專利名稱：一種生產(chǎn)三氧化二釩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，尤其涉及到一種生產(chǎn)三氧化二釩(V2O3)的方法。
背景技術(shù)：
目前世界上生產(chǎn)三氧化二釩的方法分為兩種一種是不外加還原劑的釩酸銨(偏釩酸銨和多釩酸銨)熱分解裂解法；另一種是外加還原劑的直接還原法，所用還原劑包括氨氣、氫氣、一氧化碳、甲烷或金屬釩、鈣、鎂、碳等。制取三氧化二釩所用原料通常有五氧化二釩、偏釩酸銨或多釩酸銨。熱分解裂解法分解溫度高，設(shè)備制造困難，很難投入實(shí)際生產(chǎn)；還原劑直接還原法采用更為廣泛。
中國(guó)專利CN94111901.7“三氧化二釩的生產(chǎn)方法”公開了一種把一定粒度的釩酸銨或五氧化二釩加入外熱式容器中，并通入工業(yè)煤氣，將容器內(nèi)溫度加熱到500～650℃。使物料分解還原為三氧化二釩的方法。該方法的還原時(shí)間是15到40分鐘，可以使所得產(chǎn)品的釩的回收率達(dá)到99％以上，該文件的提供了采用普通豎爐和回轉(zhuǎn)窯做為生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)施例。該方法的缺點(diǎn)是1、在實(shí)際大工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，基本采用密閉回轉(zhuǎn)窯作為實(shí)施設(shè)備，這種方法要求回轉(zhuǎn)窯必須在動(dòng)態(tài)密封下使用，回轉(zhuǎn)窯的動(dòng)態(tài)密封在窯體較小的時(shí)候比較容易解決，而當(dāng)回轉(zhuǎn)窯較大時(shí)就很難做到，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)三氧化二釩的回轉(zhuǎn)窯實(shí)際上沒有從根本上解決密封問題，生產(chǎn)都是在完全通風(fēng)的車間進(jìn)行以保證安全；2、回轉(zhuǎn)窯的材質(zhì)必須可以耐高溫(一般要求在900℃以上長(zhǎng)期正常工作)，否則容易造成設(shè)備變形甚至損壞，設(shè)備的壽命受到很大影響，同時(shí)，由于受材料的選取和制造工藝以及安裝的限制，回轉(zhuǎn)窯的維護(hù)、維修工作量都比較大，對(duì)生產(chǎn)的正常進(jìn)行和安全要求都受到很大影響；3、回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的填充率很低(5％左右)，生產(chǎn)效率低下，對(duì)于煤氣等還原性氣體浪費(fèi)很大；4、還原的時(shí)間比較長(zhǎng)，達(dá)到的產(chǎn)品品位也不是很高。
目前，本領(lǐng)域急需一種更安全、高效、低成本地生產(chǎn)三氧化二釩的新方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的種種不足，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)三氧化二釩的方法。該方法包括以下步驟a、將粉體釩酸銨或五氧化二釩作為爐料加入到外加熱流態(tài)化爐爐管中，使?fàn)t管的填充率達(dá)到10％～55％；b、從流態(tài)化爐下部向爐管內(nèi)通入工業(yè)煤氣，同時(shí)將流態(tài)化爐爐管加熱到600～650℃，保溫還原3～9分鐘；其中，通入的工業(yè)煤氣流量應(yīng)使加入爐管內(nèi)的爐料翻騰流動(dòng)、呈現(xiàn)流態(tài)化狀態(tài)并向冷卻出料口運(yùn)動(dòng)；c、隔絕空氣冷卻到100℃以下出爐，得到產(chǎn)品。
進(jìn)一步的，上述方法步驟b中所述的保溫還原時(shí)間為3～6分鐘。
其中，上述方法步驟a中加入的粉體爐料的粒度范圍在0.05mm～10.0mm。
進(jìn)一步的，上述方法步驟a中加入的粉體爐料的粒度范圍在0.1mm～5.0mm。
其中，上述方法步驟b中所述工業(yè)煤氣是高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、電爐煤氣、發(fā)生爐煤氣中一種或多種；其中，上述方法步驟b中所述的外加熱的方式是電加熱、煤氣、天然氣、液化氣燃燒加熱、汽油、煤油、柴油燃燒加熱或微波加熱中的任一種。
其中，上述方法步驟c中所述冷卻的方式是自然冷卻或強(qiáng)制冷卻。
更進(jìn)一步的，上述方法步驟c中所述冷卻是在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行的。
其中，上述方法中所述的加料與出料方式是上加料下出料、下加料下出料、下加料上出料、上加料上出料中的任一種。
本發(fā)明方法的主要技術(shù)思想在于在生產(chǎn)過程中使指粉體爐料產(chǎn)生流態(tài)化運(yùn)動(dòng)，即原料在煤氣的帶動(dòng)下產(chǎn)生翻滾，并沿氣流方向進(jìn)行流動(dòng)，最終流動(dòng)到出料口附近。在這個(gè)過程中，原料的反應(yīng)條件得到了很大改善，使整個(gè)生產(chǎn)過程的效率大為提高。在本發(fā)明方法中，通入工業(yè)煤氣的流量可以按本方法要求在具體實(shí)施時(shí)根據(jù)設(shè)備的體積、每次加入的爐料的多少和爐料粒徑大小、以及爐料需要流動(dòng)的距離等具體情況確定，本發(fā)明實(shí)施例部分所使用的流量值可以作為放大生產(chǎn)時(shí)的基本參考。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)流態(tài)化生產(chǎn)方法的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般的常規(guī)流態(tài)化設(shè)備根據(jù)本發(fā)明的工藝要求進(jìn)行簡(jiǎn)單改造就都可以使用，制造、安裝都很容易。同時(shí)，由于反應(yīng)條件降低，對(duì)設(shè)備的生產(chǎn)材質(zhì)要求也降低，也使生產(chǎn)的安全性有很大提高。優(yōu)選的，本發(fā)明方法所用的流態(tài)化爐為直立式反應(yīng)爐，爐管長(zhǎng)度以能使?fàn)t料在所需時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)到出料口為宜。
本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于1、設(shè)備利用率大幅度提高，爐管填充率可以達(dá)到50％左右，遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)方法5％左右的填充率；2、粉體爐料反應(yīng)更徹底、充分，得到的粉體三氧化二釩含釩可以達(dá)到∑V67.56％，釩的回收率在99.4％以上，比現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的三氧化二釩產(chǎn)品的品質(zhì)更高；3、還原時(shí)間大幅度縮短，反應(yīng)時(shí)間低于10分鐘，生產(chǎn)效率大幅度提高，還原氣體的使用量能比現(xiàn)有回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)方法降低約40％。采用本發(fā)明方法的技術(shù)方案進(jìn)行生產(chǎn)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中回轉(zhuǎn)窯壽命短、煤氣消耗量大、還原時(shí)間長(zhǎng)等問題；并避免了由于回轉(zhuǎn)窯難以達(dá)到密封要求、對(duì)設(shè)備的制造材質(zhì)要求高等原因造成的安全隱患，具有很好的應(yīng)用前景。
顯然，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更。


圖1下進(jìn)料、下出料的三氧化二釩流態(tài)化生產(chǎn)裝置其中，1為流態(tài)化爐爐管、2為外加熱裝置圖2下進(jìn)料、上出料的三氧化二釩流態(tài)化生產(chǎn)裝置。
其中，1為流態(tài)化爐爐管、2為外加熱裝置。
圖3上進(jìn)料、下出料的三氧化二釩流態(tài)化生產(chǎn)裝置其中，1為流態(tài)化爐爐管、2為外加熱裝置。
通過以下具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明上述內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但是不應(yīng)理解為是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1用本發(fā)明方法生產(chǎn)三氧化二釩使用如圖1所示的下加料、下出料方式的豎式流態(tài)化爐，其流態(tài)化爐爐管1直徑200mm、長(zhǎng)度1500mm，爐管結(jié)構(gòu)為內(nèi)層和外層兩部分，內(nèi)層爐管直徑100mm。將粒度范圍在0.1mm～5.0mm的粉體釩酸銨爐料4kg(填充率約為45％)從流態(tài)化爐爐管下部的進(jìn)料管加入至內(nèi)層，高爐煤氣從流態(tài)化爐內(nèi)層爐管下端通入，煤氣流量為2.0Nm3/h(標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí))，外加熱爐2同時(shí)將流態(tài)化爐爐管加熱到爐管內(nèi)溫度為650℃；爐料在煤氣的吹動(dòng)下，在爐管內(nèi)產(chǎn)生翻騰和流動(dòng)，由爐管的內(nèi)層向外層冷卻出料口方向運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過程中，爐料與煤氣充分接觸，被煤氣分解并還原，在該溫度段保溫維持還原時(shí)間3min，爐料被還原成粉體三氧化二釩；通過爐管外層下部的冷卻出料口，使三氧化二釩在隔絕空氣情況下冷卻到100℃以下后出爐得到產(chǎn)品。
經(jīng)檢測(cè)，制得的粉體三氧化二釩產(chǎn)品中∑V67.56％，釩的回收率99.4％。
實(shí)施例2用本發(fā)明方法生產(chǎn)三氧化二釩使用如圖1所示的下加料、下出料方式的豎式流態(tài)化爐，其流態(tài)化爐爐管1直徑200mm、長(zhǎng)度1500mm，爐管結(jié)構(gòu)為內(nèi)層和外層兩部分，內(nèi)層爐管直徑100mm。將粒度范圍在0.05mm～10.0mm的粉體釩酸銨爐料2kg(填充率約為20％)從流態(tài)化爐爐管下部的進(jìn)料管加入至內(nèi)層，高爐煤氣從流態(tài)化爐內(nèi)層爐管下端通入，煤氣流量為1.3Nm3/h(標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí))，外加熱爐2同時(shí)將流態(tài)化爐爐管加熱到爐管內(nèi)溫度為650℃；爐料在煤氣的吹動(dòng)下，在爐管內(nèi)產(chǎn)生翻騰和流動(dòng)，由爐管的內(nèi)層向外層冷卻出料口方向運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過程中，爐料與煤氣充分接觸，被煤氣分解并還原，在該溫度段保溫維持還原時(shí)間4min，爐料被還原成粉體三氧化二釩；通過爐管外層下部的冷卻出料口，使三氧化二釩在隔絕空氣情況下冷卻到100℃以下后出爐得到產(chǎn)品。
經(jīng)檢測(cè)，制得的粉體三氧化二釩產(chǎn)品中∑V67.60％，釩的回收率99.5％。
實(shí)施例3用本發(fā)明方法生產(chǎn)三氧化二釩使用如圖2所示的下加料、上出料方式的豎式流態(tài)化爐，流態(tài)化爐爐管1直徑100mm、長(zhǎng)度2500mm，將粒度范圍在0.05mm～5.0mm的粉體釩酸銨爐料5kg(填充率約為50％)從流態(tài)化爐爐管1的下部加入，從流態(tài)化爐爐管的下部通入焦?fàn)t煤氣，煤氣流量為2.5Nm3/h，同時(shí)外加熱爐2將流態(tài)化爐爐管加熱到爐管內(nèi)溫度為630℃。爐料在煤氣的吹動(dòng)下，在流態(tài)化爐爐管內(nèi)產(chǎn)生翻騰和流動(dòng)，向上方冷卻出料口方向運(yùn)動(dòng)，在這一過程中與煤氣充分接觸，被煤氣分解并還原，在該溫度段保溫維持還原時(shí)間5min，爐料被還原成粉體三氧化二釩。通過冷卻出料口，使三氧化二釩能在隔絕空氣情況下冷卻到100℃以下后出爐得到產(chǎn)品。
經(jīng)檢測(cè)，制得的三氧化二釩產(chǎn)品中67.42％∑V，釩的回收率99.5％。
實(shí)施例4用本發(fā)明方法生產(chǎn)三氧化二釩使用如圖2所示的下加料、上出料方式的豎式流態(tài)化爐，流態(tài)化爐爐管1直徑100mm、長(zhǎng)度2500mm，將粒度范圍在0.05mm～10.0mm的粉體釩酸銨爐料2kg(填充率約為20％)從流態(tài)化爐爐管1的下部加入，從流態(tài)化爐爐管的下部通入焦?fàn)t煤氣，煤氣流量為2.5Nm3/h，同時(shí)外加熱爐2將流態(tài)化爐爐管加熱到爐管內(nèi)溫度為630℃。爐料在煤氣的吹動(dòng)下，在流態(tài)化爐爐管內(nèi)產(chǎn)生翻騰和流動(dòng)，向上方冷卻出料口方向運(yùn)動(dòng)，在這一過程中與煤氣充分接觸，被煤氣分解并還原，在該溫度段保溫維持還原時(shí)間3min，爐料被還原成粉體三氧化二釩。通過冷卻出料口，使三氧化二釩能在隔絕空氣情況下冷卻到100℃以下后出爐得到產(chǎn)品。
經(jīng)檢測(cè)，制得的三氧化二釩產(chǎn)品中67.50％∑V，釩的回收率99.3％。
實(shí)施例5用本發(fā)明方法生產(chǎn)三氧化二釩使用如圖3所示的上加料、下出料方式的豎式流態(tài)化爐，流態(tài)化爐爐管1直徑100mm、長(zhǎng)度2500mm，將粒度范圍在0.05mm～10.mm的粉體釩酸銨爐料4kg(填充率約為45％)從爐管的上部加入，高爐煤氣從爐管的下部通入，煤氣流量為2.2Nm3/h，同時(shí)外加熱爐2將流態(tài)化爐爐管加熱到爐管內(nèi)溫度為600℃，爐料在煤氣的吹動(dòng)下，在流態(tài)化爐爐管內(nèi)產(chǎn)生翻騰和流動(dòng)，與煤氣充分接觸，被煤氣分解并還原，在該溫度段保溫維持還原時(shí)間4min，爐料被還原成粉體三氧化二釩，最后下落到冷卻出料口附近，通過冷卻出料口使三氧化二釩在隔絕空氣情況下冷卻到100℃以下后出爐得到產(chǎn)品。
經(jīng)檢測(cè)，制得的三氧化二釩產(chǎn)品∑V67.11％，釩的回收率為99.5％。
實(shí)施例6用本發(fā)明方法生產(chǎn)三氧化二釩使用如圖3所示的上加料、下出料方式的豎式流態(tài)化爐，流態(tài)化爐爐管1直徑100mm、長(zhǎng)度2500mm，將粒度范圍在5.0mm～10.0mm的粉體釩酸銨爐料2kg(填充率約為20％)從爐管的上部進(jìn)料口加入，高爐煤氣從爐管的下部通入，煤氣流量為1.5Nm3/h，同時(shí)外加熱爐2將流態(tài)化爐爐管加熱到爐管內(nèi)溫度為600℃，爐料在煤氣的吹動(dòng)下，在流態(tài)化爐爐管內(nèi)產(chǎn)生翻騰和流動(dòng)，與煤氣充分接觸，被煤氣分解并還原，在該溫度段保溫維持還原時(shí)間6min，爐料被還原成粉體三氧化二釩，最后下落到冷卻出料口附近，通過冷卻出料口使三氧化二釩在隔絕空氣情況下冷卻到100℃以下后出爐得到產(chǎn)品。
經(jīng)檢測(cè)，制得的三氧化二釩產(chǎn)品∑V67.13％，釩的回收率為99.4％。
由以上實(shí)例可見與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有明顯的優(yōu)點(diǎn)1、設(shè)備利用率大幅度提高，流態(tài)化爐爐管填充率可以達(dá)到50％左右，遠(yuǎn)高于原方法5％左右的填充率；2、粉體爐料反應(yīng)更徹底、充分，得到的粉體三氧化二釩含釩可以達(dá)到∑V67.56％，釩的回收率在99.4％以上，比現(xiàn)有回轉(zhuǎn)窯工藝生產(chǎn)的三氧化二釩產(chǎn)品品質(zhì)更高；3、還原時(shí)間大幅度縮短，最少3分鐘即可完成反應(yīng)，生產(chǎn)效率大幅度提高；4、煤氣消耗大幅度降低，能比現(xiàn)有技術(shù)節(jié)約近40％；5、設(shè)備占地面積小、材質(zhì)容易解決、制造及安裝簡(jiǎn)單，也杜絕了煤氣外泄會(huì)造成的安全隱患。本發(fā)明方法大大優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，適于大規(guī)模生產(chǎn)，有很好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)三氧化二釩的方法，其特征在于包括以下步驟a、將粉體釩酸銨或五氧化二釩作為爐料加入到外加熱流態(tài)化爐爐管中，使?fàn)t管的填充率達(dá)到10％～55％；b、從流態(tài)化爐下部向爐管內(nèi)通入工業(yè)煤氣，同時(shí)將流態(tài)化爐爐管加熱到600～650℃，保溫還原3～9分鐘；其中，通入的工業(yè)煤氣流量應(yīng)使加入爐管內(nèi)的爐料翻騰流動(dòng)、呈現(xiàn)流態(tài)化狀態(tài)并向冷卻出料口運(yùn)動(dòng)；c、隔絕空氣冷卻到100℃以下出爐，得到產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)三氧化二釩的方法，其特征在于所述步驟a中加入的粉體爐料的粒度范圍在0.05mm～10.0mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)三氧化二釩的方法，其特征在于所述步驟a中加入的粉體爐料的粒度范圍在0.1mm～5.0mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)三氧化二釩的方法，其特征在于步驟b中所述的保溫還原時(shí)間為3～6分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)三氧化二釩的方法，其特征在于步驟b中所述工業(yè)煤氣是高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、電爐煤氣、發(fā)生爐煤氣中一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)三氧化二釩的方法，其特征在于步驟b中所述的外加熱的方式是電加熱、煤氣、天然氣、液化氣燃燒加熱、汽油、煤油、柴油燃燒加熱或微波加熱中的任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)三氧化二釩的方法，其特征在于步驟c中所述爐料冷卻是在隔絕空氣下進(jìn)行，冷卻的方式為自然冷卻或強(qiáng)制冷卻、或在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行自然冷卻或強(qiáng)制冷卻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)三氧化二釩的方法，其特征在于所述的加料與出料方式是上加料下出料、下加料下出料、下加料上出料、上加料上出料中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，提供了一種生產(chǎn)粉體三氧化二釩(V
文檔編號(hào)C01G31/00GK101028938SQ20061002040
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2006年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者張帆, 孫朝暉, 李千文, 蘭光銘, 付自碧, 楊小琴, 王小江 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院