干法离心粒化法制备钒渣粉末的制作方法

本发明涉及冶金工程技术领域,尤其涉及一种干法离心粒化法制备钒渣粉末。

背景技术：

钒是一种重要战略价值元素，被称为“现代工业的味精”。它具有质地坚硬，熔点高，无磁性，韧性好等优点，广泛应用于钢铁工业、化学工业、航空航天工业、轻纺工业和医学等领域。钒在自然界中主要赋存在钒铁磁铁矿中，我国攀枝花地区拥有丰富的钒钛磁铁矿资源。而从钒铁磁铁矿中回收钒资源的常用工艺是还原钒铁磁铁矿获得含钒铁水，接着含钒铁水中的钒氧化进入渣中，之后从钒渣中提取V₂O₅。

目前，以钒渣为原料的提钒工艺中，主要采用焙烧—浸出工艺。具体流程为：先将钒渣与钠盐(碳酸钠、氯化钠或部分硫酸钠)混合，在回转窑或多膛炉内进行氧化钠化焙烧，其目的是通过氧化焙烧，使钒渣中的三价钒氧化物转化为五价钒氧化物，生成可溶性钒酸钠。熟料经浸出得到钒酸钠溶液，然后用硫酸酸化得到沉淀物五氧化二钒或同时加人氨盐(酸性氨盐沉淀法)得到多钒酸氨。其中焙烧是决定钒转化率、收得率和V₂O₅生产成本的关键环节。

影响焙烧转化率的因素有含钒原料的物相结构、钒原料中有害组分的数量、附加剂的种类、焙烧温度、原料粒度等。其中钒渣的粒度对钒的回收率有很大的影响，它提高了钒渣的比表面积，保证钒渣在氧化焙烧过程中能充分氧化。攀钢吴封等人通过实验验证，随着钒渣粒度的减小，焙烧钒转化率升高。钒渣焙烧时应有合适的粒度范围，生产中对钒渣粒度给定了范围(粒度小于120um≥78％)。

攀钢转炉钒渣目前采取的冷却方式是钒渣装在渣罐中随罐自然冷却15～25h后进行破碎处理，不仅生产流程较长，钒渣的热量也完全没有回收利用。首先将大块钒渣利用破碎机破碎，然后用球磨机粉碎成钒渣粉末。传统的钒渣处理流程如图1所示。钒渣磨细有利于可溶钒的转化，然而由于钒渣中致密的钒铁尖晶石结构，钒渣非常坚硬，磨矿工序能量消耗大，生产成本较高。另外，根据企业现场的生产实践，转炉钒渣的出渣温度1350℃～1400℃，蕴含大量显热，具有较高的回收利用价值。

因此，寻找一种能耗低，同时能够回收部分热量的钒渣粉末的制备工艺，对企业减少资源消耗，提高能源效率意义非凡，同时也符合国家“节能减排，绿色发展”的战略要求。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种能耗低，同时还能回收部分热量的钒渣粉末的制备工艺。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：干法离心粒化法制备钒渣粉末，包括如下步骤：

S1：对熔融状态转炉钒渣进行离心得到高温钒渣颗粒；

S2：对所述S1得到的高温钒渣颗粒采用室温空气进行换热，收集换热后的钒渣颗粒，并收集换热后的热空气；

S3：对所述S2得到的换热后的钒渣颗粒进行研磨，得到的钒渣粉末。

作为优化，所述S1中熔融状态转炉钒渣经中间包流到高速旋转的粒化器，在离心力的作用下，熔融状态转炉钒渣飞溅、分裂成熔滴，熔滴在飞行过程中逐渐冷却、凝固，得到高温钒渣颗粒。

作为优化，所述S1中熔融状态转炉钒渣的温度1350℃～1400℃。

作为优化，所述S1中得到高温钒渣颗粒温度600℃～900℃。

作为优化，所述S1中得到高温钒渣颗粒平均粒径为0.5～3mm。

作为优化，所述S2中将S1得到的高温钒渣颗粒进入与粒化器一体的流化床，进行换热，由风机提供的室温空气经流化床与所述高温钒渣颗粒换热，然后进入粒化器再次换热，最后收集粒化炉上部的热空气。

作为优化，所述S2中风机提供的室温空气温度为25℃。

作为优化，所述S2中在粒化炉上部收集到的热空气温度高于600℃。

作为优化，所述S3对所述S2得到的换热后的钒渣颗粒经球磨机球磨，得到粒径为74um～120um的钒渣粉末。

相对于现有技术，本发明至少具有如下优点：

1.攀钢转炉钒渣目前采取的冷却方式是钒渣装在渣罐中随罐自然冷却15～25h后进行破碎处理，生产流程较长，生产效率低下。采用干法离心粒化工艺，处理量大，熔融钒渣可以迅速分裂、凝固成钒渣颗粒，大大提高了生产效率。

2.钒渣非常坚硬，直接用破碎机进行破碎，能量消耗大，且破碎设备的使用寿命很低。利用破碎机破碎大块钒渣，需不同规格的破碎机对钒渣进行依次破碎，耗时长，生产效率低；干法离心粒化法直接将熔融状态转炉钒渣粒化成粒径为0.5～3mm的钒渣颗粒，取代传统的大块钒渣破碎机破碎工序，不但能够得到尺寸更加细小的渣粒，缩短了生产流程，大大提高了生产效率，同时能够大大降低能耗。

3.攀钢转炉钒渣目前采取的冷却方式是钒渣装在渣罐中随罐自然冷却15～25h后进行破碎处理，钒渣的热量也完全没有回收利用。采用干法离心粒化工艺，由风机提供的室温空气经流化床与高温钒渣颗粒换热，然后进入上部粒化炉再次换热，在粒化炉上部收集到的热空气温度高于600℃，回收了部分钒渣热量。收集到温度为600℃以上的热空气可以用于余热发电，也可以通过换热器进行换热回收热量，具有很高的回收利用价值。

4.干法离心粒化得到粒径小于0.5～3mm的钒渣颗粒，经球磨机破碎易得到粒径74um～120um的钒渣粉末。与传统制备钒渣粉末流程中，破碎机得到的渣块进行球磨相比，能耗降低。

附图说明

图1为传统制备钒渣粉末。

图2为本发明干法离心粒化法制备钒渣粉末的过程图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明。

参见图2，干法离心粒化法制备钒渣粉末，包括如下步骤：

S1：对熔融状态转炉钒渣进行离心得到高温钒渣颗粒；具体地，熔融状态转炉钒渣经中间包流到高速旋转的粒化器，在离心力的作用下，熔融状态转炉钒渣飞溅、分裂成熔滴，熔滴在飞行过程中逐渐冷却、凝固，得到高温钒渣颗粒。

作为优化，根据企业现场的生产实践，熔融状态转炉钒渣的温度1350℃～1400℃。蕴含大量显热，具有较高的回收利用价值。所述S1中得到高温钒渣颗粒温度600℃～900℃。钒渣颗粒温度600℃～900℃，颗粒之间不会发生粘结，因此无需增加破碎工序。

所述S1中得到高温钒渣颗粒粒径0.5～3mm。

S2：对所述S1得到的高温钒渣颗粒采用室温空气进行换热，收集换热后的钒渣颗粒，并收集换热后的热空气；具体地，将S1得到的高温钒渣颗粒进入与粒化器一体的流化床，进行换热，由风机提供的室温空气经流化床与所述高温钒渣颗粒换热，然后进入粒化器再次换热，最后收集粒化炉上部的热空气。

作为优化，所述S2中风机提供的室温空气温度为25℃。

所述S2中在粒化炉上部收集到的热空气温度高于600℃。收集到的温度为600℃以上的热空气可以用于余热发电，也可以通过换热器进行换热回收热量，具有很高的回收利用价值。

S3：对所述S2得到的换热后的钒渣颗粒进行研磨，得到的钒渣粉末；具体地，对所述S2得到的换热后的钒渣颗粒经球磨机球磨，得到粒径为74um～120um的钒渣粉末。随着钒渣粒度的减小，焙烧钒转化率升高。钒渣焙烧时应有合适的粒度范围，生产中对钒渣粒度给定了范围(粒度小于120um≥78％)。

干法粒化技术，不管是应用在炉渣还是金属熔体方面，目前仍停留在实验室阶段，还没有实现大规模工业化生产，发明人经过不断的实验的和数据，创造性的将其应用到了制备钒渣粉末。破碎机用途广泛，所有的钢铁企业都有不同规格的破碎机，无需再投资其它设备。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳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当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。