含钒矿粉与含钒钢渣混合焙烧提钒的方法与流程

本发明属于钒冶金焙烧领域，具体涉及含钒矿粉与含钒钢渣混合焙烧提钒的方法。

背景技术：

传统钠法焙烧提钒的方法中，需要添加氯化钠作为添加剂，在高温下分解会产生大量的氯气，随尾气大量排放，虽然有相关的处理装置，但对周边环境还是会产生巨大的污染，植被难以生存。

中国专利cn201310537813x，采用无钠焙烧清洁高效回收钒的方法中，对钢渣添加了其他的添加剂进行焙烧，无法将大量低含量的矿产资源充分利用。同时在添加焙烧中直接或间接的带来污染，增加了环保处理的压力。

中国专利cn201410616904.7高钙含钒物料的提钒方法，采用了硫酸酸浸、加还原剂的非焙烧工艺，耗酸量大、废水处理环保成本高、杂质含量高，且只能单独处理高钙渣，不能充分利用丰富的低品位的含钒矿产资源。

申请号为cn20120064463.5和201210064518.2的专利申请公开了一种钒渣钙化焙烧冷却提钒的方法，其通过将含有氧化钙的钒渣于700-950℃的条件下进行钙化焙烧，被烧的产物时间在20-120min内冷却到400-600℃之内，然后酸浸后固液分离。其采用钙法替代钠法焙烧的工艺，实际其转化率相对较低，在70％以下；同时容易形成难溶于水的钒酸钙，工艺难以控制。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种含钒矿粉与含钒钢渣混合焙烧提钒的方法，有效降低污染，转化率高。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

含钒矿粉与含钒钢渣混合焙烧提钒的方法，包括以下步骤：

步骤(1)、将含钒钢渣依次进行破碎、球磨和筛分，得到钢渣粉；将钒矿土依次经过破碎和筛分，得到矿粉；

步骤(2)、将钢渣粉和矿粉按照质量比为(15～35)：(65～85)混合均匀，得到混合粉料，进行回转窑干法焙烧，完成含钒矿粉与含钒钢渣混合焙烧提钒；

或者将钢渣粉、矿粉和水按照质量比为(15～48)：(40～75)：(8～15)混合均匀，得到混合湿料，堆放后进行制球，进行立式反射炉湿料压球焙烧，含钒矿粉与含钒钢渣混合焙烧提钒。

进一步的：步骤(1)中钢渣粉的细度小于20目；钒矿土破碎后过10～20目筛筛分。

进一步的：步骤(2)中，钢渣粉和矿粉混合后的v2o5质量百分比在3.0～15％之间。

进一步的：步骤(2)的回转窑干法焙烧中，回转窑的窑体为一钢制圆筒，且呈2.5～3.5度的倾斜角安装，混合粉料从窑尾进入，同时窑体进行旋转带动混合粉料在窑内呈径向前进，从窑头出料。

进一步的：回转窑的窑体低端安装烧嘴，采用煤气或喷煤粉加热焙烧。

进一步的：步骤(2)的回转窑干法焙烧中，焙烧温度为600～920℃，焙烧时间为3～6小时。

进一步的：步骤(2)中的混合湿料堆放24小时以上，然后再进行制球。

进一步的：步骤(2)的立式反射炉湿料压球焙烧中，所采用的立式反射炉的炉体结构包括相连的料仓与火仓，料仓与火仓之间设置透火孔，制球所得的球团先进入料仓上层低温区中预热，再逐步下落进入高温区焙烧。

进一步的：步骤(2)的立式反射炉湿料压球焙烧中，焙烧温度是600～920℃，焙烧时间是24～48小时。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明含钒矿粉与含钒钢渣混合焙烧提钒的方法，直接将钢渣粉和矿粉按照一定比例混合进行焙烧，

1、混合焙烧不添加任何添加剂，充分利用了钒资源，解决了单独钢渣尾渣难以利用的问题，用含钒钢渣带动含钒矿粉的综合利用，充分利用了矿粉中的钙、镁、铝、硅等元素，起到焙烧助剂的作用，替代传统钠法焙烧，避免了传统添加氯化钠焙烧的污染问题，也无须再单独添加氧化钙、碳酸钠、碳酸钡、苛性钠泥等传统添加碱性物质，杜绝氯气、氯化氢、重金属等污染；

2、由于钢渣和矿粉在混合焙烧时的相互作用，浸出率比单独焙烧两种物料大幅提高，单独焙烧矿粉或钢渣时，焙烧浸出率均低于75％，而将两种物料按照一定比例混合后焙烧，浸出率可达80％以上；解决了钒矿或钢渣无法单独焙烧、且转化率低的问题；

3、混合焙烧提高了入炉物料含钒，降低了物耗，从而极大地降低了生产成本，提高了设备的生产能力及单位时间的产品产量；

4、混合焙烧可以处理普通焙烧工艺不能处理的被钢厂废弃的高钙渣、高磷渣等，属资源再利用的环保工艺。

进一步地，采用立式焙烧反射炉湿料压球焙烧，料仓与火仓分开，来自煤气发生炉的热煤气在火仓充分燃烧后，热量经两仓之间的透火孔传至料仓将物料加热；物料自上向下运动，满足焙烧流程预热-焙烧-保温氧化-降温急冷的工艺要求；物料常温进入焙烧炉，热量向上将物料预热，降低烟气温度，热量被充分利用；燃烧室与料仓分开，煤气经配风充分燃烧，料仓的氧气不参与助燃，同时料仓下部进入大量氧气，满足了焙烧的富氧环境，有利于钒的氧化；间歇式落料，瞬间降温，避免钒青铜的生成，提高焙烧转化浸出率。

附图说明

图1为立窑结构示意图。

图2为图1侧视图。

其中，1、透火砖；2、火嘴；3、进料通道；4、炉齿；5、出料链板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明方法主要包括以下步骤：

(一)原料破碎

1、来自钢厂转炉提钒的含钒钢渣经颚式破碎机破碎后进入球磨机磨细筛分，去除大块铁粒，筛下物细度小于20目。

2、黏土钒矿经干燥后破碎，过10～20目筛筛分，去除大块废石。

(二)混料

由于采取不同的焙烧方式，混料配比也会不同，

1、回转窑干法焙烧混料：将钢渣粉与矿粉按照质量15～35:65～85比例混合均匀，控制v2o5的质量百分比在15％以下，优选3.0～15％之间，不需制球，直接使用即可；

2、立式反射炉湿料压球焙烧混料：按照钢渣粉：矿粉：水为15～48:40～75：8～15的质量比例混合均匀，堆放24小时以上，将混合好的物料经皮带输送机送入制球机，制成最大粒径为40mm×60mm×30mm的多边形球团，经布料皮带均匀平铺于布料机上。

(三)焙烧

1、立式反射炉：如图1、图2所示，炉体结构为料仓与火仓分开，来自煤气发生炉的热煤气经火嘴2在火仓充分燃烧后，热量经两仓之间透火砖1的透火孔传至料仓将物料加热，物料从上端的进料通道3进入炉内，从底部的炉齿4落入出料链板5上。物料经布料机送进立式焙烧炉，每40-60分钟加料一次，加料厚度<20mm，从上而下逐步预热，温度升至600～920℃，焙烧24-48小时，降温至600～650℃，以充分氧化，保温24～42小时出料，间歇出料，送至粉碎即可进行传统的稀酸湿法浸出。在ph值1.0～2.0的酸溶液中浸出4～6h，得到含钒溶液，采用传统的钠法提取对含钒溶液进行萃取提钒。

立式焙烧炉的主要优点是：1)物料自上向下运动，满足焙烧流程预热-焙烧-保温氧化-降温急冷的工艺要求；2)热量得到充分利用。物料常温进入焙烧炉，热量向上将物料预热，降低烟气温度，热量被充分利用；3)满足钒矿焙烧所需要的富氧焙烧环境。燃烧室与料仓分开，煤气经配风充分燃烧，料仓的氧气不参与助燃，同时料仓下部进入大量氧气，满足了焙烧的富氧环境，有利于钒的氧化。4)间歇式落料，瞬间降温，避免钒青铜的生成，提高焙烧转化浸出率。

2、采取回转窑焙烧工艺：

钢渣与矿粉的混合物也可以采用回转窑焙烧工艺进行焙烧。

其详细工艺为：来自混料工序的混合物料经皮带输送机送至窑尾料仓经计量给料秤准确计量，送至回转窑。回转窑设备为一2.7×60米的钢制圆筒，呈2.5～3.5度的水平倾斜角安装，物料从高端进入，同时窑体以一定的速度旋转，1-2r/min带动物料在窑内呈径向前进，同时吸收热量，经600～920℃高温焙烧3～6小时，由低端出料，经冷却进入传统浸出工序。焙烧热源位于安装于低端的烧嘴，采用煤气为燃料焙烧。

回转窑焙烧的优势为：1)物料无需制球，可直接入窑焙烧；2)操作简单，自动化程度高；3)节约人力，动力消耗少，4)炉况稳定，不宜烧结等。

实例1：含钒矿粉和高钙渣的混合焙烧

粉碎好的矿粉：v2o5：0.8％、粒度90％<18目；高钙钢渣：v2o5：7.5％，cao：25-30％，粉碎粒度90％<18目。将粉碎好的矿粉和高钙钢渣按质量比35：65混合，再加水11％混合均匀备用；立窑用干料球填充满后，开始缓慢升温，待料仓温度升至250℃后开始落料，用压球机(通用设备)将混好的物料压制成40×60×30mm的块状物，均匀分布在落料车上，加料厚度15mm，推送进立式焙烧炉，每60分钟间歇落料、加料一次，从上而下逐步预热，待料仓温度升至750℃时开始保温24h，然后降温至650℃保温24h，下出上进不断焙烧，焙烧后物料颜色青灰，粉末入水即沉淀视为合格，冷却后检测浸出率可达81.5％，将合格物料送至粉碎即可进行传统的稀酸湿法浸出。

实例2：含钒矿粉和高钙渣的混合焙烧

粉碎好的矿粉：v2o5：0.9％、粒度90％<18目；高钙钢渣：v2o5：7％，cao：25-30％，粉碎粒度90％<18目。将粉碎好的矿粉和高钙钢渣按质量比15：40混合，再加水8％混合均匀备用；立窑用干料球填充满后，开始缓慢升温，待料仓温度升至250℃后开始落料，用压球机(通用设备)将混好的物料压制成40×60×30mm的块状物，均匀分布在落料车上，加料厚度18mm，推送进立式焙烧炉，每50分钟间歇落料、加料一次，从上而下逐步预热，待料仓温度升至600℃时开始保温48h，然后调温至650℃保温42h，下出上进不断焙烧，焙烧后物料颜色青灰，粉末入水即沉淀视为合格，冷却后检测浸出率可达80.5％，将合格物料送至粉碎即可进行传统的稀酸湿法浸出。

实例3：含钒矿粉和高钙渣的混合焙烧

粉碎好的矿粉：v2o5：0.8％、粒度90％<18目；高钙钢渣：v2o5：7.5％，cao：25-30％，粉碎粒度90％<18目。将粉碎好的矿粉和高钙钢渣按质量比40：70混合，再加水15％混合均匀备用；立窑用干料球填充满后，开始缓慢升温，待料仓温度升至250℃后开始落料，用压球机(通用设备)将混好的物料压制成40×60×30mm的块状物，均匀分布在落料车上，加料厚度14mm，推送进立式焙烧炉，每60分钟间歇落料、加料一次，从上而下逐步预热，待料仓温度升至860℃时开始保温25h，然后降温至600℃保温30h，下出上进不断焙烧，焙烧后物料颜色青灰，粉末入水即沉淀视为合格，冷却后检测浸出率可达82.8％，将合格物料送至粉碎即可进行传统的稀酸湿法浸出。

实例4：含钒矿粉和高钙渣的混合焙烧

粉碎好的矿粉：v2o5：0.8％、粒度90％<18目；高钙钢渣：v2o5：7.5％，cao：25-30％，粉碎粒度90％<18目。将粉碎好的矿粉和高钙钢渣按质量比30：60混合，再加水10％混合均匀备用；立窑用干料球填充满后，开始缓慢升温，待料仓温度升至250℃后开始落料，用压球机(通用设备)将混好的物料压制成40×60×30mm的块状物，均匀分布在落料车上，加料厚度12mm，推送进立式焙烧炉，每50分钟间歇落料、加料一次，从上而下逐步预热，待料仓温度升至920℃时开始保温30h，然后降温至620℃保温32h，下出上进不断焙烧，焙烧后物料颜色青灰，粉末入水即沉淀视为合格，冷却后检测浸出率可达81.7％，将合格物料送至粉碎即可进行传统的稀酸湿法浸出。

实例5：含钒矿粉和高钙渣的混合焙烧

粉碎好的矿粉：v2o5：0.8％、粒度90％<18目；高钙钢渣：v2o5：7.5％，cao：25-30％，粉碎粒度90％<18目。将粉碎好的矿粉和高钙钢渣按质量比40：75混合，再加水14％混合均匀备用；立窑用干料球填充满后，开始缓慢升温，待料仓温度升至250℃后开始落料，用压球机(通用设备)将混好的物料压制成40×60×30mm的块状物，均匀分布在落料车上，加料厚度10mm，推送进立式焙烧炉，每45分钟间歇落料、加料一次，从上而下逐步预热，待料仓温度升至840℃时开始保温34h，然后降温至640℃保温35h，下出上进不断焙烧，焙烧后物料颜色青灰，粉末入水即沉淀视为合格，冷却后检测浸出率可达80.6％，将合格物料送至粉碎即可进行传统的稀酸湿法浸出。

实例6：含钒矿粉和高钙渣的混合焙烧

粉碎好的矿粉：v2o5：0.8％、粒度90％<18目；高钙钢渣：v2o5：7.5％，cao：25-30％，粉碎粒度90％<18目。将粉碎好的矿粉和高钙钢渣按质量比20：55混合，再加水12％混合均匀备用；立窑用干料球填充满后，开始缓慢升温，待料仓温度升至250℃后开始落料，用压球机(通用设备)将混好的物料压制成40×60×30mm的块状物，均匀分布在落料车上，加料厚度19mm，推送进立式焙烧炉，每58分钟间歇落料、加料一次，从上而下逐步预热，待料仓温度升至700℃时开始保温36h，然后降温至650℃保温25h，下出上进不断焙烧，焙烧后物料颜色青灰，粉末入水即沉淀视为合格，冷却后检测浸出率可达82.1％，将合格物料送至粉碎即可进行传统的稀酸湿法浸出。

实例7：含钒矿粉和高钙渣的混合焙烧

粉碎好的矿粉：v2o5：0.8％、粒度90％<18目；高钙钢渣：v2o5：7.5％，cao：25-30％，粉碎粒度90％<18目。将粉碎好的矿粉和高钙钢渣按质量比25：50混合，再加水13％混合均匀备用；立窑用干料球填充满后，开始缓慢升温，待料仓温度升至250℃后开始落料，用压球机(通用设备)将混好的物料压制成40×60×30mm的块状物，均匀分布在落料车上，加料厚度16mm，推送进立式焙烧炉，每44分钟间歇落料、加料一次，从上而下逐步预热，待料仓温度升至680℃时开始保温40h，然后降温至630℃保温38h，下出上进不断焙烧，焙烧后物料颜色青灰，粉末入水即沉淀视为合格，冷却后检测浸出率可达81.7％，将合格物料送至粉碎即可进行传统的稀酸湿法浸出。

实例8：含钒矿粉和高钒渣的混合焙烧

粉碎好的矿粉：v2o5：0.8％、粒度90％<18目；高钒钢渣：v2o5：15％，粉碎粒度90％<18目。将粉碎好的矿粉与高钒钢渣按质量比15:65混合，再加水3％混合均匀备用，使混合物成型；将直径2.7米，长60米回转窑用煤气升温，转速3.5转/分钟，升温至600℃后，开始投料，投料速度每小时5吨，待温度到达850℃后开始保温3.5h，出口物料冷却至100℃以下即可装车，焙烧后物料颜色黑灰，粉末入水即沉淀、无混浊，即为合格，检测转化率为88％，将合格物料送至粉碎，即可进行传统的稀酸酸湿法浸出。

实例9：含钒矿粉和高钒渣的混合焙烧

粉碎好的矿粉：v2o5：0.8％、粒度90％<18目；高钒钢渣：v2o5：15％，粉碎粒度90％<18目。将粉碎好的矿粉与高钒钢渣按质量比15：80混合，再加水3％混合均匀备用，使混合物成型；将直径2.7米，长60米回转窑用煤气升温，转速3.5转/分钟，升温至600℃后，开始投料，投料速度每小时5吨，待温度到达650℃后开始保温4h，出口物料冷却至100℃以下即可装车，焙烧后物料颜色黑灰，粉末入水即沉淀、无混浊，即为合格，检测转化率87.5％，将合格物料送至粉碎，即可进行传统的稀酸酸湿法浸出。

实例10：含钒矿粉和高钒渣的混合焙烧

粉碎好的矿粉：v2o5：0.8％、粒度90％<18目；高钒钢渣：v2o5：15％，粉碎粒度90％<18目。将粉碎好的矿粉与高钒钢渣按质量比30：85混合，再加水3％混合均匀备用，使混合物成型；将直径2.7米，长60米回转窑用煤气升温，转速3.5转/分钟，升温至600℃后，开始投料，投料速度每小时5吨，在600℃下保温6h，出口物料冷却至100℃以下即可装车，焙烧后物料颜色黑灰，粉末入水即沉淀、无混浊，即为合格，检测转化率87.1％，将合格物料送至粉碎，即可进行传统的稀酸酸湿法浸出。

实例11：含钒矿粉和高钒渣的混合焙烧

粉碎好的矿粉：v2o5：0.8％、粒度90％<18目；高钒钢渣：v2o5：15％，粉碎粒度90％<18目。将粉碎好的矿粉与高钒钢渣按质量比25：85混合，再加水3％混合均匀备用，使混合物成型；将直径2.7米，长60米回转窑用煤气升温，转速3.5转/分钟，升温至600℃后，开始投料，投料速度每小时5吨，待温度到达700℃后开始保温3h，出口物料冷却至100℃以下即可装车，焙烧后物料颜色黑灰，粉末入水即沉淀、无混浊，即为合格，检测转化率87.8％，将合格物料送至粉碎，即可进行传统的稀酸酸湿法浸出。

实例12：含钒矿粉和高钒渣的混合焙烧

粉碎好的矿粉：v2o5：0.8％、粒度90％<18目；高钒钢渣：v2o5：15％，粉碎粒度90％<18目。将粉碎好的矿粉与高钒钢渣按质量比35：65混合，再加水3％混合均匀备用，使混合物成型；将直径2.7米，长60米回转窑用煤气升温，转速3.5转/分钟，升温至750℃后，开始投料，投料速度每小时5吨，待温度到达850℃后开始保温5h，出口物料冷却至100℃以下即可装车，焙烧后物料颜色黑灰，粉末入水即沉淀、无混浊，即为合格，检测转化率88.1％，将合格物料送至粉碎，即可进行传统的稀酸酸湿法浸出。

实例13：含钒矿粉和高钒渣的混合焙烧

粉碎好的矿粉：v2o5：0.8％、粒度90％<18目；高钒钢渣：v2o5：15％，粉碎粒度90％<18目。将粉碎好的矿粉与高钒钢渣按质量比35：85混合，再加水3％混合均匀备用，使混合物成型；将直径2.7米，长60米回转窑用煤气升温，转速3.5转/分钟，升温至600℃后，开始投料，投料速度每小时5吨，待温度到达680℃后开始保温3.6h，出口物料冷却至100℃以下即可装车，焙烧后物料颜色黑灰，粉末入水即沉淀、无混浊，即为合格，检测转化率87.6％，将合格物料送至粉碎，即可进行传统的稀酸酸湿法浸出。

本工艺将含钒矿粉(v2o5：0.5-1.5％)与各种含钒钢渣(高钒渣(v2o5％：10-24)、高钙渣、(v2o5％：<10；cao％:>10％)高磷渣(v2o5％：<10；p％:>10％)的一种或几种进行混合，不添加其他焙烧助剂，如：氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠、氧化钙、氧化镁、碳酸钡、氯化钙、苛性泥等，直接将矿粉和钢渣破碎混合，直接用回转窑焙烧，或添加水(8-15％)混合后压球，采用立式焙烧窑炉焙烧或回转窑焙烧。

本发明混合焙烧具有以下优点：

1，避免了传统添加氯化钠焙烧的污染问题，避免了高价重金属的产生。

2无须添加氧化钙、碳酸钠、碳酸钡、苛性钠泥等传统添加碱性物质，杜绝污染和资源浪费。

3解决了钒矿或钢渣无法单独焙烧、转化率低的问题。

4充分利用了钒资源，用含钒钢渣带动含钒矿粉的综合利用，盘活以矿粉为代表的低含量资源，同时充分利用了矿粉中的钙、镁、铝、硅等元素，起到焙烧助剂的作用；

5解决了尾渣难以利用的问题，原有单独钢渣尾渣利用途径受限，通过添加矿粉，改变了混合尾渣的成分，可广泛用于建筑砌块等领域，变废为宝，实现综合利用。

对比实施例1

粉碎好的矿粉：v2o5：0.8％、粒度90％<18目；高钙钢渣：v2o5：7.5％，cao：25-30％，粉碎粒度90％<18目。立窑用干料球填充满后，开始缓慢升温，待料仓温度升至250℃后开始落料，用压球机将粉碎好的矿粉或高钙钢渣单独压制成40×60×30mm的块状物，均匀分布在落料车上，加料厚度15mm，推送进立式焙烧炉，每60分钟间歇落料、加料一次，从上而下逐步预热，待料仓温度升至750℃时开始保温5.5h，然后降温至650℃保温24h，下出上进不断焙烧，焙烧后物料颜色青灰，粉末入水即沉淀视为合格，冷却后检测浸出率只有65.1％，将合格物料送至粉碎即可进行传统的稀酸湿法浸出。

对比实施例2

粉碎好的矿粉：v2o5：0.9％、粒度90％<18目；高钙钢渣：v2o5：7％，cao：25-30％，粉碎粒度90％<18目。立窑用干料球填充满后，开始缓慢升温，待料仓温度升至250℃后开始落料，用压球机将粉碎好的矿粉或高钙钢渣单独压制成40×60×30mm的块状物，均匀分布在落料车上，加料厚度18mm，推送进立式焙烧炉，每50分钟间歇落料、加料一次，从上而下逐步预热，待料仓温度升至600℃时开始保温5h，然后调温至650℃保温42h，下出上进不断焙烧，焙烧后物料颜色青灰，粉末入水即沉淀视为合格，冷却后检测浸出率只有62.3％，将合格物料送至粉碎即可进行传统的稀酸湿法浸出。

由对比实施例1和对比实施例2实验数据可知，将矿粉或高钙钢渣单独进行焙烧后得出的浸出率低于66％，远不及本发明实施例1至实施例13的实验结果，利用本发明的立式反射炉或者卧式窑炉焙烧工艺进行焙烧，得到的结果均大于80％，解决了钒矿或钢渣无法单独焙烧、且转化率低的问题，并且无须添加氧化钙、碳酸钠、碳酸钡、苛性钠泥等传统添加碱性物质，杜绝污染和资源浪费。