一種石煤提釩水蒸汽炭化預處理系統的制作方法

本實用新型涉及濕法冶金提釩技術，尤其是一種石煤提釩水蒸汽炭化預處理系統。

背景技術：

釩是一種重要的戰略物質，具有良好的合金和催化性能，在化工、汽車、電子、國防、航空等領域有著廣泛的用途。在我國，釩主要是從含釩石煤或釩鈦磁鐵礦中提煉出來的，提釩的方法主要是在含釩石煤中摻入各種添加劑如食鹽、碳酸鈉、石灰（碳酸鈣）、氫氧化鈉等其中的一種或多種進行鈉化焙燒、鈣化焙燒、復合添加劑焙燒預處理，然后采取稀硫酸或水浸取，但是這些方法在焙燒過程中會產生大量有害氣體，污染環境，屢屢受到環保部門的限制。另外，焙燒過程中要使用各種大型窯爐如立窯、平窯、旋轉窯、隧道窯等，投資比較大。為了避免礦石焙燒產生的廢氣污染，有不少專利技術公開了直接用硫酸浸取含釩石煤中的釩，在此類專利技術中，釩的浸取率只有60～74%之間，難以提高，資源得不到充分利用。因此，摸索提釩技術，尋找環境友好型的提釩技術，特別是含釩石煤的預處理方法，一直受到廣大研究工作者的關注。本團隊在多年的生產摸索中，發現含釩石煤原料中摻入一定比例的濃硫酸，在100℃的溫度以上，并在引發劑的作用下，含釩石煤會發生炭化，釋放出大量的熱，有助于后續工序提取礦石中的釩，能顯著提高礦石中釩的浸取率。

技術實現要素：

針對現有技術方法不足，結合含釩石煤炭化法技術的要求，本實用新型提供了一種石煤提釩水蒸汽炭化預處理系統，充分利用濃硫酸在炭化過程中自身釋放的巨大熱量，以及水蒸汽提供的外源熱能，維持炭化系統溫度在150～200℃范圍，將含釩石煤原料中的有機物充分炭化，同時將礦物晶格中的釩裸露出來，有利于后續工藝提取釩。經過實例檢驗，所得炭化渣，用水能浸取90%以上的釩，浸取率高，能實現了石煤提釩的不焙燒、無廢氣產生、環境友好型的預處理方法。

一種石煤提釩水蒸汽炭化預處理系統，包括水蒸汽炭化室、液壓推進系統、料斗車、軌道、水蒸汽噴入系統、蒸汽排出管道、溫度監控裝置、排水設施等。

一種石煤提釩水蒸汽炭化預處理系統，結構如圖1、圖2、圖3所示，包括液壓推進裝置1、水蒸汽炭化室2、料斗車3、軌道4、車輪5、水蒸汽噴入裝置6、水蒸汽排出裝置7、排水溝8、入口端密封門9、出口端密封門10、溫度監控裝置11（圖中未標出）。其特征是將需要炭化的含釩石煤加入炭化劑后置于料斗車中，通過液壓推進裝置推入水蒸汽炭化室，噴入300℃的水蒸汽，維持炭化室的溫度在150～200℃范圍，經過48～72小時炭化后，獲得易于浸取釩的炭化渣。

優選的，在上述石煤提釩水蒸汽炭化預處理系統的技術方案中，所述的水蒸汽炭化室，墻體為磚混結構，炭化室頂部為平頂，并有隔熱層；整個水蒸汽炭化室為封閉系統，并在入口端和出口端兩處均設置自動密封門，便于料斗車的進出，密封門由自動控制單元進行操作。

優選的，在上述石煤提釩水蒸汽炭化預處理系統的技術方案中，水蒸汽炭化室長11米，寬 4米，高2.5米，也可以根據生產規模，將炭化室修建至60～150米，增加料斗車的數量。

優選的，在上述石煤提釩水蒸汽炭化預處理系統的技術方案中，300℃水蒸汽由旁邊制藥公司提供，由水蒸汽噴入裝置導入炭化室內，噴入管由φ32無縫鋼管組裝而成，另外設置有水蒸汽排出裝置，由管道和閥門構成。

優選的，在上述石煤提釩水蒸汽炭化預處理系統的技術方案中，溫度監控裝置由鉑銠熱電偶組成，對水蒸汽炭化室的溫度進行調節。

優選的，在上述石煤提釩水蒸汽炭化預處理系統的技術方案中，炭化室中平行修建有兩對軌道，軌道平行地延伸出水蒸汽炭化室，前端與液壓推動裝置相連，后端與浸取攪拌池相連。

優選的，在上述石煤提釩水蒸汽炭化預處理系統的技術方案中，在水蒸汽炭化室中內置料斗車，形狀類似于窯車，料斗車底部安裝有4個車輪，底盤為槽鋼框架，上面固定長方形箱體料斗，長1.2米、寬1.0米、高1.2米，均由0.5cm不銹鋼板焊接而成，無蓋，可承載2.5～3.0噸原料，料斗車裝配在軌道上滑行。

優選的，在上述石煤提釩水蒸汽炭化預處理系統的技術方案中，液壓推進裝置由驅動電機、液壓油缸和液壓推桿構成，為現有成熟技術，不再贅述。

本實用新型的有益效果是：整個設施投資少、易于操作、使用方便。該水蒸汽炭化預處理系統可控制炭化溫度、炭化時間、根據生產規模可延長或縮短炭化室的長度。含釩石煤摻入20～40%的炭化劑(濃硫酸)、0.2～0.5%的引發劑、8～15%水，在150～200℃溫度下炭化48～72小時，用水浸取炭化渣中的釩，釩的浸取率91～95%之間%，比其他方法的浸取率大大提高，充分提高了礦源的利用率。浸取液后續生產工藝操作按照常規冶金方法處理，便可以得到純凈的五氧化二釩產品。整個系統設施不產生廢氣，避免了生產過程中對環境的污染。

附圖說明

圖1 為石煤提釩恒溫炭化預處理系統組成部件等軸示意圖；

圖2 為石煤提釩恒溫炭化預處理系統前視圖；

圖3 為石煤提釩恒溫炭化預處理系統右視圖；

圖中標號： 1、液壓推動裝置，2、水蒸汽炭化室，3、料斗車，4、軌道，5、車輪，6、水蒸汽噴入裝置，7、水蒸汽排出裝置，8、排水溝，9、入口端密封門，10、出口端密封門，11、溫度監控裝置。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明，但應理解，這些附圖和說明僅僅是出于解釋和說明的目的，不以任何方式構成對本實用新型的限制，基于本實用新型教導所作的任何變更可改進，均屬于本實用新型的保護范圍。

本實用新型使用時，將含釩石煤粉碎到100～150目，按含釩石煤質量的20～40%計量加入炭化劑（濃硫酸）、0.2～0.5%引發劑、8～15%自來水；在攪拌機中攪拌混勻后，用皮帶傳輸裝置送入長方形箱式料斗車3中，料斗車3裝滿后，用液壓推動裝置1將料斗車3，經入口端密封門9推入水蒸汽炭化室2中；由水蒸汽噴入裝置6向炭化室2噴入300℃水蒸汽，保持炭化室2溫度在150～200℃，放置48～72小時后，由液壓推動系統1將料斗車3，經出口端密封門10推出。將炭化渣傾于攪拌浸取池，按炭化渣與水的質量比為1：2的方式加入自來水，浸取釩二次；壓濾、收集浸出液，濾液為墨綠色的溶液，為浸出的V⁴⁺顏色；將浸出液按常規冶金方法處理，即可得到產品五氧化二釩。

本實用新型的溫度調節是由水蒸汽排出裝置7和溫度監控裝置11進行的控制，炭化室冷凝水可經排水溝8排出。

根據本實用新型，通過原礦與浸取尾渣中V₂O₅含量的檢測化驗，可計算出含釩石煤中V₂O₅的浸出率。經過一年多的操作，含釩石煤經本實用新型技術方案炭化預處理后，釩的浸取率在91-95%。該系統操作簡單，易于控制，釩的浸取率高。

實例1。

將含釩石煤原料粉碎到120目，按石煤質量加入30%炭化劑（濃硫酸）、0.3%引發劑、12%自來水；在攪拌機中攪拌混勻后，用皮帶傳輸裝置送入長方形箱式料斗車3中，大約3噸，用液壓推動裝置1將料斗車3，經入口端密封門9推入水蒸汽炭化室2中，炭化室設置100米，連續推入90部料斗車3，關閉入口端密封門9；由水蒸汽噴入裝置6向炭化室2噴入300℃水蒸汽，通過溫度監控裝置11保持炭化室2溫度在180℃，放置70小時后，打開出口端密封門10，關閉水蒸汽導入閥門6；由液壓推動系統1將料斗車3，經出口端密封門10推出。將炭化渣傾于攪拌浸取池，按炭化渣與水的質量比為1：2的方式加入自來水，浸取釩；壓濾、收集浸出液，濾液為墨綠色的溶液，為浸出的V⁴⁺顏色；將浸出液按常規冶金方法處理，即可得到產品五氧化二釩（V₂O₅）。

實例2。

將含釩石煤粉碎到150目，按含釩石煤質量加入40%炭化劑（濃硫酸）、0.2%引發劑、10%自來水；在攪拌機中攪拌混勻后，用皮帶傳輸裝置送入長方形箱式料斗車3中，大約3噸，用液壓推動裝置1將料斗車3，經入口端密封門9推入水蒸汽炭化室2中，炭化室設置60米，連續推入50部料斗車3，關閉入口端密封門9；由水蒸汽噴入裝置6向炭化室2噴入300℃水蒸汽，通過溫度監控裝置11保持炭化室2溫度在150℃，放置60小時后，由液壓推動系統1將料斗車3，經出口端密封門10推出。將炭化渣傾于攪拌浸取池，按炭化渣與水的質量比為1：2的方式加入自來水，浸取釩；壓濾、收集浸出液，濾液為墨綠色的溶液，為浸出的V⁴⁺顏色；將浸出液按常規冶金方法處理，即可得到產品五氧化二釩（V₂O₅）。