处理富钒钛料的系统和方法与流程

本发明属于冶金领域，具体而言，本发明涉及处理富钒钛料的系统和方法。

背景技术：

钒钛磁铁矿含有铁、钒、钛等多种有益元素，具有较高的开采利用价值，如何高效综合利用铁、钒、钛一直是科研工作者努力的方向。利用现有的矿物加工方法和传统的“烧结-高炉炼铁-转炉提钒-半钢炼钢”冶炼工艺流程所获得的钛渣品位低，很难实现铁、钒、钛等有价组元的高效化回收。直接还原工艺因其流程短、资源利用率高、污染小、产品质量好等优点在冶金资源综合利用方面具有一定的技术优越性。钒钛磁铁矿气基直接还原产生的金属化球团，经磨矿磁选后，得到高铁品位的磁性物和富钒钛的非磁性物，富钒钛料可采用钠化焙烧-中性浸取的方法进行湿法提钒，而经磨选后的非磁性物的粒度细，比重轻，用现有的回转窑、加热炉等设备进行焙烧时，需配备大型除尘设备，造成投资运营成本上升。

因此，现有处理富钒钛料的技术有待进一步改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理富钒钛料的系统和方法。该系统采用蓄热式旋转床进行钠化焙烧，并且结合水淬-分离单元对富钒钛料进行处理，显著降低了处理富钒钛料的成本，同时提高了钒的回收率。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理富钒钛料的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：

混料装置，所述混料装置具有富钒钛料入口、钠化剂入口、水入口和混合物料出口；

成型装置，所述成型装置具有混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；

蓄热式旋转床，所述蓄热式旋转床包括：

可转动炉底；

环形炉膛，沿着所述炉底的转动方向，所述环形炉膛内依次包括进料区、预热区、中温区、高温区和出料区；

隔墙，所述隔墙布置在所述进料区和所述出料区之间；

辐射管加热器，所述辐射管加热器布置在所述预热区、所述中温区和所述高温区；

进料口，所述进料口位于所述进料区且与所述混合球团出口相连；

进气口，所述进气口位于所述高温区且靠近所述出料区布置；

出料口，所述出料口位于所述出料区；

出气口，所述出气口位于所述预热区且靠近所述进料区布置；

多个取气口，所述多个取气口位于所述预热区、所述中温区和所述高温区；

翻料装置，所述翻料装置布置在所述预热区、所述中温区和所述高温区；

水淬-分离单元，所述水淬-分离单元具有焙烧物料入口、水入口、含钒溶液出口和富钛滤渣出口，所述焙烧物料入口与所述出料口相连。

根据本发明实施例的处理富钒钛料的系统通过采用蓄热式旋转床对富钒钛料进行钠化焙烧，且采用辐射管辐射传热，炉内气体流量小，扬尘少，无需配备大型除尘设备，可显著降低整个工艺的投资成本，并且在蓄热式旋转床内设置翻料装置，有利于氧气进入料层内部，同时通过向高温区供给弱氧化性气体，使得反应后气从预热区排出，即气体流动方向与炉底转动方向相反，并且通过在预热区、中温区和高温区布置多个取气口，实时对预热区、中温区和高温区中的氧含量进行检测并控制，可显著提高富钒钛料的钠化焙烧效果，然后将经钠化焙烧所得的高温焙烧物料直接进行水淬急冷，可破坏焙烧物料的晶型，最后进行分离处理，有利于焙烧物料中的钒浸出，而钛留在滤渣中，由此实现钒钛的分离回收。

另外，根据本发明上述实施例的处理富钒钛料的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述蓄热式旋转床包括多个辐射管加热器，所述多个辐射管加热器布置在所述预热区、所述中温区和所述高温区的内壁上。由此，可使得混合球团受热均匀，显著提高富钒钛料的钠化焙烧效率。

在本发明的一些实施例中，逆着所述炉底的转动方向，所述多个取气口依次间隔布置在所述高温区、所述中温和所述预热区，且在由所述多个取气口的圆心构成的圆周面上，靠近所述出料区的取气口的圆心与所述隔墙的圆心角呈25～35度，优选30度。由此，可进一步实时监测富钒钛料钠化焙烧过程的气氛，进而进一步提高富钒钛料钠化焙烧的效率。

在本发明的一些实施例中，在由所述多个取气口的圆心构成的圆周面上，相邻两个所述取气口的圆心之间的圆心角为25～35度，优选30度。由此，可进一步实时监测富钒钛料钠化焙烧过程的气氛，进而进一步提高富钒钛料钠化焙烧的效率。

在本发明的一些实施例中，包括多个翻料装置，所述翻料装置依次间隔布置在预热区、所述中温区和所述高温区，并且相邻的两个所述翻料装置之间的圆心角为45～55度，优选50度。由此，有利于氧气进入料层的内部，进一步提高富钒钛料的焙烧效率。

在本发明的一些实施例中，所述炉底的布料厚度为10～50mm。由此，可在提高焙烧效率的同时提高整个工艺的产能。

在本发明的一些实施例中，所述炉底可在垂直方向移动。由此，可进一步提高混合球团的受热均匀性，进而进一步提高富钒钛料的钠化焙烧效率。

在本发明的一些实施例中，所述处理富钒钛料的系统进一步包括：脱水净化补氧单元，所述脱水净化补氧单元具有入气口、氧气入口、杂质气出口和混合气体出口，所述出气口与所述入气口相连，所述进气口与所述混合气体出口相连。由此，可实现蓄热式旋转床内气体的循环利用，减少废气的排放量。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述处理富钒钛料的系统处理富钒钛料的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将富钒钛料、钠化剂和水供给至所述混料装置中进行混合处理，以便得到混合物料；

(2)将所述混合物料供给至所述成型装置中进行成型处理，以便得到混合球团；

(3)将所述混合球团供给至所述蓄热式旋转床内的进料区，使得所述混合球团依次经所述预热区、所述中温区和所述高温区进行钠化焙烧处理，同时将弱氧化性气体经所述进气口供给至所述高温区，得到焙烧物料和反应后气，所述焙烧物料经所述出料区排出，所述反应后气经所述出气口排出，并且通过所述多个取气口检测所述预热区、所述中温区和所述高温区中氧含量；

(4)将水和所述焙烧物料供给至所述水淬-分离单元依次进行水淬和分离处理，以便得到含钒溶液和富钛滤渣。

根据本发明实施例的处理富钒钛料的方法通过采用蓄热式旋转床对富钒钛料进行钠化焙烧，且采用辐射管辐射传热，炉内气体流量小，扬尘少，无需配备大型除尘设备，可显著降低整个工艺的投资成本，并且在蓄热式旋转床内设置翻料装置，有利于氧气进入料层内部，同时通过向高温区供给弱氧化性气体，使得反应后气从预热区排出，即气体流动方向与炉底转动方向相反，并且通过在预热区、中温区和高温区布置多个取气口，实时对预热区、中温区和高温区中的氧含量进行检测并控制，可显著提高富钒钛料的钠化焙烧效果，然后将经钠化焙烧所得的高温焙烧物料直接进行水淬急冷，可破坏焙烧物料的晶型，最后进行分离处理，有利于焙烧物料中的钒浸出，而钛留在滤渣中，由此实现钒钛的分离回收。

另外，根据本发明上述实施例的处理富钒钛料的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述钠化剂为选自碳酸钠、硫酸钠和氯化钠中的至少之一，优选碳酸钠。由此，有利于提高富钒钛料的钠化焙烧效率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述富钒钛料与所述钠化剂的混合质量比为20：(1-4)。由此，可进一步提高富钒钛料的钠化焙烧效率。

在本发明的一些实施例中，上述处理富钒钛料的方法进一步包括：(5)将步骤(3)得到的所述反应后气供给至所述脱水净化补氧单元中脱除杂质气体后补给氧气，以便得到混合气体，并将所述混合气体经所述进气口供给至所述蓄热式旋转床。由此，可实现蓄热式旋转床内气体的循环利用，减少废气的排放量。

在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述混合气体的温度为600～850摄氏度，优选850摄氏度。由此，可进一步提高富钒钛料的钠化焙烧效率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述多个取气口测得的氧含量不低于6v％。由此，可进一步提高富钒钛料的钠化焙烧效率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述进气口处的气体入炉压力为0.15～0.17mpa，所述环形炉膛内压力为0.12-0.13mpa。由此，可进一步提高富钒钛料的钠化焙烧效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的处理富钒钛料的系统结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的处理富钒钛料的系统中蓄热式旋转床的俯视图；

图3是根据本发明再一个实施例的处理富钒钛料的系统结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的处理富钒钛料的方法流程示意图；

图5是根据本发明再一个实施例的处理富钒钛料的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理富钒钛料的系统，根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：混料装置100、成型装置200、蓄热式旋转床300和水淬-分离单元400。

根据本发明的实施例，混料装置100具有富钒钛料入口101、钠化剂入口102、水入口103和混合物料出口104，且适于将富钒钛料、钠化剂和水进行混合处理，以便得到混合物料。具体的，采用气基直接还原-磨选工艺对钒钛磁铁矿进行处理得到富钒钛磨选尾渣作为富钒钛料，因气基直接还原的温度低，金属化球团的铁晶粒小，为了满足产品要求，需增加磨矿细度，故富钒钛料的粒度较细，富钒钛料的粒度不大于320目的占比80％以上。钠化剂的粒度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为小于200目。混料装置也不受特别限制，例如可以为强力混料机。富钒钛料和钠化剂、水经混料装置所得的混合物料的含水率为3-5％。经混料装置混合处理之后，可显著提高富钒钛料与钠化剂的接触面积。

根据本发明的一个实施例，钠化剂的具体类型并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，钠化剂可以为选自碳酸钠、硫酸钠和氯化钠中的至少之一，优选碳酸钠。由此，有利于提高富钒钛料的钠化焙烧效率。

根据本发明的再一个实施例，富钒钛料与钠化剂的混合质量比并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，富钒钛料与钠化剂的混合质量比可以为20：(1-4)。由此，可进一步提高富钒钛料的钠化焙烧效率。发明人发现，当钠化剂添加量过低时，富钒钛料中的3价钒氧化物不能全部转化为可溶于水的5价钒氧化物，会造成钒的浸出率下降；而当钠化剂过量时，会造成焙烧过程中富钛料的软熔，粘接炉底，同时在钒浸取过程中会造成浸取液ph值的波动，浪费资源，提高了生产成本。

根据本发明的实施例，成型装置200具有混合物料入口201和混合球团出口202，混合物料入口201与混合物料出口202相连，且适于将混合物料进行成型处理，以便得到混合球团。发明人发现，因由富钒钛料和钠化剂、水组成的混合球团在整个工艺中的相对运动较小，故对混合球团的强度要求低，只需湿球的落下强度不小于3次，干球的孔隙率不小于16％即可，所以无需外配粘结剂，有利于节约成本。

根据本发明的实施例，参考图1-2，蓄热式旋转床300包括：可转动炉底31、环形炉膛32、隔墙33、辐射管加热器34、翻料装置35。

根据本发明的一个实施例，炉底31的布料厚度并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，炉底的布料厚度可以为10～50mm。由此，可在提高焙烧效率的同时提高整个工艺的产能。发明人发现，当布料厚度低于10mm时，一是影响生产效率，造成能源损失，增加生产成本，二是旋转床出料螺旋不能有效出料，造成物料残留在炉内形成死料；当布料厚度高于50mm时，氧气难以气体扩散至物料内部，床内热量传导效率差，钠化焙烧效果差，对后期钒的浸出率有不利影响。

根据本发明的再一个实施例，炉底31可在垂直方向移动。发明人发现，随着炉底在垂直方向的移动，可根据炉底上不同的布料厚度，调节辐射管加热器离混合球团的高度，进而保证混合球团的传热效果，使得富钒钛料和钠化剂焙烧充分，提高混合球团的钠化焙烧效率，进而提高整个工艺的处理效率。

根据本发明的又一个实施例，沿着炉底31的转动方向，环形炉膛32内依次包括进料区321、预热区322、中温区323、高温区324和出料区325。具体的，成型装置所得的混合球团供给至蓄热式旋转床内的进料区，在可转动炉底上布好料之后随着炉底依次经预热区、中温区和高温区进行钠化焙烧处理，得到焙烧物料和反应后气。

根据本发明的一个具体实施例，进料区321布置有进料口301，且进料口301与混合球团出口202相连，且适于将成型装置中得到的混合球团经进料口供给至进料区。

根据本发明的再一个具体实施例，预热区322内靠近进料区321的位置布置有出气口304，且适于将炉膛内焙烧反应得到的反应后气经预热区布置的出气口排出旋转床。具体的，出气口可以布置在预热区的顶壁上。

根据本发明的又一个具体实施例，在高温区324内靠近出料区325的位置布置有进气口303，且适于将弱氧化性气体(氧气或富氧空气)经高温区的进气口供给至炉膛内，也即在蓄热式旋转床内气体的流动方向与可旋转炉底的旋转方向相反，由此，可加速混合球团的钠化焙烧效率。具体的，进气口可以布置在高温区的侧壁上。

根据本发明的又一个实施例，在出料区325布置有出料口302，且适于将所得固体焙烧产物排出旋转床。

根据本发明的又一个具体实施例，隔墙33布置在进料区321和出料区325之间。由此，可以保证经高温区供给至的氧气或富氧空气的流动方向与炉底的转动方向相反，从而进一步提高混合球团的钠化焙烧效率。

根据本发明的又一个具体实施例，多个取气口305可以位于预热区322、中温区323和高温区324。发明人发现，通过在预热区、中温区和高温区布置多个取气口，实时对预热区、中温区和高温区中的氧含量进行检测并控制，从而使得富钒钛料在弱氧化气氛下进行钠化焙烧，具体的，取气口测得的氧含量不小于6vt％，从而提高混合球团的钠化焙烧效率。。

根据本发明的又一个具体实施例，多个取气口305可以布置在预热区322、中温区323和高温区324的炉顶上。发明人发现，通过设立多个取气口以实现多点检测，可进一步实时监测富钒钛料钠化焙烧过程的气氛，以保证富钒钛料始终在弱氧化气氛下进行钠化焙烧，进而进一步提高富钒钛料钠化焙烧的效率，同时将取气口布置在炉顶上，可方便取气。

根据本发明的又一个具体实施例，多个取气口的布置方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，逆着炉底31的转动方向，多个取气口305可以依次间隔布置在高温区324、中温区323和预热区322，且在由多个取气口305的圆心构成的圆周面上，靠近出料区325的取气口305的圆心与隔墙33的圆心角呈25～35度，优选30度。发明人发现，当相隔角度过小时，由于采用螺旋出料，密封效果差，出料口气体易受外界气污染，导致氧含量发生波动，影响准确性；而当相隔角度过大时，焙烧高温区将缺少足够的测气点表征炉内气体的成分，对数据的丰富度有影响。由此，采用本申请的布置方式，可保证所取气体为出料口前段炉内焙烧气，并且检测点能准确反映炉内气体成分。

根据本发明的又一个具体实施例，相邻两个取气口305的位置关系并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体示例，在由多个取气口305的圆心构成的圆周面上，相邻两个取气口305的圆心之间的圆心角可以为25～35度，优选30度。发明人发现，采用本申请的布置方式可以显著优于其他布置方式证炉内气体气氛的有效监测(数据点足够)。

根据本发明的又一个实施例，辐射管加热器34的布置区域并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，辐射管加热器34可以布置在预热区322、中温区323和高温区324。根据本发明的一个具体示例，蓄热式旋转床300可以包括多个辐射管加热器34，多个辐射管加热器34布置在预热区322、中温区323和高温区324对应环形炉膛的环形内壁上。发明人发现，通过在预热区、中温区和高温区布置辐射管加热器，保证了温度场的均匀性，可显著提高富钒钛料的钠化焙烧效率，并且辐射管加热器通过燃烧可燃气以热辐射的方式提供焙烧所需热量，辐射管内的烟气与环形炉膛内的气氛隔绝，从而可以降低装置的故障率且所得焙烧产物中含尘率较低。

根据本发明的又一个实施例，翻料装置35的具体布置方式并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，翻料装置35可以布置在预热区322、中温区323和高温区324。具体的，翻料装置的两端与环形炉膛外的电机相连，且翻料装置可在竖直方向上做短距离移动，可根据实际生产中炉底上布料料层的厚度进行升降。由此，通过采用翻料装置，有利于氧气进入料层内部，从而显著提高富钒钛料的钠化焙烧效果。

根据本发明的一个具体实施例，翻料装置35的数量和具体布置位置并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以包括多个翻料装置35，翻料装置35可以依次间隔布置在预热区322、中温区323和高温区324，并且相邻的两个翻料装置35之间的圆心角可以为45～55度，优选50度。发明人发现，通过在蓄热式旋转床内均匀布置翻料装置，有利于实现混合球团均匀且充分的暴露在弱氧氛围内，进而实现富钒钛料钠化焙烧充分，同时提高富钒钛料的焙烧效率。并且相邻两个翻料装置间隔角度的选择主要考虑不同焙烧阶段的需求，预热区进行1次翻料的主要目的是为了让物料中的水分能够及时挥发掉，避免物料带水进入中温区造成型球的爆裂，而在中温区与高温区进行4次左右的翻料，主要原因是为了促进富钒钛料的钠化焙烧，使物料中的低价钒氧化物充分氧化钠化为水溶性的5价钒氧化物。而翻料装置相隔角度较小，即翻料装置排布较多，会造成型球破碎，形成粉尘，气体除尘器负荷加大，而翻料装置相隔角度较大，即翻料装置排布较少，会造成物料钠化氧化焙烧不充分，降低后期钒浸取率。

具体的，将混合球团供给至蓄热式旋转床内的进料区，在可转动炉底上进行布料，布料厚度为10-50mm，混合球团在可转动炉底的转动下，依次经过环形炉膛内的预热区、中温区和高温区进行钠化焙烧，蓄热式旋转床内通过布置在环形炉膛内壁上的辐射管加热器加热，以保证炉膛内的温度在850-1000摄氏度内，且在炉底转动的过程中，布置在预热区、中温区和高温区的翻料装置可对炉底上的混合球团进行翻料，翻料装置的两端与环形炉膛外的电机相连，且翻料装置可在竖直方向上做短距离移动，可根据实际生产中炉底上布料料层的厚度进行升降，一方面有利于混合球团受热均匀，一方面有利于混合球团始终在弱氧的气氛下发生钠化焙烧反应，同时，炉底可在竖直方向上运动，如此，可根据炉底混合球团的布料厚度，调节混合球团与辐射管加热器的距离，进而提高富钒钛料的钠化焙烧效率，混合球团在钠化焙烧结束后，得到焙烧物料，焙烧物料经出料区的出料口排出，整个钠化焙烧处理的时间在90-120min之间。期间，环形炉膛内始终有弱氧气氛的气体流动，气体(氧气或富氧空气)从高温区靠近出料区的进气口进入环形炉膛，气体在入炉之前保证其压力为0.15-0.17mpa，温度为600-850摄氏度，优选850摄氏度，在环形炉膛内气体的压力为0.12-0.13mpa，且气体的流动方向与炉底的转动方向相反。为了实时检测环形炉膛内气体的含氧量，可分别通过布置在预热区、中温区和高温区的取气口取气，检测并控制炉膛内的气体的含氧量不小于6vt％，经反应后，得到反应后气，反应后气经布置在预热区靠近进料区的出气口排出。

具体的，该过程中发生反应如下(以钠化剂为nacl为例)：

当富钒钛料中钒为3价态时2nacl+o2+h2o+v2o3＝2navo3+2hcl

当富钒钛料中钒为5价态时2nacl+h2o+v2o5＝2navo3+2hcl

当反应中缺乏水蒸气时2nacl+1.5o2+v2o3＝2navo3+2cl2

在焙烧过程的后期，也会生成na4v2o7，也是水溶性的，其反应如下：

4nacl+2h2o+v2o3＝na4v2o7+4hcl

钠化焙烧使用钠盐，也可以采用na2co3或者na2so4，其反应如下：

na2co3+v2o3+o2＝2navo3+co2

na2so4+v2o3+1/2o2＝2navo3+so2

根据本发明的实施例，水淬-分离单元400具有焙烧物料入口401、水入口402、含钒溶液出口403和富钛滤渣出口404，焙烧物料入口401与出料口302相连，且适于将水和焙烧物料依次进行水淬和分离处理，以便得到含钒溶液和富钛滤渣。具体的，水淬-分离单元为水淬装置和分离装置的联用装置，蓄热式旋转床内钠化焙烧完成后的焙烧物料经螺旋出料，高温焙烧物料直接进行水淬，可破坏焙烧物料的晶型，为了提高钒的浸取效率，浸取时采用超声波加机械搅拌相结合的搅拌方式，在水淬时要求焙烧物料与水的混合质量比为1：(5-10)，且浸取时的温度为90-100摄氏度，浸取结束后对混合液进行分离(抽滤)，得到含钒溶液和富钛滤渣，含钒溶液可用于进一步制取含钒产品，富钛滤渣经烘干后可制备为富钛料。

根据本发明实施例的处理富钒钛料的系统通过采用蓄热式旋转床对富钒钛料进行钠化焙烧，且采用辐射管辐射传热，炉内气体流量小，扬尘少，无需配备大型除尘设备，可显著降低整个工艺的投资成本，并且在蓄热式旋转床内设置翻料装置，有利于氧气进入料层内部，同时通过向高温区供给弱氧化性气体，使得反应后气从预热区排出，即气体流动方向与炉底转动方向相反，并且通过在预热区、中温区和高温区布置多个取气口，实时对预热区、中温区和高温区中的氧含量进行检测并控制，可显著提高富钒钛料的钠化焙烧效果，然后将经钠化焙烧所得的高温焙烧物料直接进行水淬急冷，可破坏焙烧物料的晶型，最后进行分离处理，有利于焙烧物料中的钒浸出，而钛留在滤渣中，由此实现钒钛的分离回收。

根据本发明的实施例，参考图3，上述处理富钒钛料的系统进一步包括：脱水净化补氧单元500。

根据本发明的实施例，脱水净化补氧单元500具有入气口501、氧气入口502、杂质气出口503和混合气体出口504，出气口304与入气口501相连，进气口303与混合气体出口504相连，且适于将蓄热式旋转床得到的反应后气脱水净化后补给氧气，以便得到混合气体，并将混合气体经进气口供给至蓄热式旋转床。具体的，将蓄热式旋转床所得的反应后气经净化、脱水、加氧并加热为压力为0.15-0.17mpa、温度为600-850摄氏度，优选850摄氏度后，所得的混合气体再经蓄热式旋转床的进气口通入蓄热式旋转床内，作为混合球团钠化焙烧的反应气，由此，可实现蓄热式旋转床内气体的循环利用，减少废气的排放量。具体的，钠化剂以na2co3为例，由蓄热式旋转床出气口排出的焙烧尾气先经过余热锅炉进行余热回收，后经静电除尘器进行一次除尘，气体经mdea溶液去除二氧化碳，经干燥后的气体配氧加压通入蓄热式旋转床内。

钠化剂以nacl为例，由蓄热式旋转床出气口排出的焙烧尾气先经过余热锅炉进行余热回收，后经静电除尘器进行一次除尘，气体经水洗后去除尾气中的cl2，经干燥后的气体配氧加压通入蓄热式旋转床内。

钠化剂以na2so4为例，由蓄热式旋转床出气口排出的焙烧尾气先经过余热锅炉进行余热回收，后经静电除尘器进行一次除尘，气体经有机胺溶液去除尾气中的so2，经干燥后的气体配氧加压通入蓄热式旋转床内。

如上所述，根据本发明实施例的处理系统可具有选自下列的优点至少之一：

根据本发明实施例的处理系统采用蓄热式旋转床进行富钒钛料的钠化焙烧，由于是辐射管辐射传热，炉内气体流量小，扬尘少，不需要配备大型除尘设备，节约投资。

根据本发明实施例的处理系统旋转床床底上部设有翻料装置，有利于氧气进入料层内部，有效提高物料的钠化焙烧效果。

根据本发明实施例的处理系统旋转床内部分布有辐射管，且炉底可在垂直方向移动，调节辐射管离料层的距离，增加辐射传热效率。

根据本发明实施例的处理系统炉内气体经除杂处理后可进行循环使用，减少废气排放。

根据本发明实施例的处理系统高温出料直接进行水淬，破坏焙烧物料的晶型，原料粒度-300目≥80％且浸取时采用超声波+机械搅拌相结合的搅拌方式，提高浸取效率，将浸取时间由2h缩短至1.5h，提高生产效率。

根据本发明实施例的处理系统工艺方案球团相对运动较小，对球团强度要求低，不需要外配粘结剂，节约成本。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述处理富钒钛料的系统处理富钒钛料的方法，根据本发明的实施例，参考图4，该方法包括：

s100：将富钒钛料、钠化剂和水供给至混料装置中进行混合处理

该步骤中，将富钒钛料、钠化剂和水供给至混料装置中进行混合处理，以便得到混合物料。具体的，采用气基直接还原-磨选工艺对钒钛磁铁矿进行处理得到富钒钛磨选尾渣作为富钒钛料，因气基直接还原的温度低，金属化球团的铁晶粒小，为了满足产品要求，需增加磨矿细度，故富钒钛料的粒度较细，富钒钛料的粒度不大于320目的占比80％以上。钠化剂的粒度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为小于200目。混料装置也不受特别限制，例如可以为强力混料机。富钒钛料和钠化剂、水经混料装置所得的混合物料的含水率为3-5％。经混料装置混合处理之后，可显著提高富钒钛料与钠化剂的接触面积。

根据本发明的一个实施例，钠化剂的具体类型并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，钠化剂可以为选自碳酸钠、硫酸钠和氯化钠中的至少之一，优选碳酸钠。由此，有利于提高富钒钛料的钠化焙烧效率。

根据本发明的再一个实施例，富钒钛料与钠化剂的混合质量比并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，富钒钛料与钠化剂的混合质量比可以为20：(1-4)。由此，可进一步提高富钒钛料的钠化焙烧效率。发明人发现，当钠化剂添加量过低时，富钒钛料中的3价钒氧化物不能全部转化为可溶于水的5价钒氧化物，会造成钒的浸出率下降；当钠化剂过量时，会造成焙烧过程中富钛料的软熔，粘接炉底，同时在钒浸取过程中会造成浸取液ph值的波动，浪费资源，提高了生产成本。

s200：将混合物料供给至成型装置中进行成型处理

该步骤中，将混合物料供给至成型装置中进行成型处理，以便得到混合球团。发明人发现，因由富钒钛料和钠化剂、水组成的混合球团在整个工艺中的相对运动较小，故对混合球团的强度要求低，只需湿球的落下强度不小于3次，干球的孔隙率不小于16％即可，所以无需外配粘结剂，有利于节约成本。

s300：将混合球团供给至蓄热式旋转床内的进料区，使得混合球团依次经预热区、中温区和高温区进行钠化焙烧处理

该步骤中，将混合球团供给至蓄热式旋转床内的进料区，使得混合球团依次经预热区、中温区和高温区进行钠化焙烧处理，同时将弱氧化性气体经进气口供给至高温区，得到焙烧物料和反应后气，焙烧物料经所述出料区排出，反应后气经所述出气口排出，并且通过多个取气口检测预热区、中温区和高温区中氧含量。

根据本发明的一个实施例，炉底31的布料厚度并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，炉底的布料厚度可以为10～50mm。由此，可在提高焙烧效率的同时提高整个工艺的产能。发明人发现，当布料厚度低于10mm时，一是影响生产效率，造成能源损失，增加生产成本，二是旋转床出料螺旋不能有效出料，造成物料残留在炉内形成死料；当布料厚度高于50mm时，氧气难以气体扩散至物料内部，床内热量传导效率差，钠化焙烧效果差，对后期钒的浸出率有不利影响。

具体的，将混合球团供给至蓄热式旋转床内的进料区，在可转动炉底上进行布料，布料厚度为10-50mm，混合球团在可转动炉底的转动下，依次经过环形炉膛内的预热区、中温区和高温区进行钠化焙烧，蓄热式旋转床内通过布置在环形炉膛内壁上的辐射管加热器加热，以保证炉膛内的温度在850-1000摄氏度内，且在炉底转动的过程中，布置在预热区、中温区和高温区的翻料装置可对炉底上的混合球团进行翻料，翻料装置的两端与环形炉膛外的电机相连，且翻料装置可在竖直方向上做短距离移动，可根据实际生产中炉底上布料料层的厚度进行升降，一方面有利于混合球团受热均匀，一方面有利于混合球团始终在弱氧的气氛下发生钠化焙烧反应，同时，炉底可在竖直方向上运动，如此，可根据炉底混合球团的布料厚度，调节混合球团与辐射管加热器的距离，进而提高富钒钛料的钠化焙烧效率，混合球团在钠化焙烧结束后，得到焙烧物料，焙烧物料经出料区的出料口排出，整个钠化焙烧处理的时间在90-120min之间。期间，环形炉膛内始终有弱氧气氛的气体流动，气体(氧气或富氧空气)从高温区靠近出料区的进气口进入环形炉膛，气体在入炉之前保证其压力为0.15-0.17mpa，温度为600-850摄氏度，优选850摄氏度，在环形炉膛内气体的压力为0.12-0.13mpa，且气体的流动方向与炉底的转动方向相反。为了实时检测环形炉膛内气体的含氧量，可分别通过布置在预热区、中温区和高温区的取气口取气，检测并控制炉膛内的气体的含氧量不小于6vt％，经反应后，得到反应后气，反应后气经布置在预热区靠近进料区的出气口排出。

具体的，该过程中发生反应如下(以钠化剂为nacl为例)：

当富钒钛料中钒为3价态时2nacl+o2+h2o+v2o3＝2navo3+2hcl

当富钒钛料中钒为5价态时2nacl+h2o+v2o5＝2navo3+2hcl

当反应中缺乏水蒸气时2nacl+1.5o2+v2o3＝2navo3+2cl2

在焙烧过程的后期，也会生成na4v2o7，也是水溶性的，其反应如下：

4nacl+2h2o+v2o3＝na4v2o7+4hcl

钠化焙烧使用钠盐，也可以采用na2co3或者na2so4，其反应如下：

na2co3+v2o3+o2＝2navo3+co2

na2so4+v2o3+1/2o2＝2navo3+so2

s400：将水和焙烧物料供给至水淬-分离单元依次进行水淬和分离处理

该步骤中，将水和焙烧物料供给至水淬-分离单元依次进行水淬和分离处理，以便得到含钒溶液和富钛滤渣。具体的，钠化焙烧完成后的焙烧物料经螺旋出料，高温焙烧物料直接进行水淬，可破坏焙烧物料的晶型，为了提高钒的浸取效率，浸取时采用超声波加机械搅拌相结合的搅拌方式，在水淬时要求焙烧物料与水的混合质量比为1：(5-10)，且浸取时的温度为90-100摄氏度，浸取结束后对混合液进行分离(抽滤)，得到含钒溶液和富钛滤渣，含钒溶液可用于进一步制取含钒产品，富钛滤渣经烘干后可制备为富钛料。

根据本发明实施例的处理富钒钛料的方法通过采用蓄热式旋转床对富钒钛料进行钠化焙烧，且采用辐射管辐射传热，炉内气体流量小，扬尘少，无需配备大型除尘设备，可显著降低整个工艺的投资成本，并且在蓄热式旋转床内设置翻料装置，有利于氧气进入料层内部，同时通过向高温区供给弱氧化性气体，使得反应后气从预热区排出，即气体流动方向与炉底转动方向相反，并且通过在预热区、中温区和高温区布置多个取气口，实时对预热区、中温区和高温区中的氧含量进行检测并控制，可显著提高富钒钛料的钠化焙烧效果，然后将经钠化焙烧所得的高温焙烧物料直接进行水淬急冷，可破坏焙烧物料的晶型，最后进行分离处理，有利于焙烧物料中的钒浸出，而钛留在滤渣中，由此实现钒钛的分离回收。

根据本发明的实施例，参考图5，上述处理富钒钛料的方法进一步包括：

s500：将s300得到的反应后气供给至脱水净化补氧单元中脱除杂质气后补给氧气

该步骤中，将s300得到的反应后气供给至脱水净化补氧单元中脱除杂质气后补给氧气，以便得到混合气体，并将混合气体经进气口供给至蓄热式旋转床。具体的，将蓄热式旋转床所得的反应后气经净化、脱水、加氧并加热为压力为0.15-0.17mpa、温度为600-850摄氏度，优选850摄氏度后，所得的混合气体再经蓄热式旋转床的进气口通入蓄热式旋转床内，作为混合球团钠化焙烧的反应气，由此，可实现蓄热式旋转床内气体的循环利用，减少废气的排放量。

钠化剂以na2co3为例，由蓄热式旋转床出气口排出的焙烧尾气先经过余热锅炉进行余热回收，后经静电除尘器进行一次除尘，气体经mdea溶液去除二氧化碳，经干燥后的气体配氧加压通入蓄热式旋转床内。

钠化剂以nacl为例，由蓄热式旋转床出气口排出的焙烧尾气先经过余热锅炉进行余热回收，后经静电除尘器进行一次除尘，气体经水洗后去除尾气中的cl2，经干燥后的气体配氧加压通入蓄热式旋转床内。

钠化剂以na2so4为例，由蓄热式旋转床出气口排出的焙烧尾气先经过余热锅炉进行余热回收，后经静电除尘器进行一次除尘，气体经有机胺溶液去除尾气中的so2，经干燥后的气体配氧加压通入蓄热式旋转床内。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

将粒度不大于320目的占比80％以上的富钒钛料与粒度小于200目的碳酸钠按照混合质量比20：2进行配料，并配加5wt％的水，采用强力混料机将三者进行混和处理，以便得到混合物料；然后将混合物料供给至成型装置中进行成型处理，得到直径为15mm，厚度5mm的扁球，经烘干后得到气孔率为21％的混合球团。

将混合球团经上料皮带供给至蓄热式旋转床内的进料区，在可转动炉底上进行布料，布料厚度为30mm，混合球团在可转动炉底的转动下，依次经过环形炉膛内的预热区、中温区和高温区进行钠化焙烧，蓄热式旋转床内通过布置在环形炉膛内壁上的辐射管加热器加热，辐射管加热器距离炉底上料层上表面的距离为400mm，以保证炉膛内的温度在850-1000摄氏度内，其中高温区为900摄氏度，中温区为800摄氏度，且在炉底转动的过程中，布置在中温区和高温区的翻料装置可对炉底上的混合球团进行4次翻料，混合球团在钠化焙烧结束后，得到焙烧物料，焙烧物料经出料区的出料口排出，整个钠化焙烧处理的时间为90min，其中预热区停留24min，中温区停留24min，高温区停留42min。期间，环形炉膛内始终有弱氧气氛的气体流动，气体从高温区靠近出料区的进气口进入环形炉膛，气体在入炉之前保证其压力为0.15mpa，温度为650摄氏度，含氧量为15vt％，在环形炉膛内气体的压力为0.12mpa，且气体的流动方向与炉底的转动方向相反，并通过布置在预热区、中温区和高温区的取气口取气，检测炉膛内的气体的含氧量为8-10％，经反应后，得到反应后气，反应后气经布置在预热区靠近进料区的出气口排出，反应后气再经余热锅炉进行余热回收，后经净化、脱水、加氧并加热升压为0.15mpa、温度为650摄氏度、含氧量为15vt％的气体后，返回至蓄热式旋转床内，作为混合球团钠化焙烧的反应气。

钠化焙烧完成后的焙烧物料经螺旋出料，高温焙烧物料直接进行水淬，浸取时采用超声波加机械搅拌相结合的搅拌方式，在水淬时焙烧物料与水的混合质量比为1：5，且浸取时的温度为95摄氏度，浸取时间为90min，浸取结束后对混合液进行抽滤，得到含钒溶液和富钛滤渣，含钒溶液可用于进一步制取含钒产品，富钛滤渣经烘干后可制备为富钛料，钒浸取率达到92.8％。

实施例2

将粒度不大于320目的占比80％以上的富钒钛料与粒度小于200目的碳酸钠按照混合质量比20：4进行配料，并配加7wt％的水，采用强力混料机将三者进行混和处理，以便得到混合物料；然后将混合物料供给至成型装置中进行成型处理，得到直径为15mm，厚度5mm的扁球，经烘干后得到气孔率为21％的混合球团。

将混合球团经上料皮带供给至蓄热式旋转床内的进料区，在可转动炉底上进行布料，布料厚度为50mm，混合球团在可转动炉底的转动下，依次经过环形炉膛内的预热区、中温区和高温区进行钠化焙烧，蓄热式旋转床内通过布置在环形炉膛内壁上的辐射管加热器加热，辐射管加热器距离炉底上料层上表面的距离为350mm，以保证炉膛内的温度在850-1000摄氏度内，其中高温区为1000摄氏度，中温区为900摄氏度，且在炉底转动的过程中，布置在中温区和高温区的翻料装置可对炉底上的混合球团进行4次翻料，混合球团在钠化焙烧结束后，得到焙烧物料，焙烧物料经出料区的出料口排出，整个钠化焙烧处理的时间为120min，其中预热区停留32min，中温区停留32min，高温区停留56min。期间，环形炉膛内始终有弱氧气氛的气体流动，气体从高温区靠近出料区的进气口进入环形炉膛，气体在入炉之前保证其压力为0.16mpa，温度为850摄氏度，含氧量为18vt％，在环形炉膛内气体的压力为0.14mpa，且气体的流动方向与炉底的转动方向相反，并通过布置在预热区、中温区和高温区的取气口取气，检测炉膛内的气体的含氧量为10-12％，经反应后，得到反应后气，反应后气经布置在预热区靠近进料区的出气口排出，反应后气再经余热锅炉进行余热回收、后经净化脱水、加氧并加热加压为压力为0.15mpa、温度为650摄氏度、含氧量为18vt％后，返回至蓄热式旋转床内，作为混合球团钠化焙烧的反应气。

钠化焙烧完成后的焙烧物料经螺旋出料，高温焙烧物料直接进行水淬，浸取时采用超声波加机械搅拌相结合的搅拌方式，在水淬时焙烧物料与水的混合质量比为1：8，且浸取时的温度为95摄氏度，浸取时间为90min，浸取结束后对混合液进行抽滤，得到含钒溶液和富钛滤渣，含钒溶液可用于进一步制取含钒产品，富钛滤渣经烘干后可制备为富钛料，钒浸取率达到94.2％。

实施例3

将粒度不大于320目的占比80％以上的富钒钛料与粒度小于200目的氯化钠按照混合质量比20：4进行配料，并配加7wt％的水，采用强力混料机将三者进行混和处理，以便得到混合物料；然后将混合物料供给至成型装置中进行成型处理，得到直径为15mm，厚度5mm的扁球，经烘干后得到气孔率为21％的混合球团。

将混合球团经上料皮带供给至蓄热式旋转床内的进料区，在可转动炉底上进行布料，布料厚度为50mm，混合球团在可转动炉底的转动下，依次经过环形炉膛内的预热区、中温区和高温区进行钠化焙烧，蓄热式旋转床内通过布置在环形炉膛内壁上的辐射管加热器加热，辐射管加热器距离炉底上料层上表面的距离为350mm，以保证炉膛内的温度在850-1000摄氏度内，其中高温区为1000摄氏度，中温区为900摄氏度，且在炉底转动的过程中，布置在中温区和高温区的翻料装置可对炉底上的混合球团进行4次翻料，混合球团在钠化焙烧结束后，得到焙烧物料，焙烧物料经出料区的出料口排出，整个钠化焙烧处理的时间为120min，其中预热区停留32min，中温区停留32min，高温区停留56min。期间，环形炉膛内始终有弱氧气氛的气体流动，气体从高温区靠近出料区的进气口进入环形炉膛，气体在入炉之前保证其压力为0.16mpa，温度为850摄氏度，含氧量为18vt％，在环形炉膛内气体的压力为0.14mpa，且气体的流动方向与炉底的转动方向相反，并通过布置在预热区、中温区和高温区的取气口取气，检测炉膛内的气体的含氧量为10-12％，经反应后，得到反应后气，反应后气经布置在预热区靠近进料区的出气口排出，反应后气再经余热锅炉进行余热回收、后经净化脱水、加氧并加热加压为压力为0.15mpa、温度为650摄氏度、含氧量为18vt％后，返回至蓄热式旋转床内，作为混合球团钠化焙烧的反应气。

钠化焙烧完成后的焙烧物料经螺旋出料，高温焙烧物料直接进行水淬，浸取时采用超声波加机械搅拌相结合的搅拌方式，在水淬时焙烧物料与水的混合质量比为1：10，且浸取时的温度为95摄氏度，浸取时间为90min，浸取结束后对混合液进行抽滤，得到含钒溶液和富钛滤渣，含钒溶液可用于进一步制取含钒产品，富钛滤渣经烘干后可制备为富钛料，钒浸取率达到91.6％。

实施例4

将粒度不大于320目的占比80％以上的富钒钛料与粒度小于200目的硫酸钠按照混合质量比20：4进行配料，并配加7wt％的水，采用强力混料机将三者进行混和处理，以便得到混合物料；然后将混合物料供给至成型装置中进行成型处理，得到直径为15mm，厚度5mm的扁球，经烘干后得到气孔率为21％的混合球团。

将混合球团经上料皮带供给至蓄热式旋转床内的进料区，在可转动炉底上进行布料，布料厚度为50mm，混合球团在可转动炉底的转动下，依次经过环形炉膛内的预热区、中温区和高温区进行钠化焙烧，蓄热式旋转床内通过布置在环形炉膛内壁上的辐射管加热器加热，辐射管加热器距离炉底上料层上表面的距离为350mm，以保证炉膛内的温度在850-1000摄氏度内，其中高温区为1000摄氏度，中温区为900摄氏度，且在炉底转动的过程中，布置在中温区和高温区的翻料装置可对炉底上的混合球团进行4次翻料，混合球团在钠化焙烧结束后，得到焙烧物料，焙烧物料经出料区的出料口排出，整个钠化焙烧处理的时间为120min，其中预热区停留32min，中温区停留32min，高温区停留56min。期间，环形炉膛内始终有弱氧气氛的气体流动，气体从高温区靠近出料区的进气口进入环形炉膛，气体在入炉之前保证其压力为0.16mpa，温度为850摄氏度，含氧量为18vt％，在环形炉膛内气体的压力为0.14mpa，且气体的流动方向与炉底的转动方向相反，并通过布置在预热区、中温区和高温区的取气口取气，检测炉膛内的气体的含氧量为12-13％，经反应后，得到反应后气，反应后气经布置在预热区靠近进料区的出气口排出，反应后气再经余热锅炉进行余热回收、后经净化脱水、加氧并加热加压为压力为0.15mpa、温度为650摄氏度、含氧量为18vt％后，返回至蓄热式旋转床内，作为混合球团钠化焙烧的反应气。

钠化焙烧完成后的焙烧物料经螺旋出料，高温焙烧物料直接进行水淬，浸取时采用超声波加机械搅拌相结合的搅拌方式，在水淬时焙烧物料与水的混合质量比为1：8，且浸取时的温度为95摄氏度，浸取时间为90min，浸取结束后对混合液进行抽滤，得到含钒溶液和富钛滤渣，含钒溶液可用于进一步制取含钒产品，富钛滤渣经烘干后可制备为富钛料，钒浸取率达到91.4％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。