專(zhuān)利名稱(chēng)：處理含釩殘留物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含釩殘留物的處理方法，這種殘留物在無(wú)水時(shí)至少含有5%(重量比)的碳。
處理含釩殘留物涉及到精煉廠(chǎng)對(duì)殘留物的處理，特別是石油焦碳和瀝青含量較高的殘留物。其它的一些例子如碳?xì)浠衔锓峭耆趸纬傻奶己谝约皩?duì)部分氧化形成的粗煤氣進(jìn)行粗洗而形成的碳黑水等。
在DE-A-4003242中已介紹了碳黑水的實(shí)際應(yīng)用，即將碳黑水和泥漿混合，除去混合物的水分后再進(jìn)行燃燒，這樣形成一含釩殘留物放在貯存場(chǎng)中。
本發(fā)明的目的是，獲得一種含釩量較高的固體混合物，這對(duì)冶金精加工是很重要的，采用前面所述的方法以及本發(fā)明就可獲取所需的物質(zhì)，即將殘留物放在爐中，爐內(nèi)的環(huán)境如下a)爐中溫度為400～700℃，殘留物所處的區(qū)域內(nèi)的氧氣分壓最低為10-4bar;或/和b)爐中溫度為500～1300℃，殘留物所處的區(qū)域內(nèi)的氧氣分壓最高為10-2bar。
在這樣的條件下進(jìn)行熱處理后，從爐中取出的固體混合物至少含有5%(重量比)的釩的氧化物采用這樣的處理?xiàng)l件避免了起不良作用的V2O5的產(chǎn)生，因?yàn)樗诟哂?00℃時(shí)易受熱結(jié)塊并附著在爐上。
已經(jīng)證明，在500～1300℃的范圍內(nèi)，氧氣分壓不超過(guò)10-2bar的條件下，可以抑制V2O5的生成，基本上只生成VO2，VO2在此溫度范圍內(nèi)不會(huì)熔化。這樣就需測(cè)定殘留物所處區(qū)域，即物料床的氧氣分壓，在此區(qū)域之外，即物料床之外，可以盡可能地提高氧氣分壓。在500～700℃的范圍內(nèi)可以采用條件a)或b)進(jìn)行處理，但每次都要通過(guò)試驗(yàn)確定合適的方法。也可以根據(jù)殘留物中碳進(jìn)行反應(yīng)所需的溫度以及殘余碳在所生成的固體混合物中所占的含量來(lái)確定處理的溫度或溫度范圍。
采用這種方法，可以進(jìn)一步除去多種含釩殘留物中的可燃成分，建立起一個(gè)無(wú)故障的、價(jià)格合理的工作爐。此外，將爐中排出的固體混合物或至少一部分混合物送回爐中會(huì)更合理一些。
被處理的殘留物，尤其是固體殘留物，通常在干燥狀態(tài)下至少含有20%(重量比)的可燃成分，其中5%(重量比)是碳。這樣本發(fā)明的熱處理就可以采用較簡(jiǎn)單的方法。這種方法通常不需要再用燃料加熱，在某些場(chǎng)合，即使用燃料，量也是很小的。
熱處理可以在各種爐中進(jìn)行，值得推薦的是多床爐或回轉(zhuǎn)爐，也可以是靜止的或循環(huán)式流化床的流化床反應(yīng)堆。多床爐、回轉(zhuǎn)爐和流化床反應(yīng)堆已很普及，其詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn)Ullmann的化學(xué)技術(shù)大全，第4版，第3冊(cè)，第408～460頁(yè)。
另外還建議在處理殘留物之前或處理過(guò)程中至少加入一種鈉、鈣、鐵的氧化物、氧化物或碳酸鹽，加入這些添加劑可以使?fàn)t中生產(chǎn)出的固體混合物更容易進(jìn)行冶金深加工，例如釩鐵合金就是由電熔煉爐進(jìn)一步加工的煉鋼生產(chǎn)中所必需的原料，添加劑還可以使?fàn)t中的熱處理更容易進(jìn)行，且能得到最好的結(jié)果，另外熱處理前將添加劑加入殘留物中可以形成熱集聚的粒狀產(chǎn)物，也可不加添加劑而通過(guò)造珠或壓塊形成粒狀產(chǎn)物。
當(dāng)殘留物存在于水中時(shí)，必須通過(guò)例如過(guò)濾或離心分離作用使其分離出來(lái)，在熱處理前先進(jìn)行前期干燥，前期干燥時(shí)溫度最好不超過(guò)400℃，否則過(guò)高的溫度將引起干擾性的灰塵出現(xiàn)。當(dāng)殘留物在多床爐中進(jìn)行熱處理時(shí)，先在多床爐的上部即入口部進(jìn)行含水殘留物的干燥，另一種方法是采用兩個(gè)不同型式的爐工作，例如，在多床爐中進(jìn)行前期干燥，緊接著在流化床反應(yīng)堆中進(jìn)行熱處理。
下面參照?qǐng)D例對(duì)本方法可能的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行說(shuō)明

圖1第一種方式，采用了多床爐。
圖2第二種方式，采用了循環(huán)式流化床。
圖1所示的方法是針對(duì)含碳黑的廢水，也稱(chēng)為碳黑水的。這種碳黑水是碳?xì)浠衔铮缰赜蜌堅(jiān)煌耆趸纬傻?，還有人造的粗煤氣的主要成分是氫、一氧化碳和碳黑，通過(guò)水以后碳黑和粗煤氣被分離，含釩的碳黑和水被輸送出去。
碳黑水經(jīng)管道(1)通過(guò)過(guò)濾器(2)，在此適當(dāng)加一些過(guò)濾助劑，如FeCl3，Ca(OH)2，Al2(SO4)3或聚合物電解質(zhì)。從管道(3)中得到的濾渣進(jìn)入多床爐(7)，過(guò)濾后的水分通過(guò)管道(4)排出。
多床爐由多層上下拓列的底板(8)組成，底板(8)允許固體物質(zhì)通過(guò)，垂直的空心軸(9)上裝有空心攪拌件(10)，空心思(9)旋轉(zhuǎn)時(shí)空心攪拌件(10)在底板(8)上旋轉(zhuǎn)，將固體擠向底板上的通孔含氧氣體，如空氣，通過(guò)管道(12)首先進(jìn)入空心軸(9)，還可以作為燃?xì)膺M(jìn)入空心攪拌件10，從而到達(dá)所希望的爐床上。如果還需要空氣，根據(jù)要求還可單獨(dú)從外部輸送至所要求的爐床上，圖中所示的氣體是通過(guò)(13)、(14)進(jìn)入的。
從管道(3)出來(lái)的仍含水的固體殘留物首先在多床爐(7)的上部進(jìn)行干燥，然后隨著下面逐層爐床的溫度逐漸升高，通過(guò)燃燒和制取煤氣的反應(yīng)進(jìn)一步消耗了殘留物中的碳含量，最后含釩的灰渣從爐(7)的下端的溝槽15排出，在流態(tài)床冷卻器(16)中被管道(23)送入的流化氣體冷卻，廢氣由管道(24)排出，也可以送回水選器(19)，冷卻后的含釩的氧化物固體混合物在管道(25)中待用。
還需考慮的是，在多床爐中，溫度在400～700℃范圍內(nèi)氧氣分壓不低于10-4bar的工作狀態(tài)以及在500～1300℃氧氣分壓不高于10-2bar的工作狀態(tài)，所以總要測(cè)量固體物質(zhì)所處爐床的氧氣分壓。
含有固體物質(zhì)的廢氣由管道(18)排出并送至水選器(19)，如文氏洗選設(shè)備，洗選水由管道(20)供應(yīng)，含有固體物質(zhì)的洗選水通過(guò)管道(5)進(jìn)入過(guò)濾器(2)，廢氣則通過(guò)管道(21)從洗選設(shè)備中排出，然后送至例如一個(gè)后燃燒裝置(圖中未加表示)，尤其是廢氣中含有CO時(shí)，更應(yīng)如此。
多床爐所需的控制設(shè)備還包括溫度測(cè)量設(shè)備以及點(diǎn)火裝置等，它們都是常用設(shè)備，在此為簡(jiǎn)明起見(jiàn)就省略了，廢氣的一部分可以送回多床爐中，如圖中虛線(xiàn)所示的那樣。
如圖2所示，含釩的殘留物，如石油焦碳，由管道(31)進(jìn)入流化床反應(yīng)堆(30)。它有一個(gè)粒狀氧化鐵流化床?？諝馔ㄟ^(guò)管道(32)、(33)、(34)進(jìn)入反應(yīng)堆(30)。氣體-固體混合物流過(guò)管道(35)進(jìn)入旋風(fēng)分離器(36)，固體被分離出來(lái)后，一部分通過(guò)管道(37)，(38)返回反應(yīng)堆，其它的固體沿管道(39)進(jìn)入磁選機(jī)(40)，在此與氧化鐵分離后，通過(guò)管道(41)再進(jìn)入反應(yīng)堆(30)。最后產(chǎn)物，即含釩的氧化物的固體混合物積存在管道(42)中。
為了處理旋風(fēng)分離器經(jīng)管道(43)排出的廢氣還安裝了一個(gè)過(guò)濾器(44)，如多孔的陶瓷元件。分離出的固體通過(guò)管道(45)進(jìn)入磁選機(jī)(40)，然后廢氣進(jìn)入后燃燒室(46)進(jìn)行燃燒，通過(guò)廢熱鍋爐后被冷卻，再經(jīng)脫硫后沿?zé)焽枧湃氪髿狻?br> 實(shí)施例實(shí)施例1和2所采用的多床爐有7層，內(nèi)徑為1.1m，爐總面積5.8m2，其原理見(jiàn)圖1?？招妮S由空氣冷卻。多床爐的第2、46層(從上往下數(shù))由安裝的天然氣燃燒裝置進(jìn)行加熱實(shí)施例3采用了循環(huán)式流化床，見(jiàn)圖2。
下表給出了每個(gè)實(shí)施例中作為反應(yīng)產(chǎn)物的固體混合物的成分(重量百分比)實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3V2O575.6 - -VO2- 44.3 70.8NiO7.64.62.2C(總量)0.10.61.2S(總量)0.20.80.1CaO1.20.80.9MgO0.70.50.6Al2O30.8 0.6 0.7K2O 1.0 0.7 1.1No2O 0.5 0.3 0.4Fe2O35.6 - -Fe3O4- 41.6 14.8SiO26.7 5.2 7.2實(shí)施例1
洗滌含碳合成氣后形成的含水碳黑漿(碳黑水)，含有1%(重量比)的碳黑，通過(guò)過(guò)濾器后，所得的濾渣成分如下水80.6%(重量比)釩1.6%(重量比)碳黑14.5%(重量比)鎳0.4%(重量比)其它2.9%(重量比)給空爐加熱至爐心溫度達(dá)到600℃，然后以30千克/小時(shí)的進(jìn)料速度送入濾渣，點(diǎn)火裝置一直工作至固體物料的溫度達(dá)到550℃，能夠進(jìn)行自燃為止，在濾渣自燃過(guò)程中，每小時(shí)供給爐床45Nm3的空氣，并從第7層爐床上方排出。在此過(guò)程中溫度一直保持在550～570℃之間。同時(shí)通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)爐床上物料的氧氣分壓。管道(18)中的廢氣的氧氣含量為5%(體積比)。部分廢氣又被輸送回爐床。為了除塵使用了水洗設(shè)備。
實(shí)施例2本例中多床爐處理的是300kg的濾渣(參照實(shí)施例1)與15kg的粒狀鐵礦石形成的混合物，爐心溫度加熱至750℃后，以35千克/小時(shí)的進(jìn)料速度將混合物送入爐中，點(diǎn)火裝置使燃燒按化學(xué)配比一直進(jìn)行到低于化學(xué)配比，直至固體物料達(dá)到800℃為止，每小時(shí)給爐床輸送38Nm3的空氣。廢氣中的CO含量在1.1～1.5%(體積比)之間，它是衡量爐內(nèi)是否缺氧的標(biāo)志。最后一個(gè)點(diǎn)火裝置關(guān)閉后，爐內(nèi)溫度將保持在700～720℃之間。
實(shí)施例3如圖2所示，本實(shí)施例采用了流化床反應(yīng)堆(30)，其內(nèi)徑為0.2m，高6m，沒(méi)有廢氣鍋爐(47)和脫硫裝置(48)也可以正常工作。
蝸輪蝸桿進(jìn)料裝置以每小時(shí)15kg的速度將石油焦碳送入反應(yīng)堆的下部區(qū)域，石油焦碳中灰渣含量為57%(重量比)，在反應(yīng)堆的下部、中部和上部都輸送有對(duì)石油焦碳進(jìn)行流化并部分燃燒的空氣，惰性物料氧化鐵顆粒已在反應(yīng)前放置在爐中，靜止?fàn)顟B(tài)下流化床中氧氣分壓在10-4至10-6bar之間，溫度為850℃，旋風(fēng)分離器(36)分離出的固體的一部分進(jìn)入磁選機(jī)(40)，在此與氧化鐵分離，氧化鐵從新被裝入反應(yīng)堆中。分離出來(lái)的固體混合物的成分見(jiàn)上表。
權(quán)利要求
1.一種處理含釩殘留物的方法，這種殘留物在無(wú)水時(shí)至少含有5%(重量比)的碳，這種方法的特征是將殘留物放在爐中進(jìn)行熱處理，爐內(nèi)的環(huán)境如下a)溫度在400～700℃之間，殘留物所處區(qū)域的氧氣分壓不低于10-4bar；或/和b)溫度在500～1300℃之間，殘留物所處區(qū)域的氧氣分壓不高于10-2bar；熱處理結(jié)束后，從爐中取出的固體混合物至少含有5%(重量比)的釩的氧化物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少將爐中產(chǎn)物-固體混合物的一部分再送回爐中進(jìn)行處理。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在熱處理殘留物之前或處理過(guò)程中至少加入一種鈉、鈣、鐵的氧化物、氯化物或碳酸鹽。
4.如權(quán)利要求1或以下權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在對(duì)殘留物進(jìn)行熱處理之前，先將其制成球狀或塊狀。
5.如權(quán)利要求1或以下權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在對(duì)殘留物進(jìn)行熱處理前先進(jìn)行前期干燥。
6.如權(quán)利要求1至5中任一要求所述的方法，其特征在于，用于熱處理的設(shè)備爐為多床爐、或回轉(zhuǎn)爐、或靜止式的流體床反應(yīng)堆或循環(huán)式的流化床反應(yīng)堆。
7.如權(quán)利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，含釩的碳黑水先進(jìn)入過(guò)濾器處理，其濾渣作為固體殘留物被送入爐中進(jìn)行處理，碳黑水是碳?xì)浠衔锊糠盅趸a(chǎn)生的粗煤氣冷卻后形成的。
全文摘要
待處理的物質(zhì)是一種含釩的殘留物，它在無(wú)水狀態(tài)下至少含有5％(重量比)的碳。這種殘留物在以下條件下的爐中進(jìn)行熱處理a)爐中溫度在400～700℃之間，殘留物所處區(qū)域的氧氣分壓不低于10
文檔編號(hào)C01G31/02GK1072213SQ9211143
公開(kāi)日1993年5月19日 申請(qǐng)日期1992年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月13日
發(fā)明者格厄達(dá)斯·薩曼特, 克里斯托弗·海曼, 文凱塔·克里施南, 彼得·斯特姆 申請(qǐng)人:金屬股份有限公司