[發明專利]一種豎爐式氧化鈉化焙燒方法及裝置

有效

• 申請號: 201110371297.9
• 申請日: 2011-11-21
• 公開（公告）號: CN102409162A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 張井凡;董輝;蔡九菊;王連勇;趙勇;蘇偉;朱大為
• 申請（專利權）人: 深圳市盛鑫源環保科技技術有限公司
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;F27B1/00;C22B34/22
• 代理公司: 深圳市康弘知識產權代理有限公司 44247
• 代理人: 胡朝陽;袁輝

技術領域

本發明涉及以釩鈦磁鐵礦、含釩含釩石煤為原料冶金提釩工藝流程中氧化鈉化焙燒技術領域，尤其是涉及一種經濟的高效節能型豎爐式氧化鈉化焙燒方法及裝置。

背景技術

釩具有優良的物理性能、穩定的化學性能以及良好的催化性，其被廣泛用于工業、軍事、航空等諸多領域。鈦也因具有優異的物理、化學性能，而廣泛應用于化工、冶金、航空等領域。發達國家都非常重視釩鈦工業的發展，并一直把釩鈦作為戰略物資儲備，我國將釩列入了限制出口的稀有元素之一。

現有以釩鈦磁鐵礦、含釩石煤等為原料，生產五氧化二釩和三氧化二釩等釩氧化物的釩工業產品的生產流程是：預處理→焙燒→浸出→沉淀→熱解或還原。其中焙燒通常為氧化鈉化焙燒，在整個工藝過程中起著非常重要的作用。所謂氧化鈉化焙燒，就是以鈉鹽為添加劑，通過氧化反應，將原料中各種價態的釩離子（V⁺³，V⁺⁴）轉化為可溶性釩離子（V⁺⁵）的過程，即在氧化氣氛下，使之氧化后與鈉鹽反應生成可溶解于水的釩酸鈉的過程。焙燒過程中，溫度和氣氛是影響焙燒質量，進而影響釩轉化率的主要因素。釩鈦磁鐵礦或含釩石煤，在爐內焙燒的溫度，是連續地從低溫到高溫，再從高溫到低溫逐步變化的過程，在上述溫度環境下，釩鈦磁鐵礦或含釩石煤逐步完成氧化、鈉化和冷卻過程。從釩鈦磁鐵礦球團進入爐內開始，到600℃左右完成氧化；從600℃開始，到最高溫度之間，完成鈉化過程，一般最高溫度控制在800~1200℃；從最高溫度到約500℃為冷卻過程。所謂焙燒氣氛是指要使反應豎爐內處于氧化性氣氛，即氧氣有一定的過剩。

目前，焙燒設備多采用回轉窯、多膛爐、平窯。其中：

回轉窯是具有較小傾斜角度的圓筒型的爐窯，內襯耐火材料。釩鈦磁鐵礦球團從窯體一端裝入，在窯體的另一端即出料端設有加熱燒嘴以對窯內的釩鈦磁鐵礦球團進行加熱。窯體內的爐料從旋轉的爐壁不斷下落而被攪拌焙燒，從窯體出料端的下部排出。由于煙氣的抽吸，防止了從爐子的兩端露出煙氣和粉塵。回轉窯結構簡單、攪拌良好、熱分布較均勻、生產能力較大、維護及操作簡單。其缺點是：初始投資較大，對物料配比要求嚴格，對原料的適應性較差，爐溫控制較難，易結成球狀料，甚至結成環狀爐結（即窯內結圈），從而給操作帶來困難，釩酸鈉轉化率低。

多膛爐是具有多層爐膛的豎式圓筒型爐窯，其內襯耐火磚，自下往上8~12層，每一層均有鋼板砌耐火磚，每層上面安有耙齒，由中心軸帶動旋轉。原料由上層裝入，通過攪拌由周邊向中心集中，又從中心向周邊分散地逐層下移，經干燥、焙燒后從最底層排出。這種爐型結構復雜，初始投資大、焙燒溫度和氣氛不能進行較好的控制，機械故障率高，而且，耙齒因低熔點生成物易被黏結、積料。

平窯產量低（約0.1噸/平方米·小時），工人勞動強度大，煙塵四溢，操作環境惡劣，釩酸鈉轉化率低約50%。

顯然，現有氧化鈉化焙燒設備存在初始投資大、焙燒溫度與氣氛不能進行較好的控制和因物料黏結造成窯體結圈或耙齒黏結積料的缺陷。

發明內容

本發明為了解決現有技術氧化鈉化焙燒設備存在初始投資大、產量低、轉化率低、焙燒溫度與氣氛不能進行較好的控制和因物料黏結造成窯體結圈或耙齒黏結積料的缺陷的技術問題，提供了一種豎爐式氧化鈉化焙燒方法及裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為設計一種豎爐式氧化鈉化焙燒方法，包括下列步驟：造球后物料經位于爐墻砌磚體上方的旋轉給料機給料至朝下傾斜的烘干床，經烘干床干燥后進入由爐墻砌磚體圍合而成的豎直的爐腔中，物料在爐腔中下移過程中，先同由燃燒室燃燒產生并經位于爐墻砌磚體中部的噴火口進入爐腔中的燃燒氣體和由來自于爐腔下部的二次風構成的混合氣作用完成氧化鈉化焙燒，再經由位于爐墻砌磚體下方的鼓風機產生的冷卻空氣冷卻完成焙燒后的物料，最后經位于爐墻砌磚體下方的卸料裝置排出，所述二次風即為冷卻空氣冷卻完成焙燒后的物料所形成的熱交換熱風。

所述完成氧化鈉化后的廢氣經與爐墻砌磚體頂部連接的集煙罩和設于集煙罩頂部的排煙管道排出。

所述豎爐式氧化鈉化焙燒方法還包括在所述爐墻砌磚體中央設置將所述爐墻砌磚體一分為二的導流隔墻，所述爐腔被所述導流隔墻一分為二，所述旋轉給料機設于所述導流隔墻的正上方，所述烘干床包括兩個，且以所述導流隔墻為中心對稱設置。

所述豎爐式氧化鈉化焙燒方法還包括在導流隔墻下端設置與所述導流隔墻下端連接且朝下傾斜至連接所述卸料裝置的蓖板，所述鼓風機位于所述蓖板下方，所述蓖板上設置有進風孔，鼓風機產生的冷卻空氣經進風孔進入爐腔。