釩渣氧化鈣升高對(duì)氧化釩生產(chǎn)工藝的影響

宋林良

摘要：文章分析了釩渣的物化特性，為探究釩渣氧化鈣含量與氧化釩生產(chǎn)之間的關(guān)系，選取某鋼廠的轉(zhuǎn)爐釩渣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，堿比增加或溫度升高時(shí)，釩的轉(zhuǎn)化率也會(huì)升高，高溫少焙燒時(shí)間應(yīng)控制在0.5h～1h之間，同時(shí)添加劑堿比會(huì)影響浸出液pH值，釩的轉(zhuǎn)化率也會(huì)有所不同。通過此次研究，可以為氧化釩生產(chǎn)提供科學(xué)指導(dǎo)，嚴(yán)格控制釩渣氧化鈣含量，提高生產(chǎn)技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：釩渣；氧化比；氧化釩；生產(chǎn)工藝；影響

對(duì)于氧化釩生產(chǎn)來講，會(huì)直接受到釩渣原料質(zhì)量的影響，其中以氧化鈣和磷元素的影響最為顯著。分析釩渣氧化鈣升高對(duì)氧化釩生產(chǎn)工藝的影響這已經(jīng)成為了當(dāng)前釩氧化物生產(chǎn)方面的研究熱點(diǎn)，引起了廣泛關(guān)注和重視。

1.釩渣物化特性分析

對(duì)采用撤渣工藝和扒渣工藝的鋼廠轉(zhuǎn)爐釩渣進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)其化學(xué)組成主要包括V2O5、SiO2、CaO、P、MgO、MnO、MFe、∑Fe等各種物質(zhì)。采用扒渣工藝時(shí)，影響釩渣焙燒轉(zhuǎn)化率的主要因素為CaO，當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加1%是，所消耗掉的V2O5大約為4.7%～9.0%左右。另外，釩渣焙燒受SiO2的影響較大，會(huì)與反應(yīng)生成可溶性玻璃體發(fā)生水解，出現(xiàn)膠質(zhì)SiO2沉淀現(xiàn)象，導(dǎo)致浸出液不易澄清[1]。分析鋼廠轉(zhuǎn)爐釩渣的物相組成，主要有釩鐵尖晶石、釩錳尖晶石、鈦鐵尖晶石、鐵橄欖石、金屬鐵、鈣輝石、石英等幾種類型，如果釩渣中出現(xiàn)鈣輝石、石英，則表明有著較多的硅酸鹽粘結(jié)相，而鈦鐵尖晶石的存在，則證明高爐渣中夾雜有釩渣。

2.釩渣氧化鈣升高對(duì)氧化釩生產(chǎn)工藝的影響

2.1實(shí)驗(yàn)原料

某鋼廠對(duì)5～12月生產(chǎn)期間釩氧化物焙燒轉(zhuǎn)化率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，該期間將原有撤渣工藝替換為了扒渣工藝。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，5～7月和8～12月釩氧化物焙燒轉(zhuǎn)化率分別為85.9%～86.6%和84.9%～85.8%，尾渣含釩量分別為0.86%～0.91%和1..01%～10.9%。由此可知，當(dāng)釩渣中CaO等各種雜質(zhì)含量發(fā)生變化時(shí)，氧化釩生產(chǎn)工藝技術(shù)指標(biāo)也是不一樣的，為探究?jī)烧咧g的具體關(guān)系，選取該鋼廠釩渣和尾渣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中釩渣化學(xué)成分主要包括V2O5、SiO2、CaO、P、MgO、MnO等幾種，含量分別為17.49、14.51～17.96、2.31～2.72、0.05、2.51～3.79、10.09～1021，尾渣化學(xué)成分主要為V2O5，其含量為2.13。另外還用到了焙燒添加劑和浸出液澄清劑，前者包括Na2CO3、NaCl、Na2SO4，后者為CaC2，檢驗(yàn)純。

2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

配制堿料時(shí)需要根據(jù)釩渣中所含V2O5確定，設(shè)置了四個(gè)實(shí)驗(yàn)組，所用鈉鹽量分別與V2O5含量相同、V2O5含量的1.2倍、1.4倍和1.6倍。釩渣與尾渣的比例為10：3。所添加的鈉鹽分三種情況，分別為純Na2CO3、Na2CO3+NaCl、Na2CO3+Na2SO4，其中后兩組鈉鹽比例均為4：1。釩渣焙燒試驗(yàn)，需要用到型箱式電阻爐和調(diào)節(jié)式測(cè)溫控制器，兩者型號(hào)分別為SX210-17和DRZ—13，用于提供焙燒反應(yīng)環(huán)境及焙燒溫度控制。溫度達(dá)到300℃時(shí)，將焙燒物料放置到電阻爐內(nèi)，設(shè)定升溫速率，每15min溫度分別升高78℃、82℃～83℃、88℃ ～89℃，1.5h后溫度分別達(dá)到700℃、800℃和830℃。達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)后，保持溫度不變，半小時(shí)后從電阻爐內(nèi)取出焙燒物料。對(duì)經(jīng)過焙燒的物料進(jìn)行浸出處理，時(shí)間為0.5h，浸出溫度為95℃，液體固體比例為4：1，浸出液澄清劑用量為1.5g/L。

2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

鈉鹽堿比及種類不同時(shí)，在三種焙燒溫度條件下，得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，所用鈉鹽添加劑不同時(shí)，其焙燒轉(zhuǎn)化率均會(huì)隨著堿比的增加和溫度的升高而增大，所用添加劑為純Na2CO3和Na2CO3+NaCl時(shí)效果較好[2]。保持添加劑不變，使焙燒溫度800℃，堿比為1.4和1.6時(shí)，焙燒轉(zhuǎn)化率分別為87.89%～88.79%和>90%，表明堿比增加或溫度增大時(shí)，釩的轉(zhuǎn)化率也會(huì)升高。但也會(huì)導(dǎo)致低熔點(diǎn)產(chǎn)物的增加，不利于焙燒的順利進(jìn)行。在堿比1.4、焙燒溫度800℃條件下，使用Na2CO3+NaCl添加劑進(jìn)行試驗(yàn)，可發(fā)現(xiàn)焙燒0.5h～1h時(shí)，焙燒轉(zhuǎn)化率達(dá)到最佳，基本維持在88%～90%左右，繼續(xù)焙燒無明顯升高。

分三種情況添加鈉鹽，設(shè)定焙燒溫度為800℃，1h后對(duì)物料進(jìn)行浸出處理，在四種堿比

條件下，得到浸出液中的SiO2含量及pH值，得到具體浸出率大小。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，使用單一添加劑和復(fù)合添加劑時(shí)，當(dāng)其堿比分別為1.0～1.2和1.0～104時(shí)，浸出液在8～9之間，前者高出后者約1.0。所用添加劑分別為Na2CO3+NaCl時(shí)，浸出液中的SiO2含量最低，較其他兩種添加劑含量要少0.13～0.24g/L，尾渣含釩量0.80%～1.04%，浸出率物明顯差異。釩浸出液較佳的pH值應(yīng)控制在8～9，當(dāng)超過該水平時(shí)，則CaCl2將失去凈化作用。所用添加劑為Na2CO3+NaCl，堿比分別為1.4和1.6時(shí)，浸出液pH值分別為8～9和9.5，浸出率比分別為98%～99%和99.03%，前者溶液清澈且易于過濾。

3.總結(jié)

通過釩渣物化特性進(jìn)行分析，了解不同焙燒條件和浸出條件對(duì)氧化釩生產(chǎn)的影響，可以以此作為依據(jù)對(duì)生產(chǎn)工藝做出優(yōu)化和改進(jìn)，能夠顯著提高釩的轉(zhuǎn)化率。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，可控制堿比在1.4～1.6之間，焙燒溫度大于800℃，使用Na2CO3+NaCl復(fù)合添加劑，高溫焙燒0.5h～1h，浸出操作條件不變，保證浸出時(shí)間0.5h，液體和固體比例為4：1，浸出溫度為95℃、CaCl為21.5g/L時(shí)，焙燒轉(zhuǎn)化率及浸出率分別能達(dá)到90%以上和98%～99%，且溶液清澈且易于過濾。

參考文獻(xiàn)：

[1]王艷南，李宏，宋文臣，等.熔融釩渣直接氧化提釩方法節(jié)能減排初步分析[J].中國(guó)冶金，2014，（10）：50-54.

[2]宋文臣.熔融態(tài)釩渣直接氧化提釩新工藝的基礎(chǔ)研究[D].北京科技大學(xué)，2015.

[3]閆小滿.高鈣釩渣氧化焙燒-碳酸鈉浸出提釩的研究[D].重慶大學(xué)，2015.