一种提钒系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种提钒系统，包括还原反应器和熔分电炉，还原反应器具有用于加入含钒原料球团与还原剂粉料的原料入口及用于排出金属化含钒料的排料口；熔分电炉具有用于加入金属化含钒料的进料口。本实用新型采用包含还原?熔分步骤的工艺进行提钒操作，工艺流程短、步骤简单，工艺能耗及生产成本较低，占地面积小，可大规模工业化生产。
【专利说明】
一种提钒系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种提钒系统。
【背景技术】
[0002] 目前，用于制取含钒料的提钒工艺，获得的含钒料中钒通常与其他有价金属元素 共存，影响含银料的品质，或者由于工艺自身特点及工艺参数问题，致使银进入金属恪体， 使制取含钒料的流程复杂化，成本增加，钒收得率显著降低，同时得到的金属化熔体杂质含 量高，经济效益不佳。
[0003] 这些现有的提钒工艺的部分缺点是：（1)含钒料的收得率低，只有70~80% ;(2)流 程长，生产工艺复杂；（3)经济效益不佳，部分难以规模化、工业化生产。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型实施例提供一种提钒系统，至少可解决现有技术的部分缺陷。
[0005] 本实用新型实施例涉及一种提钒系统，包括：
[0006] 还原反应器，其具有用于加入含钒原料球团与还原剂粉料的原料入口及用于排出 金属化含钒料的排料口；
[0007] 熔分电炉，其具有用于加入所述金属化含钒料的进料口。
[0008] 作为实施例之一，所述还原反应器为竖炉。
[0009] 作为实施例之一，所述竖炉包括一燃烧室和至少一个还原室，各所述还原室均竖 直穿设于所述燃烧室上，所述燃烧室将各所述还原室的上部围设于其内；各所述还原室顶 部均设有所述原料入口，各所述还原室底部均设有所述排料口。
[0010] 作为实施例之一，所述燃烧室炉墙沿周向设有多个烧嘴，各所述烧嘴均通过煤气 总管及助燃空气总管供气;各所述还原室上均设有煤气出口，各所述煤气出口均位于所述 燃烧室上方，各所述煤气出口均通过煤气支管与所述煤气总管连通。
[0011] 作为实施例之一，各所述煤气支管均连接至煤气除尘器，所述煤气除尘器的出口 端与所述煤气总管连接。
[0012] 作为实施例之一，所述还原室下部炉墙耐火材料的导热系数较上部炉墙耐火材料 的导热系数低。
[0013] 作为实施例之一，各所述还原室的水平截面呈圆形或方形。
[0014] 作为实施例之一，所述提钒系统包括用于配制所述含钒原料球团的配料机构;所 述燃烧室设有废气出口，所述废气出口通过废气管道连接至所述配料机构对所述含钒原料 球团进行干燥预热。
[0015] 作为实施例之一，所述还原反应器与所述熔分电炉通过运输机构衔接，所述运输 机构将所述还原反应器排出的热态金属化含钒料导入至所述电炉内。
[0016] 本实用新型实施例至少实现了如下有益效果:本实用新型采用包含还原-熔分步 骤的工艺进行提钒操作，工艺流程短、步骤简单，工艺能耗及生产成本较低，占地面积小，可 大规模工业化生产。还原反应得到的金属化含钒料金属化率可高达90%以上，熔分后可得 到高纯铁水和高含钒量的熔渣，钒回收率可达90%以上，即获得的铁水纯度及含钒产品的 品极都较高，经济效益可观。
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0018] 图1为实施例一提供的提钒系统的结构示意图；
[0019] 图2为实施例二提供的竖炉的主视结构示意图；
[0020] 图3为实施例二提供的竖炉的俯视结构示意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提 下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0022] 实施例一
[0023] 如图1，本实用新型实施例涉及一种提钒系统，包括：
[0024] 还原反应器3,其具有用于加入含钒原料球团1与还原剂粉料2的原料入口及用于 排出金属化含钒料4的排料口；
[0025] 熔分电炉5,其具有用于加入所述金属化含钒料4的进料口。金属化含钒料4进入电 炉5内熔分处理后，得到高纯铁水6和高含钒量的熔渣7,排出电炉后，高纯铁水6可铸锭，恪 渣7则用于提钒。
[0026] 其中，上述还原反应器3优选为采用竖炉3，进料和排料操作方便，可持续生产。对 于还原反应器3与电炉5之间的衔接，即金属化含钒料4由还原反应器3供给至电炉5的过程， 可以为冷态供给或热态供给，优选为热态供给，可缩短工艺流程且节约能源，提高工艺处理 效率。上述热态供给过程通过运输机构实现，该运输机构将所述还原反应器3排出的热态金 属化含银料4导入至所述电炉5内。该运输机构采用耐高温(400~600°C)的物料运输装置。
[0027] 如图1，在还原反应器3的排料口下方设有筛分机构（可采用常用的筛分设备），用 于将排出的金属化含钒料4与灰分进行筛分，筛上物即为上述金属化含钒料4。可进一步设 置储料仓和加料仓，储料仓设于上述筛分机构旁，用于储存获得的金属化含钒料4，加料仓 设于电炉5加料口上方，储存运输过来的金属化含钒料4或将金属化含钒料4送入电炉5内。
[0028] 实施例二
[0029] 本实用新型实施例涉及一种提钒系统，该系统的结构与实施例一中相同，具体不 再赘述，其中，本实施例所采用的还原反应器3为竖炉3。上述竖炉3优选为采用隔焰加热的 竖炉3,即还原室与燃烧室分开独立设置，隔焰加热可保证还原室内还原气体分布均匀，还 原过程可控度高，有效提高还原反应效率。
[0030] 如图2-图3,本实施例中，提供一种隔焰加热的竖炉3,包括一燃烧室302和至少一 个还原室301，各所述还原室301均竖直穿设于所述燃烧室302上，所述燃烧室302将各所述 还原室301的上部围设于其内；各所述还原室301顶部均设有加料口，用于加入含钒原料球 团1，各所述还原室301底部均设有排料口。
[0031] 各所述还原室301的水平截面呈圆形或方形，优选为圆形，以提高还原室301内沿 径向各区域的温度均匀性，从而提高还原反应的均匀性。所述燃烧室302炉墙沿周向设有多 个烧嘴303，各所述烧嘴303均通过煤气总管305及助燃空气总管306供气，通过燃烧室302内 煤气燃烧产生热量为各还原室301提供直接还原反应所需热量;为保证各还原室301内还原 反应进行的均匀性，以保证产品的品质均匀性，各还原室301在燃烧室302内成阵列布置，当 然，可根据各还原室301内反应进行的程度控制各还原室301的排料速度，如靠近燃烧室302 炉墙的各还原室301的排料速度可较位于燃烧室302中部区域的还原室301的排料速度快。 [0032]各所述还原室301上均设有煤气出口，各所述煤气出口均位于所述燃烧室302上 方;作为优选，各所述煤气出口均通过煤气支管与所述煤气总管305连通，将各还原室301产 生的煤气引入至燃烧室302内燃烧，为后续直接还原反应提供热量。进一步地，各所述煤气 支管均连接至煤气除尘器，所述煤气除尘器的出口端与所述煤气总管305连接，即对还原室 301内引出的煤气进行除尘后再送入至燃烧室302内燃烧，可提高燃烧效果，保证燃烧室302 烧嘴303的使用寿命;煤气除尘器采用现有的除尘器即可，如旋风除尘器等。
[0033]所述还原室301下部炉墙耐火材料的导热系数较上部炉墙耐火材料的导热系数 低；即还原室301上部炉墙采用热传导性能好的耐火材料砌筑，以提高燃烧室302与还原室 301之间的传热效果，提高还原反应速度，还原室301下部炉墙采用普通的耐火材料砌筑，对 还原反应后的球团进行保温缓冷。
[0034] 进一步地，所述提钒系统包括用于配制所述含钒原料球团1的配料机构，该配料机 构包括用于制取含钒原料球团1的制粒机构和用于对含钒原料球团1进行干燥的干燥机构。 所述燃烧室302设有废气出口，所述废气出口通过废气管道连接至上述干燥机构对所述含 钒原料球团1进行干燥预热，达到节约能源的效果。
[0035] 实施例三
[0036] 如图1，本实用新型实施例涉及一种提钒方法，主要包括还原与熔分步骤，具体为：
[0037] 步骤一、将包含有含钒原料及还原剂粉料2的混合物料装入还原反应器3内进行反 应，经高温长时间反应得到金属化含钒料4。其中，反应温度在1000~1066°C范围内，以控制 含隹凡原料中非银金属组分参与还原反应率>90%，且含银组分参与还原反应率〈10% ;反应 时间10~18h。上述反应温度的进一步优选范围为1050~1055°C，可保证含钒组分参与反应 率〈1%〇
[0038]步骤二、将金属化含钒料4送至电炉5内进行熔分处理，得到铁水6和含钒熔渣7，含 钒熔渣7用于提钒。其中，优选为在弱氧化性气氛的电炉5内进行熔分处理，以避免步骤一中 经还原反应得到的金属重新被氧化。由于步骤一中含钒原料中非钒金属组分参与还原反应 率>90%，且含钒组分参与还原反应率〈10 %，因此，经熔分处理后，可获得高纯铁水6，铁水6 中铁元素的含量可达99.5 %以上，最优可达99.9 %，而钒的回收率可达90 %以上，最优钒回 收率可达99%以上。
[0039]接续上述提f凡方法，对于步骤一与步骤二之间的衔接，即金属化含f凡料4由还原反 应器3供给至电炉5的过程，可以为冷态供给或热态供给，优选为热态供给，可缩短工艺流程 且节约能源，提高工艺处理效率。上述金属化含钒料4热态供给的供给温度在400~600°C。
[0040 ]接续上述提f凡方法，步骤一中，所述混合物料由含f凡原料球团1和还原剂粉料2组 成，即将含钒原料球团1与还原剂粉料2混匀后加入上述还原反应器3内。其中，还原剂粉料2 的配比为30~70wt%，即还原剂粉料2在混合物料中所占的重量百分比在30~70%，上述还 原剂粉料2采用基质为碳的粉料，其中碳含量在60~85wt%。上述含钒原料球团1的制备过 程为:将含钒原料配加粘结剂混匀造粒得到原料球团1，其中，粘结剂的配比为1~3wt%，并 对原料球团1进行干燥。当然，上述混合物料也可采用含钒原料与还原剂粉料2混匀后添加 粘结剂造粒。
[0041 ]本实施例中所采用的含钒原料优选为采用高钒料，该高钒料包括0.78~0.95wt % 的V2〇5、56~67wt% 的 Fe2〇3且 TFe 在60 ~65wt%，余量由 11〇2、51〇2、厶12〇3丄3〇、]\%0、(：、？、5等 组成。
[0042] 实施例四
[0043] 本实施例对上述提f凡方法进行进一步说明。
[0044] 本实施例中，进行了不同还原参数下的还原-熔分操作以进行提钒的实验。其中， 实验条件如下：
[0045] 采用的含钒原料均为高钒料，该高钒料包括:0 · 8~0 · 9wt %的V2〇5，60~66wt %的 Fe2〇3,25~28wt%的FeO，TFe在60~65wt%，2.9~3.6wt%的Ti〇2,4.01 ~4.82wt%的Si〇2， 2 · 11~2 · 59wt %的A12〇3，余量包括CaO、MgO、C、P、S等微量组分；
[0046] 还原剂粉料2在混合物料中所占的重量百分比均在50 %左右；
[0047] 还原反应器3均采用实施例二中所提供的隔焰加热的竖炉3。
[0048] 下表1示出了不同还原温度及不同还原时间下还原反应所获得的金属化含钒料4 (即上述提钒方法中步骤一所获得的金属化含钒料4)的金属化率：
[0049] 表1直接还原反应参数及还原结果表
[0051]下表2示出了上述还原反应所获得的金属化含钒料4熔分后得到的铁水6的成分： [0052]表2铁水成分检测表
[0054] 下表3示出了上述还原反应所获得的金属化含钒料4熔分后钒元素在熔渣7与铁水 6中的分布情况：
[0055] 表3钒元素在熔渣与铁水中的分布情况表
[0056]
[0058]由上述表1可以看出，延长还原时间和提高还原温度均能提高还原产物的金属化 率。对比6#和7#的实验数据，在还原温度相同、仅延长还原时间1.5h的情况下，还原产物金 属化率提高5%左右。对比6#、7#和16#的实验数据，在还原时间基本相同、还原温度提高100 °C的情况下，还原产物金属化率显著提高，16#相比于6#还原产物金属化率提高9 %左右。可 见，还原温度对还原产物金属化率的提高作用更为显著。
[0059]由上述表2可以看出，熔分后得到的铁水6成分纯度都较高，铁含量基本在99 %以 上，P、s含量均较低，是制备高纯铁块的优质原料。得到的铁水6纯度高主要是因为基于上述 隔焰加热的煤基竖炉3进行还原处理，在还原温度控制在1000~1066 °C范围内条件下，可有 效还原铁，同时抑制3^11、0&、1%^1、11、￥、(>、8等的还原，使得熔分后铁水6中的杂质含量 较低;其中，以将还原温度控制在1050~1055 °C时的处理效果更佳。
[0060] 由上表3可以看出，随还原温度的提高和还原时间的延长，熔分后钒在铁水6中的 分布逐渐增多，原因是提高还原温度、延长还原时间时，部分钒在还原过程中被还原，而铁、 钒性质相似，在后续熔分过程中钒进入铁水6中。同时可以看出，1050°C (实验编号6#)是钒 还原与否的临界条件;还原温度对钒的还原作用显著，温度超过1050°C时，将使含钒原料 (高钒料）中的钒大量被还原，继续提高还原温度，可使含钒原料中钒全部被还原;延长还原 时间对钒的还原有一定的促进作用，但促进作用不显著。
[0061] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型， 凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实 用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种提钒系统，其特征在于，包括： 还原反应器，其具有用于加入含钒原料球团与还原剂粉料的原料入口及用于排出金属 化含钒料的排料口； 熔分电炉，其具有用于加入所述金属化含钒料的进料口。2. 根据权利要求1所述的提钒系统，其特征在于:所述还原反应器为竖炉。3. 根据权利要求2所述的提钒系统，其特征在于:所述竖炉包括一燃烧室和至少一个还 原室，各所述还原室均竖直穿设于所述燃烧室上，所述燃烧室将各所述还原室的上部围设 于其内；各所述还原室顶部均设有所述原料入口，各所述还原室底部均设有所述排料口。4. 根据权利要求3所述的提钒系统，其特征在于：所述燃烧室炉墙沿周向设有多个烧 嘴，各所述烧嘴均通过煤气总管及助燃空气总管供气;各所述还原室上均设有煤气出口，各 所述煤气出口均位于所述燃烧室上方，各所述煤气出口均通过煤气支管与所述煤气总管连 通。5. 根据权利要求4所述的提钒系统，其特征在于：各所述煤气支管均连接至煤气除尘 器，所述煤气除尘器的出口端与所述煤气总管连接。6. 根据权利要求3所述的提钒系统，其特征在于:所述还原室下部炉墙耐火材料的导热 系数较上部炉墙耐火材料的导热系数低。7. 根据权利要求3所述的提钒系统，其特征在于:各所述还原室的水平截面呈圆形或方 形。8. 根据权利要求3或4所述的提钒系统，其特征在于:所述提钒系统包括用于配制所述 含钒原料球团的配料机构;所述燃烧室设有废气出口，所述废气出口通过废气管道连接至 所述配料机构对所述含钒原料球团进行干燥预热。9. 根据权利要求1至3中任一项所述的提钒系统，其特征在于:所述还原反应器与所述 熔分电炉通过运输机构衔接，所述运输机构将所述还原反应器排出的热态金属化含钒料导 入至所述电炉内。
【文档编号】C22B34/22GK205590770SQ201620357825
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】李菊艳, 唐恩, 周强, 秦涔, 范小刚, 王君, 夏锋
【申请人】中冶南方工程技术有限公司