三步法熔釩新工藝設(shè)計(jì)理念

傳統(tǒng)的反射爐在應(yīng)用實(shí)踐中存在的缺點(diǎn)：首先， 釩酸銨原料直接進(jìn)入反射爐，窯爐的首先要干燥去除物料中的水分，然后脫氨成氧化釩，最后在繼續(xù)加熱制成液態(tài)釩。也就是我們常說(shuō)的干燥、脫氨、熔融在同一設(shè)備中完成的“一步法”工藝。

這樣，干燥脫水后物料在爐中形成硬痂不利于內(nèi)部水分的蒸發(fā)，這就需要操作工人在爐前不停地翻動(dòng)。脫掉水分后的釩酸銨繼續(xù)加熱制成五價(jià)釩，為了受熱均勻和得到充足的氧氣（脫氨過(guò)程缺氧會(huì)形成低價(jià)釩）也需要操作工人在爐前不停地翻動(dòng)。由于融化過(guò)程是堆積在爐內(nèi)五價(jià)釩表層受熱多先熔化，內(nèi)層則部分形成了低價(jià)釩。由于低價(jià)釩熔化需要的溫度高于五釩，為使之熔化就需要更高的溫度，這也會(huì)造成五釩氣化逃逸。這樣的工藝條件造成了回收率較低和工作環(huán)境污染（有毒性）。

為解決以上問(wèn)題工程師專家研發(fā)了“三步法”制片釩工藝。

將含有42-45％水分的多釩酸銨濾餅原料，由皮帶輸送機(jī)送到斯德干燥機(jī)前的螺旋送料機(jī)內(nèi)，物料由螺旋送料機(jī)送到斯德干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行脫水干燥，干燥完的粉料由旋風(fēng)、布袋除塵器回收落入干燥中間料倉(cāng)。干燥的熱源來(lái)自干燥系統(tǒng)的干煤氣燃燒室。

干燥中間料倉(cāng)的干粉，經(jīng)螺旋輸送機(jī)輸送進(jìn)入動(dòng)態(tài)煅燒爐內(nèi)，與來(lái)自燃燒室550～600℃混合熱氣流進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)流態(tài)化分解脫氨。產(chǎn)出的五價(jià)釩粉釩經(jīng)旋風(fēng)分離器、布袋除塵器回收，落入煅燒中間料倉(cāng)。其脫出的氨氣與余熱空氣經(jīng)系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)排出后進(jìn)入氨氣回收塔。

由煅燒中間料倉(cāng)排除的物料經(jīng)卸料閥、螺旋輸送機(jī)被送到熔化爐內(nèi)，在閃速爐內(nèi)粉料遇到800℃左右的高溫瞬間熔化形成熔池，熔池的釩水在爐內(nèi)經(jīng)過(guò)熔化、氧化流到爐外的水冷刮片機(jī)上，制成釩片。

由于整套系統(tǒng)負(fù)壓操作，很大程度提高了作業(yè)環(huán)境。

“三步法”制取片劑五價(jià)釩工藝及裝備經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行已經(jīng)取得了很好的認(rèn)可度，但是在節(jié)能和穩(wěn)定性運(yùn)行方面還有待提升，現(xiàn)階段正在運(yùn)行的設(shè)備表現(xiàn)出的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面：

1. 熔化爐尾氣中含有“氣化釩”，在回用到干燥機(jī)是會(huì)堵塞干燥機(jī)及管道，帶來(lái)了較多的后續(xù)停產(chǎn)檢修。解決方案：將為其冷卻至釩的結(jié)晶點(diǎn)，再將尾氣送至干燥機(jī)。

2. 煅燒脫氨過(guò)程氧氣不充分，形成部分低價(jià)釩。解決方案：利用換熱得到的干凈空氣作為二次風(fēng)補(bǔ)到二級(jí)燃燒室，既解決了氧氣問(wèn)題，同時(shí)通過(guò)二次加熱平衡了煅燒爐的內(nèi)部溫度平衡。

3. 熔化爐的耐火材料易損，更換更高級(jí)的材料成本太高。解決方案：提高耐火材料的砌筑工藝，嚴(yán)格控制熔化爐的溫度和風(fēng)壓來(lái)延長(zhǎng)使用壽命。

現(xiàn)存三步法制取片劑五價(jià)釩工藝設(shè)備在使用中存在較多問(wèn)題，首先是干燥機(jī)及管道堵塞，其次是熔釩爐氣化嚴(yán)重回收率降低。造成上述問(wèn)題的根本原因是工藝參數(shù)的設(shè)定和保證實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的實(shí)施。

干燥溫度：對(duì)于閃蒸干燥機(jī)而言溫度的兼容度很高，從100多度到800多度都在正常使用范圍之內(nèi)，但是對(duì)于三步法干燥釩酸銨而言溫度要求很精確，低了會(huì)造成“拖底”死機(jī)，高了會(huì)產(chǎn)生脫氨現(xiàn)象，氨逃逸造成環(huán)保不合格。

煅燒溫度：煅燒是三步法的核心，現(xiàn)廣泛應(yīng)用的三步法煅燒工藝段的產(chǎn)能是很大的問(wèn)題。首先煅燒的目的是脫氨，但是，三步法的煅燒方式屬于“稀相貧氧”，當(dāng)直接靠提高溫度來(lái)提高產(chǎn)量，會(huì)造成更大比例的低價(jià)釩產(chǎn)生，由于低價(jià)釩的溶解溫度高于五價(jià)釩，后續(xù)的釩熔化勢(shì)必要按照低價(jià)釩的溶解溫度來(lái)設(shè)定，這樣既造成能源浪費(fèi)，又形成了更多的氣化釩。不但回收率降低還降低了設(shè)備運(yùn)行周期（氣化釩阻塞干燥機(jī)或管道）。

熔釩溫度：熔釩爐的問(wèn)題主要體現(xiàn)在爐體容積和氣固比的設(shè)定（爐體內(nèi)的耐火材料腐蝕問(wèn)題另外表述），為保證尾氣的循環(huán)利用和較低產(chǎn)生氣化釩就要根據(jù)不同的熱源來(lái)設(shè)定爐體容積，要充分考慮天然氣和煤氣的熱值問(wèn)題，在不同的燃?xì)馊紵螽a(chǎn)生的煙氣量大不相同，所以爐體容積和如何降溫結(jié)晶氣化釩是保證全系統(tǒng)正常工作的保證。