修订版含少量碳磷砷等可氧化杂质矿物焙烧设备的突破二段式焙烧窑中型工业化试运行报告.doc

PAGE  PAGE 28 含少量碳、磷、砷等可氧化杂质矿物焙烧设备的突破 - 二段式焙烧窑中型工业化试运行报告 引 言 2013年3月23日,在上海举行的“2013第九届钒产业链市场技术论坛”会上，本人作了《石煤提钒富氧焙烧工业化展望》的发言。2013年6月到2014年10月，在湖南某水泥厂的大力支持下，制造出了第一台二段式焙烧窑，并进行了十六个月的试运行。结果发现原为氧化焙烧五氧化二钒设计窑炉对低含碳量(1%9%)矿物的深度脱碳效果非常理想。 低含碳量(1%9%)矿物的深度脱碳的困难在于：因物料含碳量低采用现有各类窑炉无法在焙烧全过程依靠自身含碳发热维持焙烧温度，特别是当脱碳至含碳量低于3%以下时，无论遂道窑、回转窑均匀补充外部热源维持焙烧温度，而当矿物脱碳至含碳量低于3%以下时剩余残碳又是非常难燃烧的，需要很长时间(2小时以上)的氧化焙烧，这时的残碳不是在燃烧而是在进行缓慢的氧化反应。这样长时间外补热源(煤气、油、电等)以维持800度左右的脱碳焙烧温度，造成脱碳成本高，实际生产中有可能得不偿失。 二段式焙烧窑在长达4—7小时的氧化焙烧过程中无需外补热源，因而节约成本。现将脱碳试运行过程简介如下：(2013年3月23日会议发言) 一，回顾《石煤提钒富氧焙烧工业化展望》原文 “石煤提钒富氧焙烧工业化展望 一、 引论 从《石煤提钒富氧焙烧试验》一文中，我们可以看出对含钒石煤经过沸腾炉或循环流化床锅炉脱碳后的脱碳渣直接进行富氧焙烧能明显提高原矿中三氧化二钒转化为五氧化二钒的转化率。通过进一步的小型试验发现，直接对脱碳渣进行富氧焙烧，原料非常容易结焦，原因是目前所有的沸腾炉或循环流化床锅都不可能将原矿中的碳脱干净，一般脱碳渣中含有2%左右的残碳，其发热量为140大卡每公斤，高温下遇到富氧，残碳快速燃烧，灰渣导热系数又很低，几乎就是隔热材料，所以造成局部高温而结焦。在实际生产中，结焦将使生产无法连续进行。据此就石煤提钒富氧焙烧如何实际运用到工业化大生产中这个问题，我们提出了一个新方法???种提炼五氧化二钒的三段式脱碳及富氧焙烧方法;并设计出与之配套的立式焙烧设备一种提炼五氧化二钒的二段式焙烧装置。 二、一种提炼五氧化二钒的三段式脱碳及富氧焙烧方法 （1）、第一段原料加热：在本阶段采用常用加热及脱碳装置或加热装置对原料进行加热及初步脱碳或加热，其脱碳过程为燃烧过程，其产生的热量用于发电或者其他用途，出料温度不低于摄氏730度； （2）、第二段深度脱碳及初步焙烧：本段的焙烧室为第一级焙烧室，第一级焙烧室内只通入压力空气，将物料中的残碳充分燃烧；进料温度不低于摄氏730度，深度脱碳及初步焙烧时间为30-120分钟，出料温度控制在摄氏800-950度； （3）、第三段富氧焙烧：本段的焙烧室为第二级焙烧室，第二级焙烧室内通入富氧气体；焙烧时间为60-360分钟；进料温度为摄氏800-950度，焙烧温度为摄氏800-900度；焙烧的高温物料经出料冷却后，进行提炼五氧化二钒的后续工序； 以上三段式加热及焙烧方式，根据原料发热量的不同，单独或者组合使用； 三、一种提炼五氧化二钒的二段式焙烧装置; 1. 上图为原理示意图：如图所示:进料管（1）、排气管(2)、出料管（11）、出料机(12)、温度传感器（6）、设置保温层（3）的焙烧室；焙烧室分为第一级焙烧室（4）和第二级焙烧室（10），第一级焙烧室（4）和第二级焙烧室（15）之间采用传料管（9）串联组成； 第一级焙烧室（4）内安装温度传感器（6）和分层布置横穿炉膛的带有众多小出气孔的空气喷管（5），空气喷管（5）连接在空气主管上，工作时空气喷管（5）被埋在高温物料中，向被焙烧物料中均匀供气。 第二级焙烧室（10）内安装温度传感器（6）、氧气传感器和一组富氧喷管（5），富氧喷管（5）连接在供气主管上。 四、二段式焙烧装置在实际生产中的三种典型运用方式： 1. 原矿发热量大于每公斤800大卡，其工艺流程图如下： 从上图可以看出：按190吨矿产一吨钒计，其火法部分吨钒成本为190×30-190×30+600+190×30＝6300元。 破碎后制备出粒度小于10毫米的原料。原料先进入循环流化床锅炉加热并初步脱碳, 其高温脱碳矿渣以高于摄氏740度的温度直接落入第一级焙烧室，第一级焙烧室可以填充到90%的容积(其容积为可容锅炉2小时左右的出渣量),通过布置在焙烧室内被埋在高温脱碳渣中众多带小气孔的气管向第一级焙烧室内的各部分原料中注入压力空气，使物料中的残碳继续充分燃烧，通过控制注入不同部位物料的空气量，控制出料温度在