一种石煤提钒综合利用装置及方法

技术领域

本发明涉及石煤提钒技术领域，具体为一种石煤提钒综合利用装置及方法。

背景技术

钒在太阳能光伏、风能、水能等其他新能源的应用中也被广泛应用，未来，随着新能源行业的进一步发展和壮大，钒在新能源市场中的份额有望不断提升，据预测，未来几年全球钒电池市场规模将保持较高的增长率，市场规模将达到数十亿美元。

石煤一种含碳少、发热值低、低品位的多金属共生矿，由4亿至5亿年前地质时期的菌藻类等生物遗体，在浅海环境下经腐泥化作用和煤化作用转变而成，石煤的发热量不高，一般在800大卡/千克左右，是一种低热值燃料。在一般人看来，这种可燃有机岩实在很奇怪:硬度大、含碳少，作为-个煤种，人们通常会因对它缺少认知，忽略它的价值。事实上，由于石煤是一种多金属共生矿种，在石煤资源中已发现的伴生元素高达40多种，其中可形成工业矿床的主要是钒，其次为钼、镍、银等，石煤经焙烧发电，可收集飞灰提炼钒，余热亦为城市居民供暖，灰渣则可用来制作建材，可成为典型的循环经济示范项目。

石煤钒矿酸浸液的进一步提钒主要包括化学沉淀法、离子交换法和溶剂萃取法，由于酸浸液中多含有Cr、P、Fe等杂质，在进行化学沉淀时需要添加某些试剂进行除杂，但除杂时会造成钒的损失，且有时会引入新的杂质(如Si、Ca、Al等)，因此化学沉淀法在石煤钒矿酸浸液提钒的应用局限性较大；离子交换法主要依靠离子交换树脂对酸浸液中离子亲和力的不同，从而达到进一步提钒的目的，然而，由于石煤钒矿酸浸液提钒难以找到交换容量大的树脂类型，且溶液中的杂质会导致树脂“中毒”，因此，已开始逐步退出工业应用；溶剂萃取法是利用目的组分在不同溶剂中溶解度的不同来分离混合物的方法，相较而言，溶剂萃取法可以针对不同酸浸液类型选择合适的萃取剂，具有选择性好、萃取率大、产品纯度高、处理能力大等优点，目前已经成为酸浸液提钒的热点。

但是，传统的石煤提钒存在以下缺点：

传统的石煤提钒的最终步骤均是将物料投放至综合利用装置进行萃取分离，综合利用装置萃取所需时间较长，且物料与萃取液的接触面积小，降低了综合利用装置的萃取效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石煤提钒综合利用装置及方法，以解决上述背景技术中提出的传统的石煤提钒的最终步骤均是将物料投放至综合利用装置进行萃取分离，综合利用装置萃取所需时间较长，且物料与萃取液的接触面积小，降低了综合利用装置的萃取效率的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石煤提钒综合利用装置，包括固定底座，所述固定底座顶端的一侧固定安装有原料罐，所述固定底座顶端的另一侧固定安装有冷却机构，所述冷却机构包括冷却机壳和回流泵，所述冷却机壳的一侧与回流泵的一侧固定连接，所述固定底座顶端的中部固定安装有泵座，所述泵座的一侧固定安装有升降机构，所述冷却机壳的顶端设有综合利用机壳，所述综合利用机壳的顶端螺纹连接有密封盖，所述密封盖的底端转动连接有延伸至综合利用机壳内部的搅拌桨，所述升降机构包括第一定位板和第二定位板，所述第一定位板的顶端转动连接有丝杆，所述丝杆的顶端与第二定位板的底端转动连接，所述泵座的顶端固定安装有雾化机构，所述雾化机构包括泵体和雾化喷板，所述泵体的出液口固定连通有输送软管，所述输送软管远离泵体的一端与雾化喷板正对的一侧固定连通。

作为本发明的一种优选技术方案，所述回流泵的进液口固定连通有延伸至冷却机壳内部的取水管道，所述回流泵的出液口固定连通有延伸至冷却机壳内部的回流管道，回流泵通电后启动，回流泵通过取水管道抽取冷却机壳内低温冷却水，抽取到的冷却水通过回流管道回流至冷却机壳内，保证冷却机壳内水分的流动性。

作为本发明的一种优选技术方案，所述冷却机壳的底端与固定底座固定连接，冷却机构通过冷却机壳安装在固定底座上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述泵体的进液口固定连通有延伸至原料罐内部的抽取管道，所述泵体的底端与泵座的顶端固定连接，所述雾化喷板的一侧与综合利用机壳正对的一侧固定连接，泵体通电后启动，泵体通过抽取管道抽取原料罐内的物料，抽取到的物料通过输送软管输送至雾化喷板内，雾化喷板将物料雾化后喷洒在综合利用机壳内。

作为本发明的一种优选技术方案，所述丝杆的中部螺纹连接有与泵座滑动连接的升降块，所述升降块的一侧固定安装有安装架，所述安装架远离升降块的一侧与综合利用机壳正对的一侧固定连接，丝杆表面的螺纹与升降块内壁的螺纹相互匹配，升降块受到泵座的限制，使得升降块沿着丝杆发生滑动，升降块滑动的过程中带动安装架进行同步运动，安装架带动综合利用机壳进行同步运动。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第一定位板的一侧和第二定位板的一侧均与泵座固定连接，所述第一定位板的顶端固定安装有驱动丝杆转动的旋转电机，旋转电机通电后启动，旋转电机带动丝杆转动。

作为本发明的一种优选技术方案，所述密封盖的顶端高度安装有伺服电机，所述伺服电机的输出端穿过密封盖与搅拌桨正对的一端固定连通，伺服电机通电后启动，伺服电机带动搅拌桨转动，搅拌桨带动萃取液与原料充分接触。

作为本发明的一种优选技术方案，所述密封盖的内部固定安装有延伸至外界的温度压力传感器，温度压力传感器实时对综合利用机壳内的温度和压力进行感应。

本发明一种石煤提钒综合利用装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、原料准备：将选矿过程中产生的含有钒的石煤矿石进行破碎、磨矿和分级，得到合适粒度的煤炭矿石；

步骤二、高温还原:将经过预处理的石煤矿石放入焦炉或其他高温炉中，在高温条件下与还原剂如焦炭或煤泥反应，使石煤中的钒以还原态形式释放出来；

步骤三、钒分离：通过氧化、酸浸或其他化学方法将还原后的石煤中的钒进行分离，常用的方法包括氧化锌法、氯化法和氧化铵法；

步骤四、钒精矿处理：物料投放至原料罐，泵体通过抽取管道抽取原料罐内的物料，抽取到的物料经过输送软管输送至雾化喷板，打开密封盖，萃取液投放至综合利用机壳内，伺服电机通电后启动，伺服电机带动搅拌桨转动，将萃取液与雾化后的原料充分接触，而后旋转电机通电后启动，旋转电机带动丝杆转动，丝杆上的升降块沿着泵座滑动，对综合利用机壳的高度进行调整，使得综合利用机壳没入冷却机壳内，冷却机壳内注入冷区用的低温冷却水，回流泵通电后启动，回流泵通过取水管道抽取冷却机壳内的冷却水，抽取到的冷却水通过回流管道回流至冷却机壳内，增加冷却机壳内水分的流动性，加快综合利用机壳自身的冷却速度，而后将萃取后的液体分别从排料管道和综合利用机壳上方排出；

步骤五、产品制备：将经过处理的钒精矿进行再烧结、压制、熔炼工艺，得到最终的钒产品，常见的钒产品包括钒铁、钒铁合金、氧化钒。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过设置冷却机构，冷却机壳内注入冷区用的低温冷却水，回流泵通电后启动，回流泵通过取水管道抽取冷却机壳内的冷却水，抽取到的冷却水通过回流管道回流至冷却机壳内，增加冷却机壳内水分的流动性，加快综合利用机壳自身的冷却速度；

2、通过设置雾化机构，泵体通过抽取管道抽取原料罐内的物料，抽取到的物料经过输送软管输送至雾化喷板，使得原料与萃取液充分接触，提高萃取效率。

附图说明

图1为本发明的侧视图；

图2为本发明的局部示意图；

图3为本发明冷却机构的侧视图；

图4为本发明升降机构与综合利用机壳的连接图；

图5为本发明原料罐与雾化机构的连接图；

图6为本发明的流程图。

图中：1、固定底座；2、原料罐；3、雾化机构；31、抽取管道；32、泵体；33、输送软管；34、雾化喷板；4、泵座；5、密封盖；6、综合利用机壳；7、升降机构；71、第一定位板；72、丝杆；73、升降块；74、旋转电机；75、安装架；76、第二定位板；8、冷却机构；81、冷却机壳；82、回流管道；83、回流泵；84、取水管道；9、伺服电机；10、搅拌桨；11、温度压力传感器；12、排料管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供了一种石煤提钒综合利用装置，包括固定底座1，固定底座1顶端的一侧固定安装有原料罐2，固定底座1顶端的另一侧固定安装有冷却机构8，冷却机构8包括冷却机壳81和回流泵83，冷却机壳81的一侧与回流泵83的一侧固定连接，固定底座1顶端的中部固定安装有泵座4，泵座4的一侧固定安装有升降机构7，冷却机壳81的顶端设有综合利用机壳6，综合利用机壳6的顶端螺纹连接有密封盖5，密封盖5的底端转动连接有延伸至综合利用机壳6内部的搅拌桨10，升降机构7包括第一定位板71和第二定位板76，第一定位板71的顶端转动连接有丝杆72，丝杆72的顶端与第二定位板76的底端转动连接，泵座4的顶端固定安装有雾化机构3，雾化机构3包括泵体32和雾化喷板34，泵体32的出液口固定连通有输送软管33，输送软管33远离泵体32的一端与雾化喷板34正对的一侧固定连通。

回流泵83的进液口固定连通有延伸至冷却机壳81内部的取水管道84，回流泵83的出液口固定连通有延伸至冷却机壳81内部的回流管道82，回流泵83通电后启动，回流泵83通过取水管道84抽取冷却机壳81内低温冷却水，抽取到的冷却水通过回流管道82回流至冷却机壳81内，保证冷却机壳81内水分的流动性。

冷却机壳81的底端与固定底座1固定连接，冷却机构8通过冷却机壳81安装在固定底座1上。

泵体32的进液口固定连通有延伸至原料罐2内部的抽取管道31，泵体32的底端与泵座4的顶端固定连接，雾化喷板34的一侧与综合利用机壳6正对的一侧固定连接，泵体32通电后启动，泵体32通过抽取管道31抽取原料罐2内的物料，抽取到的物料通过输送软管33输送至雾化喷板34内，雾化喷板34将物料雾化后喷洒在综合利用机壳6内。

丝杆72的中部螺纹连接有与泵座4滑动连接的升降块73，升降块73的一侧固定安装有安装架75，安装架75远离升降块73的一侧与综合利用机壳6正对的一侧固定连接，丝杆72表面的螺纹与升降块73内壁的螺纹相互匹配，升降块73受到泵座4的限制，使得升降块73沿着丝杆72发生滑动，升降块73滑动的过程中带动安装架75进行同步运动，安装架75带动综合利用机壳6进行同步运动。

第一定位板71的一侧和第二定位板76的一侧均与泵座4固定连接，第一定位板71的顶端固定安装有驱动丝杆72转动的旋转电机74，旋转电机74通电后启动，旋转电机74带动丝杆72转动。

密封盖5的顶端高度安装有伺服电机9，伺服电机9的输出端穿过密封盖5与搅拌桨10正对的一端固定连通，伺服电机9通电后启动，伺服电机9带动搅拌桨10转动，搅拌桨10带动萃取液与原料充分接触。

密封盖5的内部固定安装有延伸至外界的温度压力传感器11，温度压力传感器11实时对综合利用机壳6内的温度和压力进行感应。

本发明一种石煤提钒综合利用装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、原料准备：将选矿过程中产生的含有钒的石煤矿石进行破碎、磨矿和分级，得到合适粒度的煤炭矿石；

步骤二、高温还原:将经过预处理的石煤矿石放入焦炉或其他高温炉中，在高温条件下与还原剂如焦炭或煤泥反应，使石煤中的钒以还原态形式释放出来；

步骤三、钒分离：通过氧化、酸浸或其他化学方法将还原后的石煤中的钒进行分离，常用的方法包括氧化锌法、氯化法和氧化铵法；

步骤四、钒精矿处理：物料投放至原料罐2，泵体32通过抽取管道31抽取原料罐2内的物料，抽取到的物料经过输送软管33输送至雾化喷板34，打开密封盖5，萃取液投放至综合利用机壳6内，伺服电机9通电后启动，伺服电机9带动搅拌桨10转动，将萃取液与雾化后的原料充分接触，而后旋转电机74通电后启动，旋转电机74带动丝杆72转动，丝杆72上的升降块73沿着泵座4滑动，对综合利用机壳6的高度进行调整，使得综合利用机壳6没入冷却机壳81内，冷却机壳81内注入冷区用的低温冷却水，回流泵83通电后启动，回流泵83通过取水管道84抽取冷却机壳81内的冷却水，抽取到的冷却水通过回流管道82回流至冷却机壳81内，增加冷却机壳81内水分的流动性，加快综合利用机壳6自身的冷却速度，而后将萃取后的液体分别从排料管道12和综合利用机壳6上方排出；

步骤五、产品制备：将经过处理的钒精矿进行再烧结、压制、熔炼工艺，得到最终的钒产品，常见的钒产品包括钒铁、钒铁合金、氧化钒。

本发明中，将选矿过程中产生的含有钒的石煤矿石进行破碎、磨矿和分级，得到合适粒度的煤炭矿石；将经过预处理的石煤矿石放入焦炉或其他高温炉中，在高温条件下与还原剂(如焦炭或煤泥)反应，使石煤中的钒以还原态形式释放出来；通过氧化、酸浸或其他化学方法将还原后的石煤中的钒进行分离，常用的方法包括氧化锌法、氯化法和氧化铵法；物料投放至原料罐2，泵体32通过抽取管道31抽取原料罐2内的物料，抽取到的物料经过输送软管33输送至雾化喷板34，打开密封盖5，萃取液投放至综合利用机壳6内，伺服电机9通电后启动，伺服电机9带动搅拌桨10转动，将萃取液与雾化后的原料充分接触，而后旋转电机74通电后启动，旋转电机74带动丝杆72转动，丝杆72上的升降块73沿着泵座4滑动，对综合利用机壳6的高度进行调整，使得综合利用机壳6没入冷却机壳81内，冷却机壳81内注入冷区用的低温冷却水，回流泵83通电后启动，回流泵83通过取水管道84抽取冷却机壳81内的冷却水，抽取到的冷却水通过回流管道82回流至冷却机壳81内，增加冷却机壳81内水分的流动性，加快综合利用机壳6自身的冷却速度，而后将萃取后的液体分别从排料管道12和综合利用机壳6上方排出；将经过处理的钒精矿进行再烧结、压制、熔炼工艺，得到最终的钒产品，常见的钒产品包括钒铁、钒铁合金、氧化钒。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。