专利名称：环保型钠化法提钒工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种环保型钠化法提取五氧化二钒的工艺。
背景技术：
钒是一种重要的有色金属，钒及其合金被广泛应用于冶金、石油化工、国防工业等领域。钠化法提钒由于投资小，工艺简单，钒的回收率较高，是现有国内钒厂普遍采用的一种提钒方法。但是、目前钠化法提钒由于采用氯化钠作为焙烧添加剂，以平窑作为焙烧炉， 所以在焙烧过程中会因氯化钠的分解而产生氯气，氯气在无处理排入大气时又会和空气中的水汽反应生成盐酸，盐酸密度比空气大，会沉降止地面，造成严重污染，烧死附近草木，严重时造成人畜伤害。焙烧料浸出后现有大多离子树脂交换提钒，由于离子树脂只吸附偏钒酸根离子，并且只能吸附钒浓度3克/升左右的浸出液，如果钒浓度高的话还必须稀释至合适浓度，于是浸出液中的其它成分(主要是钠盐)就随水排放掉，以每生产一吨五氧化二钒计算，需用清水300吨，10吨左右的氯化钠、3吨左右的氯化铵，提钒过后的废液300吨左右因无有效处理方法或因处理成本过高而直接排放，此排放的废水中含有大量的盐分、氯化铵，还有多种有害重金属离子，因此其造成的污染相当严重，国家有关部门还就此发文将平窑焙烧钠法提钒列入禁止项目。
发明内容
本发明的目的在于针对上述缺陷公开一种高效、节能环保的钠化法提钒工艺。本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下传统火法焙烧提钒流程为钒矿制粉、以12%氯化钠为添加剂拌料、人工盘球、平窑培烧、水浸、离子交换、氯化铵沉钒制取偏钒酸铵、偏钒酸铵烘焙制取五氧化二钒。本发明主要特点在于利用高效立式焙烧炉替代传统火法焙烧提钒流程中的平炉进行焙烧，利用纯碱替代大部分氯化钠作为焙烧添加剂，利用罐式循环堆浸工艺来代替水浸和离子交换步骤，同时，利用炉子产生的高温废气以曝气蒸发器处理沉钒废水，回收废水中钠盐。其工艺流程为钒矿制粉、以蒸发处理工段回收废盐3%和纯碱5%为添加剂拌料、立式焙烧炉焙烧、罐式循环堆浸、氯化铵沉钒制取偏钒酸铵、偏钒酸铵烘焙制取五氧化二钒。在焙烧流程中利用高效立式焙烧炉替代平炉；目前我国大多数钒厂都是采用五六十年代所发明的焙烧炉既平炉，其操作复杂， 工艺落后，由于采用大量氯化钠作为焙烧添加剂，烟气污染严重，对钒的回收率很低，只能达到50%左右。新型高效立式焙烧炉具有占地小、产量高(是平炉的5-10倍)、电子控温， 可实现半自动化或自动化操作，对钒的回收率比平炉提高20% -30%，可达到80%左右。优化添加剂配方以减少污染物排放；焙烧添加剂主要采用纯碱即碳酸钠5%，再配以本工艺蒸发处理工段回收的废盐 3%左右为焙烧添加剂，可大大降低污染。利用罐式循环堆浸工艺来代替酸浸萃取或离子交换步骤；
平炉工艺基本上都是将焙烧料放入水泥池中水浸或稀酸浸取，将浸出液稀释后以萃取或离子交换树脂吸附钒酸根离子，而其它离子包括大量的钠离子、钙离子、镁离子、锰、 铁，铬甚至铅锌镉等离子都随水排放掉，因此工艺对当地环境造成极大污染。罐式循环堆浸工艺的原理是设置多个并列的圆形或方形堆浸罐，罐高度和直径依据企业的地理条件和设计日产量来设计，比如日产焙烧料100吨，即可制作储量100吨左右的堆浸罐，堆浸罐可以钢板焊制或混凝土浇筑成型，大型堆浸罐可用钢板焊制后在钢板内壁砌筑砖体或混凝土浇筑以保护钢制罐体。堆浸罐的下部设有排料口和排水口，每个堆浸罐下在罐壁外设一小型贮水池，容积约为Im3左右，作为此罐渗出液暂存池。将焙烧完成的焙烧料装入堆浸罐中， 用净水均勻喷淋，喷淋水日用水量为罐容积的20 %左右，且在M小时内均勻喷下，使浸出液从堆浸罐底部排出。将上一步骤中的浸出液及时化验检测，将其中五氧化二钒浓度达到 50克/升(设定值高低可适当调整)以上的渗流液输入到高浓水池做沉淀处理，低于50克 /升(设定值高低可适当调整)以下的渗流液作为第二个储料罐的喷淋水使用，以此类推， 直到第一个储料罐下部排出的渗流液中五氧化二钒浓度低于0. 03克/升(设定值高低可适当调整)时即可停止喷淋。停止喷淋后，将放料门打开排出浸泡过的焙烧料，同时将下一个储料罐的喷淋水改为清水喷淋，依次循环类推。有益效果本发明的工艺步骤浸出率可达99%以上，并同时浸出了焙烧料中其他水可溶成分，浸过后的焙烧料完全无有害成分，可作为水泥掺合料替代水渣使用。本发明工艺由于采用循环喷淋浸出，可节省大量用水，相对于传统工艺节水80%，即吨钒用水不超过 50吨，产生废水不超过20吨。同时，本发明的工艺喷淋浸出收集了焙烧料中几乎所有的钠盐成分，在沉钒后可将沉钒废液中的钠盐的回收再利用，实现循环经济。利用炉子产生的高温废气以曝气蒸发器处理沉钒废水及炉子产生的废气。焙烧炉高温烟气经过集中于蒸发处理装置，可蒸发处理所有的工艺废水，并可使烟气达标排放。
具体实施例方式实施例1环保型钠化法提钒工艺，其工艺流程为钒矿制粉、以蒸发处理工段回收废盐3% 和纯碱5%为添加剂拌料、立式焙烧炉焙烧、罐式循环堆浸、氯化铵沉钒制取偏钒酸铵、偏钒酸铵烘焙制取五氧化二钒。。本发明主要特点在于利用高效立式焙烧炉替代传统火法焙烧提钒流程中平炉进行培烧，利用堆浸工艺来代替水浸和离子交换步骤，同时，采用曝气蒸发器处理沉钒废水及炉子产生的废气。在焙烧流程中利用高效立式焙烧炉替代平炉；优化添加剂配方以减少污染物排放；焙烧添加剂主要采用纯碱即碳酸钠5%，再配以本工艺蒸发处理工段回收的废盐 3%左右为焙烧添加剂，可大大降低污染。利用罐式循环堆浸来代替酸浸萃取或离子交换步骤；设置多座储料罐，数量可依据实际生产需要来设定，将焙烧料依次装入直径6米高10米左右的储料罐中，从罐顶以清水喷淋，在罐底收集高浓度的钒溶液，当钒溶液浓度低于设定值比如50克/升时，将此低浓度的钒溶液作为下一个储料罐的喷淋液，如此循环，当第一个储料罐下收集液钒浓度达到设定值比如0. 03克/升时停止喷淋，将储料罐中的废焙烧料排出，重新装入新的焙烧料。收集的高浓度溶液由于溶进了焙烧料中包括钒酸根离子在内的所有可溶成分，先经过Ph值调整沉淀大多数重金属元素，经过滤后得到净化的钒溶液和重金属杂质沉淀物，将净化的钒溶液加氯化铵沉淀出偏钒酸铵，而重金属杂质沉淀物经收集作为其它用途。净化后的钒溶液加入计算量的氯化铵进行搅拌沉钒，沉淀出的偏钒酸铵在经离心机甩干时，得到产品偏钒酸铵和含有大量钠盐成分的废液，经化验可知废液中钠盐含量可达10% -15%，这部分钠盐经过回收处理后回用于焙烧添加剂。以曝气蒸发器处理沉钒废水及炉子产生的废气。在钒矿焙烧炉顶部设置集烟罩，把一台或数台焙烧炉通过烟道进行连接，烟道上设置有高温风机，将焙烧炉产生的200度左右的热废气用高温风机打入曝气蒸发器，曝气蒸发器内部事先注入50m3左右的沉钒废液，废液的主要成分为钠盐和氯化铵和微量的钒， 废气在冲入沉钒废液时，废气中的微粒粉尘被液体润湿，进入液体并被沉淀，废气中的有害气体与水反应生成酸，生成酸瞬间又与废液中的碱性物质发生中和反应，生成盐，废气又同时加热了废液，增加了废液的蒸发度，大量的干燥废气冲出液体时会带走大量水蒸气，如此循环，废液便会被快速浓缩，在达到一定浓度时，废液中的钠盐便会结晶沉淀，由于氯化铵高温溶解度比较大，所以氯化铵还留在溶液里，钠盐结晶体会同被液体润湿的微粒粉尘被汇集于蒸发器的锥形底部，一并从蒸发器底部的阀门慢慢放出，蒸发器底部设置有真空抽滤机，混合了粉尘的沉淀物和钠盐结晶体的浆液经过过滤，钠盐和粉尘杂质被留到滤板上， 滤液的主要成分为氯化铵，滤液经过冷却，氯化铵便会大量结晶出来，再次过滤便会得到氯化铵固体。被收集在滤板上的多杂质钠盐可直接用于拌料车间作为添加剂使用，而纯化的氯化铵用于沉钒车间，就此废液的处理便和焙烧炉同时操作，废气与废水的处理与回收也同时完成。
权利要求
1.环保型钠化法提钒工艺，其工艺流程为钒矿制粉、以蒸发处理工段回收废盐3%和纯碱5%为添加剂拌料、立式焙烧炉焙烧、罐式循环堆浸、氯化铵沉钒制取偏钒酸铵、偏钒酸铵烘焙制取五氧化二钒，本发明主要特点在于利用高效立式焙烧炉替代传统火法焙烧提钒流程中平炉进行培烧，优化添加剂配方以减少污染物排放，利用堆浸工艺来代替水浸和离子交换步骤，同时，采用曝气蒸发器处理沉钒废水及炉子产生的废气。
2.根据权利要求1中所述的环保型钠化法提钒工艺，其特征在于在所述的培烧流程中，利用高效立式焙烧炉替代平炉培烧。
3.根据权利要求1中所述的环保型钠化法提钒工艺，其特征在于优化添加剂配方以减少污染物排放，焙烧添加剂主要采用纯碱即碳酸钠5%，再配以本工艺蒸发处理工段回收的废盐3%左右为焙烧添加剂。
4.根据权利要求1中所述的环保型钠化法提钒工艺，其特征在于其是利用罐式循环堆浸工艺来实现对偏钒酸铵进行收集的。
5.根据权利要求1中所述的环保型钠化法提钒工艺，其特征在于其是利用焙烧炉烟气余热以曝气蒸发器来处理沉钒废水及炉子产生的废气。
全文摘要
本发明涉及一种环保型钠化法提钒工艺，相比传统火法焙烧提钒工艺，本发明主要特点在于利用高效立式焙烧炉替代传统火法焙烧提钒流程中平炉进行培烧，优化添加剂配方以减少污染物排放，利用罐式循环堆浸工艺来代替酸浸萃取或离子交换步骤，同时，利用焙烧炉烟气余热以曝气蒸发器来处理沉钒废水及炉子产生的废气。本发明采用全机械化操作，可提高钒的回收率30％，大大降低工人的劳动强度，节约了用水量80％，处理沉钒废水并同时使废水中的钠盐回收，又吸收了废气中的粉尘等有害成分，回收的钠盐重新返回拌料系统使辅料可重复利用，其富余部分可作为副产品出售。
文档编号C01G31/02GK102531058SQ20101058856
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者张广林 申请人:张广林