三步法熔釩新工藝設計理念

傳統的反射爐在應用實踐中存在的缺點：首先， 釩酸銨原料直接進入反射爐，窯爐的首先要干燥去除物料中的水分，然后脫氨成氧化釩，最后在繼續加熱制成液態釩。也就是我們常說的干燥、脫氨、熔融在同一設備中完成的“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部水分的蒸發，這就需要操作工人在爐前不停地翻動。脫掉水分后的釩酸銨繼續加熱制成五價釩，為了受熱均勻和得到充足的氧氣（脫氨過程缺氧會形成低價釩）也需要操作工人在爐前不停地翻動。由于融化過程是堆積在爐內五價釩表層受熱多先熔化，內層則部分形成了低價釩。由于低價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境污染（有毒性）。

為解決以上問題工程師專家研發了“三步法”制片釩工藝。

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

干燥中間料倉的干粉，經螺旋輸送機輸送進入動態煅燒爐內，與來自燃燒室550～600℃混合熱氣流進行熱交換，實現流態化分解脫氨。產出的五價釩粉釩經旋風分離器、布袋除塵器回收，落入煅燒中間料倉。其脫出的氨氣與余熱空氣經系統引風機排出后進入氨氣回收塔。

由煅燒中間料倉排除的物料經卸料閥、螺旋輸送機被送到熔化爐內，在閃速爐內粉料遇到800℃左右的高溫瞬間熔化形成熔池，熔池的釩水在爐內經過熔化、氧化流到爐外的水冷刮片機上，制成釩片。

由于整套系統負壓操作，很大程度提高了作業環境。

“三步法”制取片劑五價釩工藝及裝備經過多年的運行已經取得了很好的認可度，但是在節能和穩定性運行方面還有待提升，現階段正在運行的設備表現出的問題主要有以下幾個方面：

1. 熔化爐尾氣中含有“氣化釩”，在回用到干燥機是會堵塞干燥機及管道，帶來了較多的后續停產檢修。解決方案：將為其冷卻至釩的結晶點，再將尾氣送至干燥機。

2. 煅燒脫氨過程氧氣不充分，形成部分低價釩。解決方案：利用換熱得到的干凈空氣作為二次風補到二級燃燒室，既解決了氧氣問題，同時通過二次加熱平衡了煅燒爐的內部溫度平衡。

3. 熔化爐的耐火材料易損，更換更高級的材料成本太高。解決方案：提高耐火材料的砌筑工藝，嚴格控制熔化爐的溫度和風壓來延長使用壽命。

現存三步法制取片劑五價釩工藝設備在使用中存在較多問題，首先是干燥機及管道堵塞，其次是熔釩爐氣化嚴重回收率降低。造成上述問題的根本原因是工藝參數的設定和保證實現工藝參數的實施。

干燥溫度：對于閃蒸干燥機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，但是對于三步法干燥釩酸銨而言溫度要求很精確，低了會造成“拖底”死機，高了會產生脫氨現象，氨逃逸造成環保不合格。

煅燒溫度：煅燒是三步法的核心，現廣泛應用的三步法煅燒工藝段的產能是很大的問題。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”，當直接靠提高溫度來提高產量，會造成更大比例的低價釩產生，由于低價釩的溶解溫度高于五價釩，后續的釩熔化勢必要按照低價釩的溶解溫度來設定，這樣既造成能源浪費，又形成了更多的氣化釩。不但回收率降低還降低了設備運行周期（氣化釩阻塞干燥機或管道）。

熔釩溫度：熔釩爐的問題主要體現在爐體容積和氣固比的設定（爐體內的耐火材料腐蝕問題另外表述），為保證尾氣的循環利用和較低產生氣化釩就要根據不同的熱源來設定爐體容積，要充分考慮天然氣和煤氣的熱值問題，在不同的燃氣燃燒后產生的煙氣量大不相同，所以爐體容積和如何降溫結晶氣化釩是保證全系統正常工作的保證。