提高钒回收率工业生产研究

当代化工研究

Chenmical Intermediate

技术应用与研究环境工程

2019·02

提高钒回收率工业生产研究

＊徐雪峰　王少伟　周雅平（河钢集团承钢公司 河北 067002）

摘要：介绍了一种利用钒渣提钒的生产工艺，指出生产系统钒回收率低的原因，针对存在的问题实施了多项技术措施，达到提高钒回收

率和降低生产成本的目的。

关键词：钒；回收率；技术改进

中图分类号：T 文献标识码：A

Study on Industrial Production to Improve Vanadium Recovery Rate

Xu Xuefeng, Wang Shaowei, Zhou Yaping

(Hebei Iron & Steel Group Chengde Iron & Steel CO., LTD., Hebei, 067002)

Abstract：This paper introduces a production process for extracting vanadium from vanadium slag, points out the reasons for the low recovery

rate of vanadium in the production system, and implements several technical measures to solve the existing problems, so as to improve the recovery rate of vanadium and reduce the production cost.

Key words：vanadium；recovery rate；technical improvement

1.引言

我国的钒冶金工业主要是用含钒钛磁铁矿为原料，采用间接法工艺，通过炼钢转炉氧化吹炼提取钒渣，钒渣经粉碎磁选后进行氧化钠化焙烧，经过浸泡过滤生成可溶性钒酸盐溶液，再经过沉淀煅烧工艺生产氧化钒产品。在钒生产过程的每个工序都存在钒流失现象，导致钒回收率降低而生产成本增加，钒流失集中体现在焙烧浸出工序，大约10%-15%的钒存在于提钒后的尾渣中，降低尾渣含钒量是增加效益的最

佳手段。尾渣中含钒分为不可溶性钒与可溶性钒两部分，前者取决于焙烧过程中钒转化率的高低，后者取决于尾渣过滤水洗工艺。

2.降低尾渣中不可溶性钒含量

降低尾渣中不可溶性钒含量的核心就是提高焙烧过程中钒转化率。所谓焙烧转化率，是指钒渣经过氧化钠化焙烧后，熟料中可溶性钒与全部钒量的百分比值。影响焙烧转化率的因素有钒渣成分、附加剂、焙烧温度、钒渣粒度、氧化

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低温氮气进入全浸在地下换热器水池（恒温50℃脱盐水）盘管换热器，盘管换热器内低温氮气与脱盐水进行二次换热成30℃常温氮气。（3）出地下水池盘管换热器的常温氮气碰头至原二级密封气管线，新配置管线设置有调节阀，调节阀联锁控制信号设置在一氧化碳压缩机界区氮气在线压力上，低压氮气压力与PS304压力之间差压基本在60Kpa，当低压氮气管网压力低于0.36Mpa(PS304压力低于0.3Mpa)时，触发调节阀全开信号，导通事故氮气流路，液氮气化升温后的注入干气密封二级密封气管线，防止由于干气密封压力PS304压力低造成联锁停车。（4）因为事故气源量有限，为防止事故气源进入全厂氮气管网造成事故气源压力低而起不到作用，在原二级密封气管线上加装单向阀，保证事故氮气只能流向干气密封侧而不能进入氮气管网。

减少了停车给企业带来直接和间接损失，为企业带来了较好的经济效益。

液氮储罐改造CO压缩机事故气源示意图：

5.改造效果

改造前当全厂低压氮气管网压力低于0.3Mpa就会导致一氧化碳循环压缩机跳车，液氮储罐改造为一氧化碳循环压缩机干气密封二级密封气备用事故气源完成并投用后，2018年5月和2018年7月出现两次由于相关因素导致的全厂氮气管网失压情况发生，低压氮气管网压力最低降至0.17Mpa，液氮储罐作为应急事故气源能迅速投用，PS304压力提升至0.45Mpa，保证了压缩机正常运行，防止甲烷深冷分离装置全部停车情况发生，避免了全厂整体生产负荷的大幅下降，

•【作者简介】

焦福星（1983-），男，河南省煤气（集团）有限责任公司义马气化厂；研究方向：煤化工生产技术管理。

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气氛、人为操作因素等。

某钒厂采用直径4.5米、长100米的大型回转窑进行钒渣焙烧，是目前世界上用于提钒行业最大的回转窑，处理能力为一般小型回转窑的2.5-3倍，使用大型回转窑进行钒渣焙烧具有生产效率高、综合能耗低等优点，但大型回转窑焙烧的热工制度较难把控，致使转化率不稳定，造成生产成本增加，该厂通过技术改进有效提升转化率。

(1)改进回转窑煤气烧嘴、调整风煤比

通过改进煤气烧嘴气孔排列方式，拉伸火焰长度，根据钒渣品位的不同将风煤比调控至0.7-1.5之间。控制预热段温度在400-500℃，烧成段温度控制在750-800℃、冷却段温度控制在400-500℃。

(2)改进大型回转窑砌筑方式

回转窑内壁砌筑内衬用于保护窑体，并起到保温隔热降低能源消耗的作用，尤其大型回转窑的内衬砌筑存在工期长、价格昂贵等特点，回转窑内衬的使用寿命直接影响到生产成本及技术指标。传统的砌筑方法为采用梯形砖垒墙式砌筑法，该方法应用于大型回转窑的内衬砌筑易产生的耐火砖错缝脱落问题，内衬使用寿命短，窑体保温性能差。

通过改进回转窑砌筑砖型，改进后的回转窑砌筑砖型正面呈梯形，其两侧面中间腰线处形成半圆柱体凹槽，耐火砖底面有4根固定腿，固定腿制作成半弧形膨胀节形状，避免受热膨胀过程中出现焊点开裂。通过回转窑砌筑方法的实施，回转窑内衬整体使用寿命至少提高一倍以上，回转窑砌筑时间缩短24小时，同时增加了回转窑的保温效果及物料的翻滚效果，钒渣焙烧平均转化率由实施前的78%提高至82%以上。

3.降低尾渣中可溶性钒含量

焙烧后的钒渣通过水浸过滤工艺将可溶性钒溶于水中形成钒液，降低尾渣中可溶性钒含量关键在于提高设备过滤水洗效果，该厂采用浓密池浸泡与带式真空过滤机过滤相结合的浸出过滤工艺制得钒液，生产过程中带式真空过滤机过滤效果差是导致尾渣中可溶性钒含量高的直接原因，影响其过滤效果的因素有以下几方面。

(1)浆液流量大且液固比高

由于回转窑处理能力大，过滤设备处理能力必须与之相适应，为防止钒渣浆料在远距离输送过程中堵塞设备及管路，浆液的液固比（质量比）一般控制在4∶1左右，即浆液流量可达到80-110m3/h，大液固比不利于物料过滤，从滤机过滤效果看，滤机下料点至机体1/3处料饼上方可见浆液，效果较差。

为减小带式真空过滤机入料端液固比，采取安装水力旋流器的方案对浆液进行初次液固分离，提浓后的浆液液固比可达到2∶1，而且分离出的浆液中带走了大量细小颗粒物，物料透性提高从而进一步提升过滤效果。由于每台旋流器的处理能力约为30m3/h，本次改造采用每台带滤机安装6台水力旋流器，沿带滤机横向做两排分布的方案，每排布置三台旋流器，南侧三台出口口径为20mm，北侧三台出口口径为35mm。经过多次试验，根据回转窑下料量调整带滤机进料量，并匹配旋流器口径、数量与位置，使带滤机达到最佳吸率效果，改进后滤机下料点向前一米处可见滤饼，旋流器按其所在位置标记，详见表1。

回转窑下料量带滤机进料量旋流器匹配25-27t/h80-90m3/h北1+南2+北327-29t/h85-95m3/h北1+南2+北329-31t/h90-103m3/h北1+北2+北3+南231-33t/h

92-105m3/h

北1+北2+北3+南2

表1 旋流器匹配Tab.1 swirler matching

(2)洗料水水量不足

整个浸出系统浸泡钒渣所用热水主要来自带式真空过滤机，带滤机补水分为两方面，一方面为洗滤布用水，另一方面为洗料用水，为保证浸出后的钒液浓度，对带滤机补水有严格控制，一般不超过40m3/h，尤其当焙烧后钒渣中可溶性钒含量降低时，就必须降低补水量，影响洗涤效果。

在生产水洗水总量为40m3/h的前提条件下，改造前用于洗渣的水量为20～25m3/h，其余的水用于清洗滤布；而改造后用于洗渣的水量为40m3/h，清洗滤布的水为带式滤机过滤后的钒液，这就增加了用于淋洗提钒尾渣的水量，钒收率提高0.33%，相关指标见表2。

工艺生产水洗水洗渣水量洗滤布水尾渣可钒收率提指标量（m3/h）

（m3/h）量（m3/h）钒（%）高（%）

改造前15-200.10改造后

40

20-2540

0

0.087

0.33

表2 工艺指标对比

Tab.2 comparison of technical indexes

(3)滤饼厚度的影响

在洗水量、洗水温度、下料量固定的条件下，进行了调整滤机带速来控制尾渣料层厚度的应用试验，并检测了对应残渣的可钒含量，表3为料层厚度与尾渣可钒含量的对比结果。

料层厚度尾渣可钒含量检测值(%)

0.5cm0.110.1150.120.1110.1380.1161-2cm0.0750.080.0780.0650.0690.067＞2cm

0.11

0.098

0.12

0.111

0.138

0.116

表3 对比结果

Tab.3 contrast results

通过试验研究确定：料层厚度过薄，洗水迅速透滤，达不到洗涤效果；料层过厚，透滤性差，残渣含水与可钒量高；最终确定，料层厚度在1.5cm左右吸滤与洗涤效果良好。

4.结论

提高钒回收率的主要目的是降低尾渣中不可溶性钒与可溶性钒含量，通过采取改进大型回转窑内衬砌筑方式以及改进回转窑煤气烧嘴、调整风煤比的技术措施，焙烧过程中钒转化率钒渣平均由实施前的78%提高至82%以上，有效降低尾渣中不可溶性钒含量；通过采取匹配水力旋流器以及调整带滤机料层厚度、水洗量等技术方案，有效降低了尾渣中可溶性钒含量。

•【参考文献】

[1]杨绍利,刘国钦,陈厚生.钒钛材料.北京:冶金工业出版社,2007.

•【作者简介】

徐雪峰（1982-），男，河钢集团承钢公司；研究方向：提钒生产技术及钒资源综合利用。