一种干燥钒酸铵的方法 【技术领域】
本发明涉及化工领域，尤其涉及一种对钒酸铵(多钒酸铵或偏钒酸铵)进行干燥的方法。
背景技术
钒酸铵作为钒氧化物(例如，五氧化二钒、三氧化二钒等)产品的生产原料，是使用钒渣或其它含钒矿物经过焙烧、浸出、沉淀而获得的，因此不可避免地含有大量水分，最高可以达到65％(重量)以上。如果用含水如此高的钒酸铵生产钒氧化物，那么必然导致生产成本增加，并且在获得需要的钒氧化物产品方面存在技术上的困难，比如几乎无法实现用含水较高的钒酸铵来生产三氧化二钒，所以，必须对钒酸铵进行脱水处理。
目前，对钒酸铵干燥脱水的方法，有离心脱水、带式压滤、加热烘干等几种。然而，离心脱水和带式压滤方式的脱水效果比较差，处理后的钒酸铵仍然具有30％(重量)左右的含水量，如果用这样的钒酸铵物料生产五氧化二钒产品，则一方面是进料比较困难，另一方面会增加生产的脱水成本，同时由于存在水分，所以在生产中水分会与其它产生的物质如氨结合，从而缩短设备的寿命；另外，如果用这种钒酸铵物料生产三氧化二钒产品，则很难在如此多的水分情况下进行还原以得到合格的产品。
另外，采用加热烘干处理来对钒酸铵物料进行干燥脱水，以得到含水量较少的钒酸铵物料。这种方法一般是在干燥窑(隧道窑、竖窑等)中采用热风来对钒酸铵物料进行处理。这种方式处理后，含水量可以在3％(重量)以下，从而可以作为比较理想的生产钒氧化物的物料。但是，加热烘干方法的缺点在于：干燥时间长，从而导致能耗大；干燥效果难以控制，由于传统加热干燥原理是由外到里的干燥，所以容易造成同一批物料干燥后含水量存在差异；粉尘损失，同时对环境造成污染。
到上世纪60年代末，微波开始应用于加热、干燥、杀虫、灭菌、医疗等领域。传统的方法进行加热时，物料通常是表面温度高，内部温度低，温度分布不均匀，从而不利于温度迅速蒸发。而微波加热方法改变了传统的物料由外向内加热的模式，它能穿透物体内部，里外同时加热。微波加热方法具有以下一些特点：第一，选择性加热，水分子对微波吸收很好，所以含水量高的部分吸收微波功率多于含水量较低的部分，这样微波就可以做到均匀加热和均匀干燥；第二，节能高效，微波是直接对物料进行作用，因而热损失很小，热效率很高；第三，时间短，微波辐射穿入物料，使物料在很短时间内，里外同时进行均匀加热，大大缩短了干燥时间。另外，微波加热方法易于控制，且不会污染环境。由于微波加热具有以上优点，所以广泛地应用生活、医疗领域。
然而，未见将微波加热原理应用于工业上的钒氧化物矿物质的干燥的相关报道。
【发明内容】
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种采用微波加热方法来加热干燥钒酸铵物料，从而可以为干燥钒酸铵物料提供一种可靠的快捷、节能、环保、干燥质量优异的物料干燥方法。该方法包括以下步骤：(a)将欲进行干燥的钒酸铵物料均匀地放置在微波炉的盛料装置中；(b)通过人工或物料输送装置将装有钒酸铵物料的盛料装置送至微波加热区；(c)启动微波加热，将钒酸铵物料快速加热到100℃～120℃；(d)控制微波功率，使物料保持在100℃～120℃持续加热一段时间；(e)然后停止微波炉工作，出炉，得到干燥后的钒酸铵物料。
在步骤(a)中，所述钒酸铵是偏钒酸铵或多钒酸铵。所述盛料装置的材质可以耐温(≥120℃)，并且不反射微波，也不吸收微波。另外，所述盛料装置可以是罐、钵、槽、带等各种可以盛料(或摆放料)的形式。
另外，在步骤(a)中，所放置的钒酸铵物料的厚度一般为≤30mm。并且所述的微波炉可以是厢式、竖式、隧道式等各种形式的微波炉。
在步骤(b)中，所述物料输送装置可以采用齿轮传动、皮带传动、摩擦传动等各种传动方式。另外，所述微波加热区为微波所能覆盖的区域。
在步骤(c)中，快速加热时间为3min～5min。
进一步的是，在步骤(c)的整个过程中，保持微波炉的通风状况良好。
在步骤(d)中，持续加热时间为10min～25min。
在步骤(d)的整个过程中，保持微波炉的通风状况良好。
本发明方法的主要特点在于利用微波对含水钒酸铵进行快速升温，并在该温度保持一定时间，以使物料迅速完成脱水的过程。即，通过微波加热的特点，实现钒酸铵物料整体同时加热，比传统干燥方式时间短、温度低、收率高、能耗少、对环境影响小。
对于本发明的快速干燥钒酸铵物料的方法来说，所需设备简单，可以使用普通的能够进行温度和时间设定的箱式微波炉或隧道式微波炉。另外，本发明方法干燥脱水时间短，传统方法一般在48小时以上，而本发明方法一般在20min之内就完成干燥、脱水，效率高，有利于节约能源，同时，本发明方法一般可以采用钒酸铵相对静止的方式进行干燥，因此，没有粉尘产生，具有收率高、环保效果显著的特点，具有广阔的应用前景。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，以使本发明地上述目的和优点更加明显。
本发明提供了一种采用微波加热方法来干燥钒酸铵物料，从而可以为干燥钒酸铵物料提供一种可靠的快捷、节能、环保、干燥质量优异的物料干燥方法。该方法包括以下步骤：
(a)将欲进行干燥的钒酸铵物料均匀地放置在微波炉的盛料装置中；
(b)通过人工或物料输送装置将装有钒酸铵物料的盛料装置送至微波加热区；
(c)启动微波加热，将钒酸铵物料快速加热到100℃～120℃；
(d)控制微波功率，使物料保持在100℃～120℃持续加热一段时间，
(e)停止微波炉工作，出炉，得到干燥后的钒酸铵物料。
在本发明中，被干燥的钒酸铵原料可以是偏钒酸铵或多钒酸铵。可以采用厢式、竖式、隧道式等各种形式的微波炉作为本发明的干燥钒酸铵用微波炉。盛料装置的材质可以耐温(≥120℃)，并且不反射微波，也不吸收微波。另外，盛料装置可以是罐、钵、槽、带等各种可以盛料(或摆放料)的形式。
在本发明中，在步骤(a)中所放置的钒酸铵物料的厚度一般不超过30mm(即≤30mm)。如果钒酸铵物料的厚度大于30mm，则可能造成钒酸铵物料内部水分不能及时排出，导致干燥效果不太理想，甚至可能出现不可控制的情况，如钒酸铵内部出现局部温度过高，导致钒酸铵被还原，生成其它物质。
在步骤(b)中，物料输送装置可以采用齿轮传动、皮带传动、摩擦传动等各种传动方式。另外，所述微波加热区是微波所能覆盖的区域。
在步骤(c)中，在3min～5min的时间范围内快速将钒酸铵物料加热到100℃～120℃。
在步骤(d)中，将物料在100℃～120℃持续加热10min～25min。如果快速加热的温度低于100℃，则不能充分地干燥钒酸铵；如果快速加热的温度高于120℃，会由于升温的热惯性作用，导致温度(尤其是物料局部温度)继续快速上升，可能出现远远超过干燥温度的情况，导致钒酸铵被还原，生成其它物质。
另外，需要注意的是，在对钒酸铵进行快速加热和持续加热的整个过程中，都需要保持微波炉的通风状况良好，使干燥产生的水分可以及时外排。
因此，根据本发明的干燥钒酸铵水分的方法利用微波对含水钒酸铵进行快速升温，并在该温度保持一定时间，从而使物料迅速完成脱水。即，通过微波加热的特点，实现钒酸铵物料整体同时加热，比传统干燥方式时间短、温度低、收率高、能耗少、对环境影响小。
下面将结合具体的实施例来更描述本发明的干燥钒酸铵水分的方法。
实施例1
将含水量为65％(重量百分比)的多钒酸铵物料装入盛料装置中，盛料装置的容积尺寸为φ300mm×100mm，装料厚度为大约30mm。将装有多钒酸铵物料的盛料装置放置到竖式微波炉内，通过人工或物料输送装置将装有物料的盛料装置送至微波加热区(即，微波能够覆盖的区域)。启动微波炉，使多钒酸铵物料经过3-5分钟而快速升至100℃。控制微波功率，使物料保持在100℃持续加热25min，以进行加热脱水，在物料快速升温并在设定温度范围下干燥的过程中，可以保持微波炉通风。经过了设定时间之后，微波炉停止加热，取出料盘，得到干燥后的多钒酸铵物料。
经检测，干燥后的多钒酸铵的含水量为1.25％(重量百分比)。
实施例2
将含水量为30％(重量百分比)的多钒酸铵原料装入盛料装置中，盛料装置的容积尺寸为φ300mm×100mm，装料高度大约20mm。放置到厢式微波炉内，通过人工或物料输送装置将装有物料的盛料装置送至微波加热区。启动微波炉，使多钒酸铵物料经过3-5分钟而快速升至104℃。控制微波功率，使物料保持在104℃持续加热25min，以进行加热脱水，在物料快速升温并在设定温度下干燥的过程中，可以保持微波炉通风状况良好。经过了设定时间之后，微波炉停止加热，取出料盘，得到干燥后的多钒酸铵物料。
经检测，干燥后的多钒酸铵的含水量为0.82％(重量百分比)。
实施例3
将含水量为50％(重量百分比)的偏钒酸铵原料装入盛料装置中，盛料装置的容积尺寸为φ300mm×100mm，装料高度大约25mm。放置到竖式微波炉内，通过人工或物料输送装置将装有物料的盛料装置送至微波加热区。启动微波炉，使偏钒酸铵物料经过3-5分钟而快速升至108℃。控制微波功率，使物料保持在108℃持续加热18min，以进行加热脱水，在物料快速升温并在设定温度下干燥的过程中，可以保持微波炉的通风状况良好。经过了设定时间之后，微波炉停止加热，取出料盘，得到干燥后的偏钒酸铵物料。
经检测，干燥后的偏钒酸铵的含水量为1.62％(重量百分比)。
实施例4
将含水量为20％(重量百分比)的偏钒酸铵原料装入盛料装置中，盛料装置的容积尺寸为φ300mm×100mm，装料高度大约15mm。放置到厢式微波炉内，通过人工或物料输送装置将装有物料的盛料装置送至微波加热区。启动微波炉，使偏钒酸铵物料经过3-5分钟而快速升至112℃。控制微波功率，使物料保持在112℃持续加热13min，以进行加热脱水，在物料快速升温并在设定温度下干燥的过程中，可以保持微波炉通风。经过了设定时间之后，微波炉停止加热，取出料盘，得到干燥后的偏钒酸铵物料。
经检测，干燥后的偏钒酸铵的含水量为1.36％(重量百分比)。
实施例5
将含水量为60％(重量百分比)的多钒酸铵原料均匀布置于隧道式微波炉的料带上，料层厚度为大约15mm，通过人工或物料输送装置将装有物料的盛料装置送至微波加热区。启动微波炉，使多钒酸铵物料经过3-5分钟而快速升至116℃。控制微波功率，使料带保持在116℃通过微波炉加热区的时间为15min，从而进行加热脱水，在物料快速升温并在设定温度下干燥的过程中，可以保持微波炉通风。经过了设定时间之后，料带携带的多钒酸铵运行出微波炉加热区，从而得到干燥后的多钒酸铵物料。
经检测，干燥后的多钒酸铵的含水量为1.26％(重量百分比)。另外，此种方式可以对多钒酸铵进行连续干燥。
实施例6
将含水量为35％(重量百分比)的偏钒酸铵原料均匀布置于隧道式微波炉的料带上，料层厚度约15mm，通过人工或物料输送装置将装有物料的盛料装置送至微波加热区。启动微波炉，使多钒酸铵物料经过3-5分钟而快速升至120℃。控制微波功率，使料带保持在120℃通过微波炉加热区的时间为15min，从而进行加热脱水，在物料快速升温并在设定温度下干燥的过程中，可以保持微波炉通风。经过了设定时间之后，料带携带的偏钒酸铵运行出微波炉加热区，从而得到干燥后的偏钒酸铵物料。
给检测，干燥后的偏钒酸铵的含水量为1.05％(重量百分比)。另外，此种方式可以对偏钒酸铵进行连续干燥。
需要进一步说明的是，在实施例1至6中，盛料装置的材质可以耐温(≥120℃)，并且不反射微波，也不吸收微波。另外，盛料装置可以是罐、钵、槽、带等各种可以盛料(或摆放料)的形式。此外，所述物料输送装置可以采用齿轮传动、皮带传动、摩擦传动等各种传动方式。
通过以上实施例可知，与现有技术相比，本发明的方法比传统的干燥方法具有明显的优点：
(1)微波设备简单，可以使用能够进行温度、时间设定的箱式或隧道式微波炉即可进行干燥处理，且操作简单；
(2)干燥、脱水过程时间短，传统的热风干燥方法需要48小时以上，而本发明一般不超过25min；
(3)干燥脱水效果明显。
此外，由于本发明的干燥时间很短，所以还具有节能的有益效果；并且，由于钒酸铵在干燥过程中始终处于静止状态，因此，没有粉尘产生，对环保具有十分重要的意义。因此，本发明方法设备简单、操作容易、效率高、能耗低和环保，是传统方法所无法比拟的，适用于在工业生产中对钒酸铵进行干燥、脱水。