一种偏钒酸铵脱水系统及偏钒酸铵的富氨脱水方法与流程

本发明属于冶金技术领域，涉及一种偏钒酸铵脱水系统及偏钒酸铵的富氨脱水方法。

背景技术：

工业偏钒酸铵滤饼的含水量在30％～40％之间(质量占比)，需对其进行脱水，然后碾碎成粉末后进行煅烧形成五氧化二钒，偏钒酸铵是一种热敏性物质，在135摄氏度左右即开始分解，真空环境中分解产生氨气，现有技术对工业偏钒酸铵滤饼进行脱水过程中，为了避免造成偏钒酸铵的分解而产生氨气(产生氨气后需要对氨气进行收集和处理，避免氨气污染)，都是在80～100摄氏度之间的环境下进行干燥，这不仅脱水效率低，而且要求偏钒酸铵成粉末状才能够达到脱水要求。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种偏钒酸铵富氨脱水方法，本发明所要解决的技术问题是如何提高脱水效率，无需氨气处理工序。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种偏钒酸铵富氨脱水方法，其特征在于，本脱水方法包括如下步骤：

a、将工业偏钒酸铵制饼或制粒；

b、在处于富氨环境下的脱水炉内进行密封加热，干燥温度控制在120～160℃之间；

c、对脱水炉内产生的氨气和水蒸汽进行收集，通过冷凝的方式对氨气和水蒸汽进行分离，分离后的氨气重新送回脱水炉内；

d、持续脱水达到脱水要求后，停止对脱水炉加热，氨气回流不停，至脱水炉内温度降至50～80℃之间即完成脱水。

在富氨环境下，偏钒酸铵进行如下反应：

nh4vo3·nh2o＝nh4vo3+nh2o

恒温脱水时间在4小时左右，冷凝器持续工作的情况下，氨气供应持续，炉体自然冷却1小时左右即可，保持炉体内较高温度，以便于换料后再工作，提高热利用。

这里所指的抑制氨分解，是指控制氨分解的条件，在超低氧和富氨环境下，偏钒酸铵分解反应被抑制，如果是在富氧环境下就会进行如下反应：2nh4vo3+o2＝2nh4+v2o5，通过本方法使产生的少量氨气被溶于水中，以循环利用，初始情况下，可以在水箱内充入部分氨气，使水箱内溶有一定浓度的氨气。

通过本方法，脱水时间大大缩短，单次干燥的工业偏钒酸铵的量大大增加，无氨气排放问题，也不需要对粉尘进行处理，优化了车间环境。也能够最大程度的确保偏钒酸铵的脱水质量。

富氨环境下可对偏钒酸铵的非脱水分解反应得到抑制，尽量减少低价钒氧化物的生产，一方面可免除对氨气的再处理工序，还可以确保脱水质量和脱水效率。

进一步的，本方法采用的脱水系统有如下结构：

包括拱形的炉体，所述炉体内具有与炉体内壁适配的水箱，所述水箱上端开口，所述水箱包括u型的内板和位于内板外侧的u型的外板，所述内板和外板之间形成一储水腔，所述内板封闭炉体顶部，所述内板之内为加热腔，所述内板与炉体内壁之间形成一气体回流腔，所述炉体顶部设置有收集罩一和收集罩二，所述炉体外壁的顶部设置一驱动电机，所述驱动电机的输出轴上固定设置有位于收集罩一内的叶轮一和位于收集罩二内的叶轮二，所述收集罩一的排气端连接若干插管，所述插管插插设在储水腔内，所述收集罩二的排气端连接一回流管，所述回流管连接一冷凝器，所述冷凝器的出气端连接加热腔的底部，所述冷凝器的出水端通过一水泵将冷凝水输送至气体回流腔；所述气体回流腔与储水腔相通，所述炉体的底部设置有电加热器。

所述插管的下半段的管壁上开设有若干出气孔。

所述外板的底部下凹形成一排渣部，所述排渣部处连接一换水管，所述换水管上设置有阀门。

所述冷凝器包括冷凝管、外护管和中间套，所述冷凝管位于中间套内，所述中间套的顶部与外护套内壁相连，所述外护套的上端连接回流管，所述外护套的外壁上连接一输气管，所述外护套的底部连接所述水泵，所述水泵的出水端连接气体回流腔。

水蒸汽由中间套的上端进入中间套之内，即冷凝管所在位置，被冷凝后，水蒸汽液化，氨气由中间套和外护套之间进入输气管，进入炉体底部，水流由水泵输送至气体回流腔，即水箱开口的上方。

所述输气管上设置有鼓风机。

所述回流管上设置有气枕，用于缓和炉体内气压变化。气枕为钢质罐体内设置的气囊，气囊有一入口和出口，用于连接回流管。

氨气从底部进入炉体，一方面可以增大氨气与物料的接触，在冷却阶段还能够加快冷却效率。

插管下半段设置出气孔，能够对氨气和水蒸汽进行水浴，过滤混合气体中的颗粒物，使进入冷凝器的混合气体温度降低的同时，提高其洁净度，避免冷凝器结垢，冷却水回流进入炉体顶部的储水腔，可对回流的混合器进行预冷。

炉体内壁设置的水箱，在炉内温度大于水的沸点时，水箱内的水处于沸腾状态，降低水中氨气的水溶率，增大氨气的回流量，还可以对整个炉体进行恒温隔热，减缓与炉体外进行的散热。

不难看出，通过富氨环境抑制偏钒酸铵的脱氨分解，可以减少氨气挥发，并对部分氨气进行回流，进一步提高炉内氨气含量，免除了氨气排放处理的工序和难题。

气流携带的部分偏钒酸铵粉尘也能够回流至水箱内，现有的脱水工艺，包括干燥机脱水都存在粉尘污染的问题，偏钒酸铵粉末毒性和污染性在处理过程中成本较大。

先在高于水的沸点的温度下进行恒温脱水，提高氨气回流效率，尔后将温度降至沸点之下，在继续保持富氨环境的情况下，增大氨气水溶比例，对开炉换料提供条件，减少换料过程中氨气的释放。

附图说明

图1是本脱水系统的结构示意图。

图2是冷凝器的结构示意图。

图3是图1中局部a的放大图。

图4是插管的结构示意图。

图中，1、炉体；11、加热腔；12、气体回流腔；2、水箱；21、内板；22、外板；23、储水腔；31、收集罩一；32、收集罩二；33、驱动电机；34、叶轮一；35、叶轮二；41、插管；42、回流管；43、水泵；44、出气孔；5、冷凝器；51、冷凝管；52、外护管；53、中间套；54、输气管；55、鼓风机；6、电加热器；7、换水管；8、气枕。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

脱水方法包括如下步骤：

将工业偏钒酸铵制饼或制粒；

在处于富氨环境下的脱水炉内进行密封加热，干燥温度控制在120～160℃之间；

对脱水炉内产生的氨气和水蒸汽进行收集，通过冷凝的方式对氨气进行分离，分离后的氨气重新送回脱水炉内；

持续脱水达到脱水要求后，停止对脱水炉加热，氨气回流不停，至脱水炉内温度降至50～80℃之间即完成脱水。

在富氨环境下，偏钒酸铵进行如下反应：

nh4vo3·nh2o＝nh4vo3+nh2o

恒温脱水时间在4小时左右，冷凝器5持续工作的情况下，氨气供应持续，炉体1自然冷却1小时左右即可，保持炉体1内较高温度，以便于换料后再工作，提高热利用。

通过本方法，脱水时间大大提高，单次干燥的工业偏钒酸铵的量大大增加，无氨气排放问题，也能够最大程度的确保偏钒酸铵的脱水质量。

富氨环境下可对偏钒酸铵的非脱水分解反应得到抑制，尽量减少低价钒氧化物的生产，一方面可免除对氨气的再处理工序，还可以确保脱水质量和脱水效率。

进一步的，本方法采用的脱水系统有如下结构：

如图1、图2、图3和图4所示，包括拱形的炉体1，炉体1内具有与炉体1内壁适配的水箱2，水箱2上端开口，水箱2包括u型的内板21和位于内板21外侧的u型的外板22，内板21和外板22之间形成一储水腔23，内板21封闭炉体1顶部，内板21之内为加热腔11，内板21与炉体1内壁之间形成一气体回流腔12，炉体1顶部设置有收集罩一31和收集罩二32，炉体1外壁的顶部设置一驱动电机33，驱动电机33的输出轴上固定设置有位于收集罩一31内的叶轮一34和位于收集罩二32内的叶轮二35，收集罩一31的排气端连接若干插管41，插管41插插设在储水腔23内，收集罩二32的排气端连接一回流管42，回流管42连接一冷凝器5，冷凝器5的出气端连接加热腔11的底部，冷凝器5的出水端通过一水泵43将冷凝水输送至气体回流腔12；气体回流腔12与储水腔23相通，炉体1的底部设置有电加热器6。

插管41的下半段的管壁上开设有若干出气孔44。

外板22的底部下凹形成一排渣部，排渣部处连接一换水管7，换水管7上设置有阀门。

冷凝器5包括冷凝管51、外护管52和中间套53，冷凝管51位于中间套53内，中间套53的顶部与外护套内壁相连，外护套的上端连接回流管42，外护套的外壁上连接一输气管54，外护套的底部连接水泵43，水泵43的出水端连接气体回流腔12。

输气管54上设置有鼓风机55。

回流管42上设置有气枕8，用于缓和炉体1内气压变化。气枕8为钢质罐体内设置的气囊，气囊有一入口和出口，用于连接回流管42。

氨气从底部进入炉体1，一方面可以增大氨气与物料的接触，在冷却阶段还能够加快冷却效率。

插管41下半段设置出气孔44，能够对氨气和水蒸汽进行水浴，过滤混合气体中的颗粒物，使进入冷凝器5的混合气体温度降低的同时，提高其洁净度，避免冷凝器5结垢，冷却水回流进入炉体1顶部的储水腔23，可对回流的混合器进行预冷。

炉体1内壁设置的水箱2，在炉内温度大于水的沸点时，水箱2内的水处于沸腾状态，降低水中氨气的水溶率，增大氨气的回流量，还可以对整个炉体1进行恒温隔热，减缓与炉体1外进行的散热。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。