多钒酸铵熔化过程中的钒损失分析及对策

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王小江等: 多钒酸铵熔化过程中的钒损 失分析及对策
第4期
程中钒的损失方式并采取相应的对策, 以减少钒 的损失, 提高钒的回收率, 具有十分重要的意义。
2 多钒酸铵熔化的基本过程及分析
A PV 在加热过程中主要进行如下反应[ 3] :
当温度< 670 时:
! ( N H4) 2V12 O31 XH 2O( S) 6V2O 5 + 2N H3( g) +
37
右大量脱氨直到 425 左右脱氨 才基本完成; 在 670 左右开始熔化。
图 2 熔化炉差热分析曲线
图 3 熔化炉差重分析曲线
图 4 熔化炉温度测试点示意图
( 图中 1~ 6 为测温点)
4. 2 钒的损失及对策 4. 2. 1 熔化过程中钒的蒸发损失及对策
现场对熔化过程温度的监测发现( 表 2, 炉温 测试点见图 4) , 实际操作中有时温度高达 930~ 1045 , 平均达 987 。从前述分析可知, 温度越 高, 越易产生高熔点的低价钒氧化物, 增加了熔化 温度及熔化时间; 会导 致 V2O 5( L) 的大量 挥发损 失。熔化温度过高是 造成钒回收率 低的重要原 因, 因此, 在熔化过程中最好将温度控制在 900 以下。 4. 2. 2 炉内气氛造成的钒损失及对策
机三座; 9- 26 型燃烧风机三台; 4- 72- 11- 28A 型排烟风机三台。
3. 2 试验室主要设备 脱水用干燥箱: 101- 2 型; 煅烧用箱式电炉:
SRT - 4- 13。
3. 3 试验原料 APV: 取自攀宏钒制品厂五氧化二钒车间
3. 4 试验方法及计算公式
( 1) 将 APV 试样称重后放入烘箱内在 140 条件下干燥 2. 5h, 冷却后称重, 计算其失重率 1
715
718
884
976
882
882
812
816
863
972
903
825
858
855
876
仪表炉温
/ 856 864 876 875
备
8: 00 加完料点火加热 12: 00 进入熔化期
表4
炉气、废气取样分析结果
取样
气体
气体成分, / %
时间
种类
CO2
C2H4
O2
NH3
CO
CH 4
H2
备注 N2
09: 15 1# 炉炉气 2. 5
作, 也暂未实现工业化。 我国五氧化二钒生产厂目前多采用反射炉熔
化 APV, 其燃料为重油或煤气。攀宏钒制品厂生 产片状五氧化二钒采用的是炉床面积为 10m2 的 室式反射炉熔化工艺, 燃料为混合煤气, 该工序的 钒回收率起 伏较大, 平均为 96% 左右, 与国内外 的先进水平相比, 钒的回收率尚存在一些差距。
(%) :
1=
( 1-
G2 G1
)
% 100% ( 式中:
G1、G 2 分别为烘
干前后的样重/ g)
( 2) 将烘干的 APV 称重后置于表面皿内放入
箱式电炉, 在 560 条件下煅烧 3h, 称重所得粉状 V2O 5, 计算其失重率 2( % ) :
2=
( 1-
G3 G2
)
% 100% ( 式中 G3
为煅烧后的样
重/ g)
( 3) 最后计算出理论 V 2O5 产率 ( % ) : = ( 1- 1) % ( 1- 2) % 100%
( 4) 熔化实收率为:
=
GB GA
% %
!
%
100
%
( 式中 GA 为熔化前 APV 的重量/ t; GB 为熔
化后实产片钒重量/ t; ! 为片钒品位/ % )
4 结果及分析
备
09: 00 加 完 料 点 火 加 热; 13: 30 进入熔化期
3
测试时间
08: 55~ 09: 15 9: 55~ 10: 10 10: 55~ 11: 10
13: 20~ 40
熔化工艺改进后熔化炉炉内温度分布及变化
炉内温度 /
1
2
3
4
5
6
838
821
755
696
678
748
979
926
760
2006 年 12 月
四川有色金属 Sichuan Nonferrous Metals
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文章编号: 1006- 4079( 2006) 04- 0035- 05
多钒酸铵熔化过程中的钒损失分析及对策y
王小江, 刘武汉, 蒲德利
( 攀宏钒制品厂, 四川 攀枝花 617023)
摘要: 本文对多钒酸铵( APV) 的物料性质、熔化过程、熔化特点及过程温度控制等进行了 研究分析, 对熔化过程中的钒损失形态及操作工艺进行了分析讨论, 并根据研究结果采取 了有效的对策, 应用后取得了明显的效果, APV 熔化过程中的钒收率提高到了 97. 25% 。 关键词: 多钒酸铵; 五氧化二钒; 熔化; 钒损失; 回收率; 对策 中图分类号: T F841 3 文献标识码: A
0. 0
7. 8
0. 0
1. 5
APV 熔化工艺 主要有电炉熔化和反射炉熔 化两种, 电炉熔化需先用专门的干燥设备对 APV 进行脱水、脱氨, 再熔化、铸片, 即两步法。其工艺 虽较为复杂, 但钒收率较高( 98% ) 。而采用反射 炉熔化则是在炉内一次性完成脱水、脱氨及熔化、
铸片, 即一步法。其工艺较为简单, 但钒收率较低 ( 94~ 96% ) 。前苏联和前西德等国家均曾采用电 炉熔化工艺[ 1] , 为了解决上述问题, 锦州及上海 曾研究过两步法[ 2] , 但一直未能推广到工业生产 中应用。攀钢近年也做了一些电炉熔化方面的工
1 2
O2=
V 2O5( L )
APV 在熔化 过程 中首 先是 要脱水、分 解脱
氨, 其次是 APV 分解的氨气将部份五氧化二钒还
原为低价钒氧化物; 最后被还原的低价钒氧化物
与炉气中的氧结合转化为五氧化二钒。钒的氧化
物的主要物化性质( 见表 1) 。 表 1 钒氧化物的主要物理性质
项目
熔点/ 颜色
0. 0
15. 3
0. 0
1. 0
0. 5
0. 0
80. 7
干燥期
10: 50 1# 炉炉气 2. 0
0. 0
16. 0
0. 2
1. 2
0. 2
0. 0
80. 4
干燥期
15: 15 1# 炉炉气 3. 4
0. 0
12. 6
0. 0
0. 3
0. 0
0. 0
83. 7
熔化期
16: 10 1# 炉炉气 5. 8
1 前言
五氧化二钒是钒的基本产品之一, 它是将含 钒原料( 如钒渣等) 经过原料制备、氧化钠化焙烧、 浸出、沉淀等工 序后得到多钒 酸铵( APV ) ; 再将 APV 熔化、铸片, 得到片状五 氧化二钒产品。熔 化工序是五氧化二钒生产工艺中的末端工序, 也 是非常重要的环节, 熔化时的操作水平及设备状 况将直接影响到钒的回收率。
湿 APV 进入熔化炉后, 首先 是脱水、脱氨。 该过程得到的三种产物为水、氨气和五氧化二钒, 如果氨气不能及时排出, 会将五氧化二钒还原成 低价钒, 造成熔化温度与熔化周期延长, 导致粉状 物损失增大。因此, 应在熔化期增大炉门和烟道 闸门的开度, 提高炉内的氧化气氛, 减少高价钒的 还原以缩短熔化周期, 以减小钒的损失。 4. 2. 3 粉状 A PV 及粉状 V 2O5 的损失及对策
APV 在脱 水 后 变 为 粉 状 APV, 脱 氨后 在 670 以前为粉状五氧化二钒, 因粉状物相对密度 较低( V 2O5, 22. 6 时为 3. 352g/ cm3) , 在反射炉 内易被炉气抽走。这也是熔化过程中钒损失的另
一主要方式。
3 试验条件及方法
3. 1 生产中的主要设备 10m2 的熔化炉三座; 1. 8m 水冷平板式铸片
图 1 V 2O5 蒸气压与温度的关系
4. 1 多钒酸铵的差热、差重分析 由 APV 的差热、差重试验结果及分析( 图 2、
图 3) 可 以 看 出, APV 在 常 温 下 便 可 脱 水, 在 100 左右大量脱水; 同时开始脱氨, 在 280 左
第4期
王小江等: 多钒酸铵熔化过程中的钒损 失分析及对策
通过对 APV 的物料性质、熔化特点、熔化过 程温度及操作制度等进行分析研究, 摸清熔化过
y 收 稿日期: 2006- 08- 18 作者简介: 王小江( 1974- ) , 男, 1996 年毕业于昆明理工大学 有色冶 金专业, 目前 在攀枝 花新钢钒 股份有 限公司 攀 宏钒制品厂从事 钒冶金工程技术工作。 联系方式: E- mail: Wxjph@ 163. com
加料后未 对炉料进行扒 料或扒料操 作不精 心, 炉内物料常呈现出( 马鞍型)( 三堆料) 的情况, 导致熔化周期延长, 使熔化后的五氧化二钒不能 及时出炉, 造成钒的挥发损失增加。因此, 必须严 格操作制度, 要求加料后必须将炉料扒成大坡形 并向出料口方向倾斜, 以便熔化的五氧化二钒能 及时出炉和缩短熔化时间, 减少钒的挥发损失。 4. 3 对策应用效果 4. 3. 1 熔化温度控制
五氧化二钒车间的熔化炉, 设计时烟囱高度 为 30m, 其炉内抽力大小主要靠调节阀门开启程 度来控制, 很难避免相对密度较小的粉状 APV 及 粉状 V 2O5 被烟气抽走 而造成钒的损失。对策: &在熔化炉烟囱入孔处安装一个闸板。可通过调 节其开度调整烟囱抽力, 减小钒的损失; ∋ 加料时 关闭烟道闸门并停风, 减小煤气量; 以降低该过程 的粉状物料损失。 4. 2. 4 操作不当造成的钒损失及对策
熔化炉温度分布情况见表 2( 炉温测试点见 图 4) 。从中可以看出, 熔化工艺改进后的熔化温 度降 低了 近 100 , 低 于 900 , 这 有利 于 除低 V2O 5( L) 的挥发损失。
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表2
测试时间
09: 20~ 09: 40 10: 10~ 10: 30 11: 10~ 11: 30 13: 40~ 14: 00 15: 00~ 15: 20
( X+ 1) H2Og
Hale Waihona Puke Baidu
∀ ( NH4 ) 2V 6O16 YH2O ( S) 3V 2O5 + 2NH3( g ) +
( Y + 1) H 2O g 当温度> 670 时:
# 3V 2( S L) + 2NH 3( g) = 3V2O 4( S) + 3H 2O( g) + N 2( g)
∃V 2O4( S) +
Analysis and Counter- measure of Vanadium Loss in Process of APV Melting
WANG Xiao jiang, L IU Wu han, PU De li ( Panhong V anadium Product Factory , Panz hihua Sichuan 617023 Chi na) Abstract: In t his art ical, t he propert y of APV, feature of melt ing process, and t emperat ure control w ere in vist igated. Losses and operat ion in melting process w ere discussed. Based on the test results, recovery of V in APV melt ing process has improved and reached 97. 25% since some counter- measures w ere t aken. Key word: APV; Vanadium pent - ox ide; Melting ; Vanadium loss; Recovery; Counter- measure
1 935 1030 1135 1050 1028
熔化工艺改进前熔化炉炉内温度分布
炉内温度 /
2
3
4
5
6
840
712
670
875
810
918
859
853
921
908
968
885
876
890
878
965
985
919
945
950
994 1018 915 1002 940
仪表炉温
/ 930 985 1045 1025 1025
V 2O5
670 橙色
V 2O4
1545 兰色
V 2O 3
2070 灰黑色
VO
1790 灰色
表 1 可知, 价态越低, 其氧化物的熔点越高。 五氧化二钒的熔点是 670 , 而四氧化二钒的熔 点却高达 1545 。五氧化二钒熔化后, 随温度升 高其 蒸 汽 压 呈 直 线 上 升 ( 见 图 1 ) , 温 度 大 于 1000 时更为明显。五氧化二钒的挥发损失是熔 化过程中钒损失的主要方式之一。