含钒泥浆分离方法及装置与流程

专利检索2022-05-10  2



1.本发明涉及化工技术领域,具体涉及一种含钒泥浆分离方法及装置。


背景技术:

2.四氯化钛是氯化法钛白粉和海绵钛等工业产品的主要原料,现有技术中生产四氯化钛的方法主要有沸腾氯化与熔盐氯化两种,均通过含二氧化钛的原料与氯气在高温下反应生成四氯化钛,反应生成的四氯化钛含有较多杂质,主要为vocl3、fecl3等,需进入精制系统进行除杂提纯,提纯后的含钒泥浆需及时排出系统。并且,含钒泥浆中包含四氯化钛液体和含钒物质,有必要对其进行分离回用。
3.目前通常的分离方法为通过蒸发釜进行蒸发处理或直接返回氯化炉。然而,蒸发釜进行蒸发处理时间长,生产环境恶劣,不利于氯化精制系统的稳定运行;直接返回氯化炉则含钒物质直接进入废渣当中,不能综合回收利用。
4.基于此,现有技术仍然有待改进。


技术实现要素:

5.本发明的主要目的在于提供一种含钒泥浆分离方法及装置,以解决现有技术存在的分离操作处理时间长以及不能有效回收含钒物质的问题。
6.根据本发明的一个方面,提出一种含钒泥浆分离方法,包括:将加热至预定温度的空气和雾状的含钒泥浆送入燃烧装置,在所述燃烧装置内发生燃烧反应和含钒泥浆中液体的蒸发,获得气固混合物;以及对所述气固混合物进行分离,得到分离后的气体和分离后的固体;其中所述燃烧反应包括所述含钒泥浆中的碳元素和钒元素分别与所述空气中的氧气发生的反应。
7.根据本发明的一个实施例,先向所述燃烧装置内送入预定量的所述空气,再同时送入所述空气和所述含钒泥浆。
8.根据本发明的一个实施例,所述预定温度为400℃以上;和/或使得送入所述燃烧装置的所述空气和所述含钒泥浆的质量比为1~1.5:1。
9.根据本发明的一个实施例,所述含钒泥浆包括四氯化钛液体,所述方法还包括:将分离后的气体送往氯化冷凝系统以收集四氯化钛。
10.根据本发明的一个实施例,分离后的固体包括钒的氧化物,所述方法还包括:将分离后的固体送往钒铁产品的生产系统。
11.根据本发明的另一方面,提出一种含钒泥浆分离装置,包括:空气加热装置,设有第一空气入口和第一空气出口,所述第一空气出口排出被加热至预定温度的空气;燃烧装置,设有第二空气入口、含钒泥浆入口以及气固混合物出口,所述第二空气入口连接至所述第一空气出口,在所述含钒泥浆入口处设有喷雾装置,在所述燃烧装置内发生燃烧反应和含钒泥浆中液体的蒸发;气固分离装置,设有气固混合物入口、气体出口以及固体出口,所述气固混合物入口连接至所述气固混合物出口。
12.根据本发明的一个实施例,所述第二空气入口先于所述含钒泥浆入口被打开。
13.根据本发明的一个实施例,从所述第二空气入口进入的所述空气与从述含钒泥浆入口进入的含钒泥浆的质量比为1~1.5:1。
14.根据本发明的一个实施例,所述气体出口连接至氯化冷凝系统;和/或所述固体出口连接至钒渣收集装置。
15.根据本发明的一个实施例,在所述第一空气入口处设有风机;和/或所述气固分离装置为旋风收尘器。
16.在根据本发明的实施例的含钒泥浆分离方法中,当加热至预定温度的热空气和雾状的含钒泥浆在燃烧装置中接触之后便发生燃烧反应,所述燃烧反应包括含钒泥浆中的碳元素和钒元素分别与热空气中的氧气发生的反应,从而,一方面使得含钒泥浆中的液体(例如四氯化钛液体)可以通过燃烧反应放热以及热空气提供的热量而蒸发形成气体,另一方面使得含钒泥浆中的钒元素被氧化为钒的氧化物,其以固体形式存在。之后通过对气固混合物进行分离,可以分别得到包含四氯化钛的气体和包含钒的氧化物的固体,从而实现分离含钒泥浆中的四氯化钛和含钒物质,并且含钒物质以钒的氧化物的形式分离出来,便于回收利用。此外,燃烧反应进行速度极快,有利于缩短分离操作的时间,实现四氯化钛和含钒物质的有效快速分离,保证含钒泥浆得到快速处理。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的含钒泥浆分离装置的示意图。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明实施例进一步详细说明。
20.需要说明的是,本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量,可见“第一”“第二”仅为了表述的方便,不应理解为对本发明实施例的限定,后续实施例对此不再一一说明。
21.图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的含钒泥浆分离装置的示意图,如图1所示,含钒泥浆分离装置包括:
22.空气加热装置10,设有第一空气入口12和第一空气出口14,第一空气出口12排出被加热至预定温度的空气;
23.燃烧装置20,设有第二空气入口22、含钒泥浆入口24以及气固混合物出口26,第二空气入口22连接至第一空气出口14,在含钒泥浆入口24处设有喷雾装置21,在燃烧装置20内发生燃烧反应和含钒泥浆中液体的蒸发;以及
24.气固分离装置30,设有气固混合物入口32、气体出口34以及固体出口36,气固混合物入口32连接至气固混合物出口26。
25.空气加热装置10可以是任何能够对空气进行加热的设备,空气加热装置10内设有加热部件以对空气进行加热。第一空气入口12可以连接至大气,以向空气加热装置10输入待加热的空气。在第一空气入口12处可以设有风机11,用于将外部空气经第一空气入口12送至空气加热装置10内。空气加热装置10将从第一空气入口12输入的空气加热至预定温度,然后被加热至预定温度的空气从第一空气出口12排出并经第二空气入口22进入燃烧装置20内。
26.燃烧装置20设有的喷雾装置21可以将含钒泥浆形成雾状形式,然后雾状的含钒泥浆通过含钒泥浆入口24被送入燃烧装置20内,与通过第二空气入口22进入燃烧装置20的被加热至预定温度的空气进行接触,引发燃烧反应。由于含钒泥浆为雾状并且空气被加热至预定温度,因此两者接触后能够直接燃烧,而无需其他的辅助操作。在本发明的一个实施例中,所述预定温度为400℃以上,以保证该温度的空气与雾状含钒泥浆接触后能够快速有效地燃烧。第二空气入口22和含钒泥浆入口24可以设于燃烧装置20的下部,气固混合物出口26可以设于燃烧装置20的上部。在燃烧、蒸发过程中,气固混合物出口26可以保持在打开状态,使得含钒泥浆的整个分离过程可以持续进行。在本发明的实施例中,喷雾装置21包括多个喷孔,喷孔的孔径为3~5mm,适于输入期望用量的含钒泥浆。
27.所述燃烧反应可以包括所述含钒泥浆中的碳元素和钒元素分别与所述空气中的氧气发生的反应。含钒泥浆可以为利用有机物精制四氯化钛产生的泥浆。含钒泥浆为固液混合物,其中的液体包含四氯化钛液体;其中的固体包含来自于有机物的碳元素,还包含粗四氯化钛中的vocl3杂质经过精制工艺生成的钒的氯化物(例如vcl3)和/或钒的氯氧化物(vocl2),此外还可能包含fecl3等。碳元素与被加热至预定温度的空气中的氧气进行快速且剧烈的氧化反应,生成co2并放出大量热量。钒的氯化物和/或钒的氯氧化物也与氧气发生剧烈的氧化反应,生成钒的氧化物(主要为v2o5)并放出大量热量。含钒泥浆中的四氯化钛液体通过燃烧反应放热和被加热至预定温度的空气提供的热量而蒸发为气体形式。通过燃烧反应和液体蒸发之后,在燃烧装置20内形成气固混合物,气体成分主要为ticl4、co2、n2等,固体物质主要有v2o5、fecl3等。燃烧反应的进行速度极快,通常为秒级,相对于现有技术的蒸发处理方法(通常需要进行几天),能够极大地缩短处理时间并提高效率。
28.在本发明的一个实施例中,第二空气入口22先于含钒泥浆入口24被打开,即可以先向燃烧装置20内送入预定量的被加热后的热空气,之后再同时送入热空气和含钒泥浆。从而,首先通过热空气的加入,可以将燃烧装置20空腔内的温度提升至例如300℃以上,之后含钒泥浆进入后可以直接进行蒸发、燃烧。
29.在本发明的一个实施例中,从第二空气入口22进入的热空气与从含钒泥浆入口24进入的含钒泥浆的质量比为1~1.5:1,从而能够确保热空气中的氧气与含钒泥浆中的碳元素充分反应,保证燃烧反应以一定的强度充分进行。其中,空气的质量可以基于空气的体积和密度计算得到。可以通过例如体积流量计和/或质量流量计来控制空气和含钒泥浆的加入量。例如,可以通过体积流量计来控制空气的加入量,并结合空气的体积和密度换算成空气的质量。第一空气出口14与第二空气入口22之间可以设有空气流量调节单元;喷雾装置21可以设有喷雾流量调节单元,喷雾流量调节单元可以通过改变压力和/或喷孔孔径来调节喷雾流量。
30.气固分离装置30可以为任何能够用于对气固混合物进行分离的设备。在一个实施
例中,气固分离装置30为旋风收尘器,利用高速旋转的气流中的离心力将固体物质从气体中分离出来。分离后的气体包含ticl4、co2、n2等,气体出口34可以进一步连接至氯化冷凝系统,通过冷凝淋洗收集气体中的四氯化钛。分离后的固体包含v2o5、fecl3等,固体出口36可以进一步通过旋转阀连接至钒渣收集装置40,通过打开旋转阀使得气固分离装置30内分离后的固体进入钒渣收集装置40当中储存,待存储到一定量后送往钒加工系统,作为原料生产钒铁等产品,例如生产钒含量为50%左右的50钒铁。
31.根据本发明的另一方面,提出一种含钒泥浆分离方法,包括:
32.将加热至预定温度的空气和雾状的含钒泥浆送入燃烧装置,在所述燃烧装置内发生燃烧反应和含钒泥浆中液体的蒸发,获得气固混合物;以及
33.对所述气固混合物进行分离,得到分离后的气体和分离后的固体;
34.其中所述燃烧反应包括所述含钒泥浆中的碳元素和钒元素分别与所述空气中的氧气发生的反应。
35.在根据本发明的实施例的含钒泥浆分离方法中,当加热至预定温度的热空气和雾状的含钒泥浆在燃烧装置中接触之后便发生燃烧反应,所述燃烧反应包括含钒泥浆中的碳元素和钒元素分别与热空气中的氧气发生的反应,从而,一方面使得含钒泥浆中的液体(例如四氯化钛液体)可以通过燃烧反应放热以及热空气提供的热量而蒸发形成气体,另一方面使得含钒泥浆中的钒元素被氧化为钒的氧化物,其以固体形式存在。之后通过对气固混合物进行分离,可以分别得到包含四氯化钛的气体和包含钒的氧化物的固体,从而实现分离含钒泥浆中的四氯化钛和含钒物质,并且含钒物质以钒的氧化物的形式分离出来,便于回收利用。此外,燃烧反应进行速度极快,有利于缩短分离操作的时间,实现四氯化钛和含钒物质的有效快速分离,保证含钒泥浆得到快速处理。
36.在一个实施例中,先向所述燃烧装置内送入预定量的所述空气,再同时送入所述空气和所述含钒泥浆。从而,首先通过热空气的加入,可以将燃烧装置的空腔内的温度提升至300℃以上,之后含钒泥浆进入后可以直接进行蒸发、燃烧。
37.在本发明的一个实施例中,所述预定温度为400℃以上,以保证该温度的空气与雾状含钒泥浆接触后能够快速有效地燃烧。
38.在本发明的一个实施例中,使得送入所述燃烧装置的所述空气和所述含钒泥浆的质量比为1~1.5:1,从而能够确保热空气中的氧气与含钒泥浆中的碳元素充分反应,保证燃烧反应以一定的强度充分进行。
39.在本发明的一个实施例中,所述含钒泥浆包括四氯化钛液体,所述方法还包括:将分离后的气体送往氯化冷凝系统以收集四氯化钛。
40.在本发明的一个实施例中,分离后的固体包括钒的氧化物,所述方法还包括:将分离后的固体送往钒铁产品的生产系统。
41.本发明提出一种四氯化钛精制含钒泥浆干燥分离工艺,能够提供高效的蒸发分离方法,实现四氯化钛与含钒物质的有效快速分离,既能确保含钒泥浆得到快速处理,又能有效回收含钒泥浆中的含钒物质,在四氯化钛生产行业有较大的推广前景。
42.需要特别指出的是,上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减,因此,这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围,并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
43.以上是本发明公开的示例性实施例,上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。但是应当注意,以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子,在不背离权利要求限定的范围的前提下,可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外,尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求,但除非明确限制为单数,也可以理解为多个。
44.所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明实施例的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。因此,凡在本发明实施例的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包括在本发明实施例的保护范围之内。
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