CN102560090B - 一种用沸腾炉生产水泥配料时富集钒和硒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用沸腾炉生产水泥配料时富集钒和硒的方法，其特征在于包括如下操作步骤：a、加钙粉碎：b、焙烧：c、控制进风量：d、富集钒和硒：e、尾气除硫：本发明与现有技术比较，具有以下优点：利用石煤本身的含碳量进行焙烧，尾气能集中处理，钒、硒等金属都富集在细灰里，能作为副产品加以回收，提高了工厂利润空间，同时避免了对环境的污染。

Description

一种用沸腾炉生产水泥配料时富集钒和硒的方法

技术领域

本发明涉及一种用沸腾炉生产水泥配料时富集钒和硒的方法。

背景技术

钒是重要的国防战略物资，有“金属味精”之称，广泛应用于冶金、化工、航天航空、以及新兴的钒电池等领域。我国钒资源比较丰富，主要的含钒矿物有：钒钛磁铁矿和含钒石煤。石煤是一种含多金属的炭质页岩，主要微量元素有钒、硒、铝、钼、铁等共生的复合矿，恩施地区的石煤储量巨大，但每种金属的含量都没达到工业冶炼品位要求。在湘西、鄂西地区的水泥一般都是碳酸盐水泥，由于石煤含硅高，原矿含二氧化硅65％-70％，焙烧渣含二氧化硅80％以上，作为水泥配料掺合，能提高水泥标号，所以湘西、鄂西地区对该产品需求量很大，目前由于市场的需求和利益的驱动下，出现了很多无组织的露天堆烧，没有环保设备，SO₂等气体直接排放，对环境造成了很大的污染，有的地方出现大批山林死亡；更严重的是露天堆烧产生的烟气中二氧化硒的含量较高，人畜吸入后会造成硒中毒，且石煤中的贵金属又无法回收利用，造成了钒、硒等金属的资源浪费。所以开发一种综合利用回收工艺，有很迫切的环保需求和广阔的经济前景。本工艺利用沸腾炉燃烧低热值石煤，并对普通沸腾炉进行了改造：通过调整一、二次风的配比和增加多级进风，采用两级排渣，使石煤在燃烧后其中所含的钒和硒在粉尘中得到很高程度的富集。同时采用在石煤中加钙和尾气用碱中和的方法脱除烟气中的硫，避免了对大气的污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能更好地综合利用多金属石煤矿，在生产水泥配料时，烟气能集中处理达标排放，还能有效地富集钒、硒等贵金属，利于提取回收。

本发明一种用沸腾炉生产水泥配料时富集钒和硒的方法，其特征在于包括如下操作步骤：

a、加钙粉碎：按原料石煤中含硫量加入CaCO₃，使原料进入沸腾炉时原料中钙硫比为2，在石煤粉碎过程中加入CaCO₃，CaCO₃和石煤一起粉碎到5mm以下；

b、焙烧：石煤利用自身的发热量在沸腾炉内焙烧，炉膛的温度保持在850℃-950℃之间；

c、控制进风量：在沸腾炉的多个进风口控制进风量，使沸腾炉的第二进氧口、第三进氧口、为第四进氧口风量控制在总风量的6％、5％、4％，使炉膛内始终处于氧化性状态；物料在炉膛内的停留时间控制在10秒-16秒；

d、富集钒和硒：从沸腾炉排渣口、重渣排渣口和重力除尘器获得的为水泥配科；钒和硒在炉膛内，氧化成V₂O₅、SeO₂和细尘一起进入烟道，从用旋风除尘器回收的粉尘即为富集钒和硒原料；

e、尾气除硫：尾气从排放烟囱排放前加一级石英管塔、用碱水喷淋，除去尾气内少量SO₂，使SO₂排放浓度控制在300mg/Nm³以内。

本发明一种用沸腾炉生产水泥配料时富集钒和硒的方法，其特征在于包括如下操作步骤：

a、加钙粉碎：按原料石煤中含硫量加入CaCO₃，使原料进入沸腾炉时原料中钙硫比为2，在石煤粉碎过程中加入CaCO₃，CaCO₃和石煤一起粉碎到5mm以下；

b、焙烧：石煤利用自身的发热量在沸腾炉内焙烧，炉膛的温度保持在850℃-950℃之间；

c、控制进风量：在沸腾炉的多个进风口控制进风量，使沸腾炉的第二进氧口、第三进氧口、为第四进氧口进风量控制在总风量的6％、5％、4％，使炉膛内始终处于氧化性状态；物料在炉膛内的停留时间控制在16秒；

d、富集钒和硒：从沸腾炉排渣口、重渣排渣口和重力除尘器获得的为水泥配科；钒和硒在炉膛内，氧化成V₂O₅、SeO₂和细尘一起进入烟道，从用旋风除尘器回收的粉尘即为富集钒和硒原料；

e、尾气除硫：尾气从排放烟囱排放前加一级石英管塔、用碱水喷淋，除去尾气内少量SO₂，使SO₂排放浓度控制在300mg/Nm³以内。

本发明与现有技术比较，具有以下优点：利用石煤本身的含碳量进行焙烧，尾气能集中处理，钒、硒等金属都富集在细灰里，能作为副产品加以回收，提高了工厂利润空间，同时避免了对环境的污染。

附图说明

附图1为用沸腾炉生产水泥配料时富集钒和硒的工艺设备示意图；

附图2沸腾炉的整体结构示意图；

附图中：1-为沸腾炉本体；2-为第一进氧口；3-为排渣口；4-为第二进氧口；5-为第三进氧口；6-为第四进氧口；7-为炉气出口；8-为进料口；9-为人孔；10-为烟囱；11-为重渣排渣口；22-为重力除尘器；23-为旋风陈尘器；24-为旋风除尘器；25-为石英管塔；26-为排放烟囱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。

本发明使用的沸腾炉是一种四次进风的沸腾炉，四次进风的沸腾炉是在沸腾炉本体1上安装有烟囱10、进料口8、炉气出口7、人孔9、排渣口3和进氧口；在沸腾炉本体1顶部设有点火时使用的烟囱10和炉气出口7，在沸腾炉本体1上部设有第四进氧口6，在沸腾炉本体1中部设有第三进氧口5，在沸腾炉本体1下部设有第二进氧口4，在沸腾炉本体1底部设有进料口8、人孔9、排渣口3和第一进氧口2；在沸腾炉本体1内部设有耐火硅层。

本发明一种用沸腾炉生产水泥配料时富集钒和硒的方法，其特征在于包括如下操作步骤：

a、加钙粉碎：按原料石煤中含硫量加入CaCO₃，使原料进入沸腾炉1时原料中钙硫比为2，在石煤粉碎过程中加入CaCO₃，CaCO₃和石煤一起粉碎到5mm以下；

b、焙烧：石煤利用自身的发热量在沸腾炉1内焙烧，炉膛的温度保持在850℃-950℃之间；

c、控制进风量：在沸腾炉1的多个进风口控制进风量，使沸腾炉的第二进氧口4、第三进氧口5、为第四进氧口6进风量控制在总风量的6％、5％、4％，使炉膛内始终处于氧化性状态；物料在炉膛内的停留时间控制在16秒；

d、富集钒和硒：从沸腾炉排渣口3、重渣排渣口11和重力除尘器22获得的渣尘为水泥配科；钒和硒在炉膛内，氧化成V₂O₅、SeO₂和细尘一起进入烟道，从用旋风除尘器23和旋风除尘器24回收的粉尘即为富集钒和硒原料；

e、尾气除硫：尾气从排放烟囱26排放前加一级石英管塔25、用碱水喷淋，除去尾气内少量SO₂，使SO₂排放浓度控制在300mg/Nm³以内。

石煤在粉碎时按钙硫比为2的比例加入CaCO₃，粉碎到5mm以下，一起进入沸腾炉内焙烧，在焙烧过程中，使炉膛的温度保持在850℃-950℃之间，使石煤中S高温氧化生成SO₂。CaCO₃高温分解生成CaO，CaO+SO₂→CaSO₃+O₂→CaSO₄，900℃时一般100g的CaO能吸收29.4g的SO₂，在炉内能脱除70％一90％的SO₂，生成的CaSO₄又是水泥必须添加的辅料。

石煤中的钒、硒，一般都以吸附状态分布在碳质中，也有一少部分赋存于黄铁矿中，在焙烧过程中由于碳生成CO₂，钒、硒等金属跟矿石中的脉石矿物石英分离进入尘中，根据这一现象在沸腾炉的沸腾层下端开一重渣排渣口，矿石中的脉石从该排渣口排出；在沸腾炉的沸腾层上端开一溢流排渣口，低品位的炉渣从该排渣口排出。两个排渣口所排渣的含硅量在80％以上，冷却后直接送水泥厂作为水泥配料。在沸腾层的上方设2、3、4次进风，通过调整进风比例，使整个炉膛内绝对处于氧化状态，钒、硒等进入炉膛后，氧化生成V₂O₅和SeO₂进入烟道，气态的SeO₂被烟气中的S O₂还原成单质Se和V₂O₅一起富集在细尘里。

烟尘经一级重力除尘，进一步分离低品位重渣后，再经2级旋风除尘器回收，钒和硒的富集比能达到3倍以上，富集渣送冶炼厂冶炼得到钒、硒产品。烟气经石英管塔，碱水喷淋后除去余留少量SO₂后达标排放。

实例1

恩施地区李家河的石煤矿，主要成份是SiO₂：64.1％；C：13％；S：1.5％；Fe₂O₃：3.3％；Al₂O₃：7.8％；CaO0.4％；V₂O₅：0.34％；Se：0.008％；Mo：0.02％；其它微量元素6.5％。在每小时焙烧8.5吨的沸腾炉内焙烧，每小时鼓入7500m³风量，产生11000m³烟气量，根据矿石的含硫量每小时产生216kg的SO₂。在石煤粉矿过程中加入3％采石场购买的CaCO₃粉在炉膛温度900℃时焙烧后，测得进石英管塔前的SO₂含量2200mg/Nm³。再经石英管塔石灰水喷淋后测得尾气的含硫量276mg/Nm³。

排渣口收集重渣2.57吨，含钒0.18％，含硒0.0001％。重力除尘收集到3.26吨，含钒0.38％，含硒0.003％，旋风除尘收集细渣0.97吨，含钒0.95％，含硒0.041％。一起被富集的还有钼和铝。

实例2

恩施地区铁场坡的石煤矿，主要成份是SiO₂：65.29％；C：13.3％；S：1.7％；Fe₂O₃：3.2％；Al₂O₃：13.3％；CaO0.6％；V₂O₅：0.47％；Se：0.009％；Mo：0.02％；其它元素2.65％。在每小时焙烧7.2吨的沸腾炉内焙烧，每小时鼓入7300m³风量，产生10200m³烟气量，根据矿石的含硫量每小时产生207kg的SO₂。在石煤粉矿过程中加入2.8％的采石场购买CaCO₃粉在炉膛温度900℃时焙烧后，测得进石英管塔前的SO₂含量2130mg/Nm³。再经石英管塔石灰水喷淋后测得尾气的含硫量262mg/Nm³。

排渣口收集重渣1.63吨，含钒0.19％，含硒0.001％。重力除尘收集到2.53吨，含钒0.51％，含硒0.0037％，旋风除尘收集细渣1.24吨，含钒1.09％，含硒0.032％。一起被富集的还有钼和铝。

实例3

恩施地区屯堡的石煤矿，主要成份是SiO₂：64.67％；C：12.8％；S：1.9％；Fe₂O₃：3.5％；Al₂O₃：11.7％；CaO0.8％；V₂O₅：0.43％；Se：0.009％；Mo：0.019％；其它元素4.24％。在每小时焙烧9.3吨的沸腾炉内焙烧，每小时鼓入7600m³风量，产生10900m³烟气量，根据矿石的含硫量每小时产生299kg的SO₂。在石煤粉矿过程中加入2.9％的采石场购买CaCO₃粉在炉膛温度900℃时焙烧后，测得进石英管塔前的SO₂含量2210mg/Nm³。再经石英管塔石灰水喷淋后测得尾气的含硫量292mg/Nm³。

排渣口收集重渣2.21吨，含钒0.17％，含硒0.001％。重力除尘收集到3.06吨，含钒0.48％，含硒0.0041％，旋风除尘收集细渣1.69吨，含钒1.07％，含硒0.035％。一起被富集的还有钼和铝。

Claims (2)

1.一种用沸腾炉生产水泥配料时富集钒和硒的方法，其特征在于包括如下操作步骤：

a、加钙粉碎：按原料石煤中含硫量加入CaCO₃，使原料进入沸腾炉时原料中钙硫比为2，在石煤粉碎过程中加入CaCO₃，CaCO₃和石煤一起粉碎到5mm以下；

b、焙烧：石煤利用自身的发热量在沸腾炉内焙烧，炉膛的温度保持在850^oC—950 ^oC之间；

c、控制进风量：沸腾炉上的第二进氧口（4）、第三进氧口（5）、第四进氧口（6）进风量控制在总风量的6%、5%、4%，使炉膛内始终处于氧化性状态；物料在炉膛内的停留时间控制在10秒-16秒；

 d、富集钒和硒：从沸腾炉排渣口（3）、重渣排渣口（11）和重力除尘器（22）获得的为水泥配科；钒和硒在炉膛内，氧化成V₂O₅、SeO₂和细尘一起进入烟道，从第一旋风除尘器（23）和第二旋风除尘器（24）回收的粉尘即为富集钒和硒原料；

e 、尾气除硫：尾气从排放烟囱（26）排放前加一级石英管塔（25）、用碱水喷淋，除去尾气内少量SO₂，使SO₂排放浓度控制在300mg/Nm³以内；

所述的用沸腾炉生产水泥配料时富集钒和硒的方法所使用的沸腾炉是—种四次进风的沸腾炉，四次进风的沸腾炉是在沸腾炉本体(1)上安装有烟囱(10)、进料口(8)、炉气出口(7)、人孔(9)、排渣口(3)和进氧口；在沸腾炉本体(1)顶部设有点火时使用的烟囱(10)和炉气出口(7)，在沸腾炉本体(1)上部设有第四进氧口(6)，在沸腾炉本体(1)中部设有第三进氧口(5)，在沸腾炉本体(1)下部设有第二进氧口(4)，在沸腾炉本体(1)底部设有进料口(8)、人孔(9)、排渣口(3)和第一进氧口(2)；在沸腾炉本体(1)内部设有耐火硅层。

2.按照权利要求1所述的一种用沸腾炉生产水泥配料时富集钒和硒的方法，其特征在于包括如下操作步骤：

a、加钙粉碎：按原料石煤中含硫量加入CaCO₃，使原料进入沸腾炉时原料中钙硫比为2，在石煤粉碎过程中加入CaCO₃，CaCO₃和石煤一起粉碎到5mm以下；

b、焙烧：石煤利用自身的发热量在沸腾炉内焙烧，炉膛的温度保持在850^oC—950 ^oC之间；

c、控制进风量：沸腾炉上的第二进氧口（4）、第三进氧口（5）、第四进氧口（6）进风量控制在总风量的6%、5%、4%，使炉膛内始终处于氧化性状态；物料在炉膛内的停留时间控制在16秒；

d、富集钒和硒：从沸腾炉排渣口（3）、重渣排渣口（11）和重力除尘器（22）获得的为水泥配科；钒和硒在炉膛内，氧化成V₂O₅、SeO₂和细尘一起进入烟道，从第一旋风除尘器（23）和第二旋风除尘器（24）回收的粉尘即为富集钒和硒原料；

e 、尾气除硫：尾气从排放烟囱（26）排放前加一级石英管塔（25）、用碱水喷淋，除去尾气内少量SO₂，使SO₂排放浓度控制在300mg/Nm³以内；

所述的用沸腾炉生产水泥配料时富集钒和硒的方法所使用的沸腾炉是—种四次进风的沸腾炉，四次进风的沸腾炉是在沸腾炉本体(1)上安装有烟囱(10)、进料口(8)、炉气出口(7)、人孔(9)、排渣口(3)和进氧口；在沸腾炉本体(1)顶部设有点火时使用的烟囱(10)和炉气出口(7)，在沸腾炉本体(1)上部设有第四进氧口(6)，在沸腾炉本体(1)中部设有第三进氧口(5)，在沸腾炉本体(1)下部设有第二进氧口(4)，在沸腾炉本体(1)底部设有进料口(8)、人孔(9)、排渣口(3)和第一进氧口(2)；在沸腾炉本体(1)内部设有耐火硅层。

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