技術領域

本發明屬于冶金領域，具體而言，本發明涉及石煤提釩的系統和方法。

背景技術

石煤是一種含碳少、發熱值低的劣質無煙煤，又是一種低品位多金屬共生礦，石煤資源中已發現的伴生元素多達60多種，其中可形成工業礦床的主要是釩，其次是鉬、鈾、磷、銀等等。我國的石煤資源非常豐富，總儲藏量居世界第一位。我國從20世紀60年代開始對石煤提釩進行研究，70年代開始工業生產，所使用的工藝主要分為兩大工藝路線，即火法焙燒濕法提釩工藝和全濕法提釩工藝。火法工藝鈉化焙燒-水浸或酸浸工藝均為鈉化焙燒(NaCl)-水浸或酸浸工藝。這種工藝存在兩個嚴重缺陷，一是為得到較高V₂O₅浸出率，不得不消耗大量H₂SO₄，生產中H₂SO₄用量一般為礦石質量的25％～40％，釩回收率普遍為45％-55％，使50％左右的釩礦資源得不到有效利用而浪費；二是酸性浸出液的凈化除雜、Fe(III)還原和pH值調整等工序需要消耗大量藥劑，特別是氨水，從而導致氨氮廢水的產生及處理問題。盡管攀鋼在石煤提釩技術上取得了突破，遠遠高于國內同行業通常的40％～50％的指標，釩的總收率平均達到60.70％，仍有40％的釩資源浪費。全濕法提釩工藝是將石煤在常壓或加溫加壓及氧化劑存在下酸浸，將酸浸得到的含釩溶液利用萃取、離子交換等工藝進行提釩，因石煤中釩含量低、處理量大，使得酸耗大、污染物排放高、釩產品生產成本高。

因此現有石煤提釩的技術有待進一步改進。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種石煤提釩的系統和方法，該系統采用石煤中的碳作為燃料和還原劑加熱還原石煤中鐵、釩氧化物，綜合回收鐵、釩有價金屬，所得釩渣中五氧化二釩的含量是石煤中五氧化二釩含量的十倍以上，堿耗降低75％以上，且石煤鐵氧化物、釩氧化物還原母液可以循環使用，降低石煤提釩生產成本及能源消耗10％以上。

在本發明的一個發明，本發明提出了一種石煤提釩的系統。根據本發明的實施例，所述系統包括：

石煤預處理單元，所述石煤預處理單元具有石煤入口、煙氣出口和干燥石煤顆粒出口；

鐵浴爐，所述鐵浴爐具有含鐵物料入口、干燥石煤顆粒入口、含釩鐵水出口和高溫煙氣出口，所述干燥石煤顆粒入口與所述干燥石煤顆粒出口相連，所述高溫煙氣出口與所述石煤預處理單元相連；

提釩裝置，所述提釩裝置具有含釩鐵水入口、氧氣入口、半鋼出口和釩渣出口，所述含釩鐵水入口與所述含釩鐵水出口相連，所述半鋼出口與所述含鐵物料入口相連；

釩渣處理單元，所述釩渣處理單元具有釩渣入口和五氧化二釩出口，所述釩渣入口與所述釩渣出口相連。

由此，根據本發明實施例的石煤提釩的系統通過將石煤進行預處理，可將石煤中的結晶水、自由水及其他易揮發雜質去掉，得到干燥石煤顆粒，如此，有利于提高后續釩渣中五氧化二釩的含量；在鐵浴爐中，干燥石煤顆粒在高溫下迅速熔化，期間干燥石煤顆粒中的碳與自身中的鐵氧化物和釩氧化物發生還原反應，將三氧化二鐵還原為氧化亞鐵、氧化亞鐵還原為鐵、五氧化二釩還原為三氧化二釩，同時干燥石煤顆粒中的碳與熔融后的含鐵物料發生滲碳反應，生成飽和碳，該飽和碳釋放到熔融后的含鐵物料和干燥石煤顆粒的混合熔液中，與其中的鐵氧化物、釩氧化物發生還原反應，被充分還原后的釩進入混合熔液中得到含釩鐵水。從鐵浴爐得到的高溫煙氣可用于石煤預處理單元中對石煤進行干燥和預熱處理，有利于降低石煤預處理單元的能耗，提高系統的經濟性；在提釩裝置中，含釩鐵水在氧氣的作用下可得到含五氧化二釩15wt％以上的釩渣，是石煤中五氧化二釩含量的10以上，達到富集釩的目的，所得的半鋼可返回至鐵浴爐中熔化，用作干燥石煤顆粒熔化時其內的鐵氧化物和釩氧化物熔融還原的母液，如此，有利于循環利用提釩裝置所得的半鋼，且可顯著減少鐵浴爐中含鐵物料的加入量，減少鐵浴爐的能耗，進一步提高系統的經濟性；在釩渣處理單元中，可將釩渣中的五氧化二釩提出，同時堿耗降低75％以上。整個石煤提釩系統的生產成本及能源消耗降低10％以上。

另外，根據本發明上述實施例的石煤提釩的系統，還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，所述石煤預處理單元包括依次相連的破碎裝置、干燥裝置和預熱裝置。由此，有利于去除石煤中的水分和雜質，同時加快后續鐵浴爐中干燥石煤顆粒的熔化速度，從而提高鐵浴爐中的反應速度。