一种石煤提钒水蒸汽炭化预处理系统的制作方法

本实用新型涉及湿法冶金提钒技术，尤其是一种石煤提钒水蒸汽炭化预处理系统。

背景技术：

钒是一种重要的战略物质，具有良好的合金和催化性能，在化工、汽车、电子、国防、航空等领域有着广泛的用途。在我国，钒主要是从含钒石煤或钒钛磁铁矿中提炼出来的，提钒的方法主要是在含钒石煤中掺入各种添加剂如食盐、碳酸钠、石灰（碳酸钙）、氢氧化钠等其中的一种或多种进行钠化焙烧、钙化焙烧、复合添加剂焙烧预处理，然后采取稀硫酸或水浸取，但是这些方法在焙烧过程中会产生大量有害气体，污染环境，屡屡受到环保部门的限制。另外，焙烧过程中要使用各种大型窑炉如立窑、平窑、旋转窑、隧道窑等，投资比较大。为了避免矿石焙烧产生的废气污染，有不少专利技术公开了直接用硫酸浸取含钒石煤中的钒，在此类专利技术中，钒的浸取率只有60～74%之间，难以提高，资源得不到充分利用。因此，摸索提钒技术，寻找环境友好型的提钒技术，特别是含钒石煤的预处理方法，一直受到广大研究工作者的关注。本团队在多年的生产摸索中，发现含钒石煤原料中掺入一定比例的浓硫酸，在100℃的温度以上，并在引发剂的作用下，含钒石煤会发生炭化，释放出大量的热，有助于后续工序提取矿石中的钒，能显著提高矿石中钒的浸取率。

技术实现要素：

针对现有技术方法不足，结合含钒石煤炭化法技术的要求，本实用新型提供了一种石煤提钒水蒸汽炭化预处理系统，充分利用浓硫酸在炭化过程中自身释放的巨大热量，以及水蒸汽提供的外源热能，维持炭化系统温度在150～200℃范围，将含钒石煤原料中的有机物充分炭化，同时将矿物晶格中的钒裸露出来，有利于后续工艺提取钒。经过实例检验，所得炭化渣，用水能浸取90%以上的钒，浸取率高，能实现了石煤提钒的不焙烧、无废气产生、环境友好型的预处理方法。

一种石煤提钒水蒸汽炭化预处理系统，包括水蒸汽炭化室、液压推进系统、料斗车、轨道、水蒸汽喷入系统、蒸汽排出管道、温度监控装置、排水设施等。

一种石煤提钒水蒸汽炭化预处理系统，结构如图1、图2、图3所示，包括液压推进装置1、水蒸汽炭化室2、料斗车3、轨道4、车轮5、水蒸汽喷入装置6、水蒸汽排出装置7、排水沟8、入口端密封门9、出口端密封门10、温度监控装置11（图中未标出）。其特征是将需要炭化的含钒石煤加入炭化剂后置于料斗车中，通过液压推进装置推入水蒸汽炭化室，喷入300℃的水蒸汽，维持炭化室的温度在150～200℃范围，经过48～72小时炭化后，获得易于浸取钒的炭化渣。

优选的，在上述石煤提钒水蒸汽炭化预处理系统的技术方案中，所述的水蒸汽炭化室，墙体为砖混结构，炭化室顶部为平顶，并有隔热层；整个水蒸汽炭化室为封闭系统，并在入口端和出口端两处均设置自动密封门，便于料斗车的进出，密封门由自动控制单元进行操作。

优选的，在上述石煤提钒水蒸汽炭化预处理系统的技术方案中，水蒸汽炭化室长11米，宽 4米，高2.5米，也可以根据生产规模，将炭化室修建至60～150米，增加料斗车的数量。

优选的，在上述石煤提钒水蒸汽炭化预处理系统的技术方案中，300℃水蒸汽由旁边制药公司提供，由水蒸汽喷入装置导入炭化室内，喷入管由φ32无缝钢管组装而成，另外设置有水蒸汽排出装置，由管道和阀门构成。

优选的，在上述石煤提钒水蒸汽炭化预处理系统的技术方案中，温度监控装置由铂铑热电偶组成，对水蒸汽炭化室的温度进行调节。

优选的，在上述石煤提钒水蒸汽炭化预处理系统的技术方案中，炭化室中平行修建有两对轨道，轨道平行地延伸出水蒸汽炭化室，前端与液压推动装置相连，后端与浸取搅拌池相连。

优选的，在上述石煤提钒水蒸汽炭化预处理系统的技术方案中，在水蒸汽炭化室中内置料斗车，形状类似于窑车，料斗车底部安装有4个车轮，底盘为槽钢框架，上面固定长方形箱体料斗，长1.2米、宽1.0米、高1.2米，均由0.5cm不锈钢板焊接而成，无盖，可承载2.5～3.0吨原料，料斗车装配在轨道上滑行。

优选的，在上述石煤提钒水蒸汽炭化预处理系统的技术方案中，液压推进装置由驱动电机、液压油缸和液压推杆构成，为现有成熟技术，不再赘述。

本实用新型的有益效果是：整个设施投资少、易于操作、使用方便。该水蒸汽炭化预处理系统可控制炭化温度、炭化时间、根据生产规模可延长或缩短炭化室的长度。含钒石煤掺入20～40%的炭化剂(浓硫酸)、0.2～0.5%的引发剂、8～15%水，在150～200℃温度下炭化48～72小时，用水浸取炭化渣中的钒，钒的浸取率91～95%之间%，比其他方法的浸取率大大提高，充分提高了矿源的利用率。浸取液后续生产工艺操作按照常规冶金方法处理，便可以得到纯净的五氧化二钒产品。整个系统设施不产生废气，避免了生产过程中对环境的污染。

附图说明

图1 为石煤提钒恒温炭化预处理系统组成部件等轴示意图；

图2 为石煤提钒恒温炭化预处理系统前视图；

图3 为石煤提钒恒温炭化预处理系统右视图；

图中标号： 1、液压推动装置，2、水蒸汽炭化室，3、料斗车，4、轨道，5、车轮，6、水蒸汽喷入装置，7、水蒸汽排出装置，8、排水沟，9、入口端密封门，10、出口端密封门，11、温度监控装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但应理解，这些附图和说明仅仅是出于解释和说明的目的，不以任何方式构成对本实用新型的限制，基于本实用新型教导所作的任何变更可改进，均属于本实用新型的保护范围。

本实用新型使用时，将含钒石煤粉碎到100～150目，按含钒石煤质量的20～40%计量加入炭化剂（浓硫酸）、0.2～0.5%引发剂、8～15%自来水；在搅拌机中搅拌混匀后，用皮带传输装置送入长方形箱式料斗车3中，料斗车3装满后，用液压推动装置1将料斗车3，经入口端密封门9推入水蒸汽炭化室2中；由水蒸汽喷入装置6向炭化室2喷入300℃水蒸汽，保持炭化室2温度在150～200℃，放置48～72小时后，由液压推动系统1将料斗车3，经出口端密封门10推出。将炭化渣倾于搅拌浸取池，按炭化渣与水的质量比为1：2的方式加入自来水，浸取钒二次；压滤、收集浸出液，滤液为墨绿色的溶液，为浸出的V⁴⁺颜色；将浸出液按常规冶金方法处理，即可得到产品五氧化二钒。

本实用新型的温度调节是由水蒸汽排出装置7和温度监控装置11进行的控制，炭化室冷凝水可经排水沟8排出。

根据本实用新型，通过原矿与浸取尾渣中V₂O₅含量的检测化验，可计算出含钒石煤中V₂O₅的浸出率。经过一年多的操作，含钒石煤经本实用新型技术方案炭化预处理后，钒的浸取率在91-95%。该系统操作简单，易于控制，钒的浸取率高。

实例1。

将含钒石煤原料粉碎到120目，按石煤质量加入30%炭化剂（浓硫酸）、0.3%引发剂、12%自来水；在搅拌机中搅拌混匀后，用皮带传输装置送入长方形箱式料斗车3中，大约3吨，用液压推动装置1将料斗车3，经入口端密封门9推入水蒸汽炭化室2中，炭化室设置100米，连续推入90部料斗车3，关闭入口端密封门9；由水蒸汽喷入装置6向炭化室2喷入300℃水蒸汽，通过温度监控装置11保持炭化室2温度在180℃，放置70小时后，打开出口端密封门10，关闭水蒸汽导入阀门6；由液压推动系统1将料斗车3，经出口端密封门10推出。将炭化渣倾于搅拌浸取池，按炭化渣与水的质量比为1：2的方式加入自来水，浸取钒；压滤、收集浸出液，滤液为墨绿色的溶液，为浸出的V⁴⁺颜色；将浸出液按常规冶金方法处理，即可得到产品五氧化二钒（V₂O₅）。

实例2。

将含钒石煤粉碎到150目，按含钒石煤质量加入40%炭化剂（浓硫酸）、0.2%引发剂、10%自来水；在搅拌机中搅拌混匀后，用皮带传输装置送入长方形箱式料斗车3中，大约3吨，用液压推动装置1将料斗车3，经入口端密封门9推入水蒸汽炭化室2中，炭化室设置60米，连续推入50部料斗车3，关闭入口端密封门9；由水蒸汽喷入装置6向炭化室2喷入300℃水蒸汽，通过温度监控装置11保持炭化室2温度在150℃，放置60小时后，由液压推动系统1将料斗车3，经出口端密封门10推出。将炭化渣倾于搅拌浸取池，按炭化渣与水的质量比为1：2的方式加入自来水，浸取钒；压滤、收集浸出液，滤液为墨绿色的溶液，为浸出的V⁴⁺颜色；将浸出液按常规冶金方法处理，即可得到产品五氧化二钒（V₂O₅）。