《全球铁合金网》前提背景:钠法提钒由于投资小,工艺简单,钒的回收率较高,是现有国内钒厂普遍采用的一种提钒方法,但是目前钠法提钒由于必须采用氯化钠和其他钠盐做添加剂,以平窑作为焙烧炉,所以在焙烧过程中会因氯化钠的分解而产生氯气,氯气在无处理排入大气时又会和空气中的水汽反应生成盐酸,盐酸密度比空气大,会沉降止地面,造成严重污染,烧死附近草木,严重时造成人畜伤害。焙烧料浸出后现有大多离子树脂交换提钒,由于离子树脂只吸附偏钒酸根离子,并且只能吸附钒浓度0.5%左右的浸出液,如果钒浓度高的话还必须稀释至合适浓度,于是浸出液中的其它成分{主要是钠盐}就随水排放掉,以每吨钒300吨废水计,每生产一吨五氧化二钒就排掉10吨左右的钠盐,2吨左右的氯化铵,随水排放的还有多种有害重金属离子,因此其造成的污染相当严重,国家有关部门还就此发文将平窑焙烧钠法提钒列入禁止项目。但考虑钠法提钒有着无可替代的优势,其污染也并非不可治理,通过对工艺的合理优化和改进,终于研发了一套合理经济环保的提钒新工艺,其主要特点为:
1.以高效立式焙烧炉替代平炉
目前我国大多数钒厂都是采用五六十年代所发明的焙烧炉既平炉,其操作复杂,工艺落后,尤其污染严重,对钒的回收率很低,只能达到50%左右。我们通过多次的实验,研发了一种经济高效的立式钒矿焙烧炉,从根本上解决了钒矿冶炼中存在的污染严重,占地大,转化率不高,劳动强度大的问题,新型立式焙烧炉具有占地小,产量高(是平炉的5-10倍),电子控温,可实现半自动化或自动化操作,对钒的回收率比平炉提高20%-30%,可达到80%左右。
2.以立式罐堆浸取代池浸离子交换
平炉工艺基本上都是将焙烧料放入水泥池中浸取,将浸出液稀释后以离子交换树脂吸附钒酸根离子,而其它离子包括大量的钠离子,钙离子,镁离子,及锰,铁,铬甚至铅锌镉等离子都随水排放掉,因此工艺对当地环境造成极大污染。以立式罐堆浸的原理是将焙烧料装入一直径6米高10米左右的铁罐中,从罐顶以清水喷淋,在罐底收集高浓度的钒溶液,此溶液由于溶进了焙烧料中包括钒酸根离子在内的所有可溶成分,先经过ph值调整沉淀大多数重金属元素,经过滤后得到净化的钒溶液和重金属杂质沉淀物,将净化的钒溶液加药剂沉淀出偏钒酸铵,而重金属杂质沉淀物经收集作为其它用途(不会象平炉工艺被废弃而造成污染)。偏钒酸铵在经离心机甩干时,得到产品偏钒酸铵和含有大量钠盐成分的废液,经化验可知废液中钠盐含量可达10%-15%,这部分钠盐经过回收处理后全部用于焙烧添加剂,也就实现了国家提倡的循环经济。
3. 以曝气蒸发器处理沉钒废水及炉子产生的废气。前面所述1,立式焙烧炉的可集中处理的温度达300度左右的废气和2所述的需要蒸发处理的高浓度的沉钒废液,于是又通过实验研制了曝气蒸发器。其原理:焙烧炉顶端设计安装一高压耐高温离心风机,将焙烧炉产生的300度左右的热废气打入曝气蒸发器,曝气蒸发器内部事先注入100厘米左右的沉钒废液,废液的主要成分为钠盐和氯化铵和微量的钒,废气在冲入沉钒废液时,废气中的微粒粉尘被液体润湿,进入液体并被沉淀,废气中的有害气体与水反应生成酸,生成酸瞬间又与废液中的碱性物质发生中和反应,生成盐,废气又同时加热了废液,增加了废液的蒸发度,大量的干燥废气冲出液体时会带走大量水蒸气,如此循环,废液便会被快速浓缩,在达到一定浓度时,氯化钠便会结晶沉淀,由于氯化铵高温溶解度比氯化钠大得多,所以氯化铵还留在溶液里,氯化钠结晶体会同被液体润湿的微粒粉尘被汇集于蒸发器的锥形底部,一并从蒸发器底部的阀门慢慢放出,蒸发器底部设置有真空抽滤机,混合了沉淀的液体经过过滤,氯化钠和粉尘杂质被留到滤板上,滤液的主要成分为氯化铵,滤液经过冷却,氯化铵便会大量结晶出来,再次过滤便会得到氯化铵固体。被收集在滤板上的多杂质盐可直接用于拌料车间,而纯化的氯化铵用于沉钒车间,就此废液的处理便和焙烧炉同时操作,废气与废水的处理与回收也同时完成。
总结:综上所述,以高效立式焙烧炉可大幅度提高钒的回收率,降低工人的劳动强度;以立式罐堆浸取代池浸离子交换,大大节约了用水量,并使钠盐富集便于回收;曝汽蒸发器利用焙烧炉的余热来蒸发处理沉钒废水并同时处理吸收了废气中的有害成分,回收的钠盐重新返回拌料系统使辅料可重复利用,其富余部分可作为副产品出售。