎料采用低鼓风强度和低温焙烧，减少焙烧料损失，在40~60秒内使石煤焙烧料的总产率达到86%以上，脱碳率达到80%以上，钒转化率达到90%以上。

3.本具体实施方法在同一沸腾炉内，对不同粒级的石煤破碎料分别实行不同的焙烧制度，能够有效降低焙烧过程能耗，提高能源利用效率。

因此，本具体实施方法具有原料适应性强、操作简单、焙烧料产率高、焙烧效率高及能源利用率高的特点。