【摘要】：釩及其產(chǎn)品具有良好的物理、化學性質(zhì),被廣泛應用于航空航天、冶金、化工等領域。目前,含釩鐵水轉爐吹煉為主要的提釩工藝,然而該提釩工藝仍存在后續(xù)半鋼煉鋼脫磷負荷大、冶煉低磷及超低磷鋼困難等問題。有效的解決方法則是在轉爐提釩過程通過加入石灰造渣脫磷,由此所獲得的釩渣具有高CaO和P_2O_5含量的特點。本文以含釩鐵水提釩脫磷渣為研究對象,從堿性釩渣物相組成、含釩尖晶石結晶動力學和高鈣高磷釩渣選擇性提釩工藝路線三方面進行研究,為轉爐提釩過程同時脫磷工藝提供理論支撐。采用熱力學分析、XRD和SEM/EDS對高鈣釩渣的礦相組成、微觀形貌及尖晶石內(nèi)部的元素分布進行了深入的研究,結果表明:隨著渣中CaO含量增加,V始終富集于尖晶石相,而鈦的富集物相逐漸從鈦鐵尖晶石(Fe_2TiO_4)轉變?yōu)殁}鈦礦(CaTiO3);高鈣釩渣中磷主要以磷酸三鈣(C_3P)形式富集于硅酸二鈣(C_2S)中,并以硅酸二鈣-磷酸三鈣(C_2S-C_3P)固溶體形式存在。通過建立數(shù)學模型,研究了堿度和P_2O_5含量對高鈣釩渣中尖晶石結晶行為的影響,然后采用高溫淬火-圖像分析法結合CSD理論對高鈣釩渣試樣中尖晶石在1723-1523 K降溫過程的非等溫結晶動力學進行了描述,結果表明:高的堿度和低的P_2O_5含量有利于尖晶石生長;適合高鈣釩渣中尖晶石結晶的溫度區(qū)間為1200-1523 K;當T1673 K時,尖晶石生長受形核控制;當1523≤T≤1673 K時,冷速為5 K/min和15 K/min,尖晶石生長分別受界面控制和擴散控制。為達到和實現(xiàn)高鈣釩渣中釩磷在浸出過程的選擇性分離,得到高品質(zhì)的釩制品,本文研究了兩種有效的焙燒-浸出工藝,即鈉化焙燒-水浸工藝、預處理脫磷-鈉化焙燒-水浸工藝,并探討了選擇性分離的機理。研究發(fā)現(xiàn),采用釩鈉摩爾比0.2、焙燒溫度800℃的鈉化焙燒-水浸工藝,高鈣釩渣中的V、P浸出率分別為90.82%、5.64%;采用弱酸性緩沖液對高鈣釩渣進行預處理,脫磷率可達86.37%,預處理后釩渣再采用鈉化焙燒-水浸工藝提釩,V浸出率可達92.93%,相較未經(jīng)預處理的釩渣,浸出液中V/P(質(zhì)量比)可從134.51增加到203.70。實驗條件下的釩渣鈉化焙燒過程主要生成了Na_2Ca(VO_3)_4、NaCaVO_4、NaV_3O_8和NaVO_3四種可溶于水的含釩物相,未形成難溶性釩酸鈣。因此,兩種工藝路線皆可以實現(xiàn)釩磷分離的目的,釩渣脫磷預處理-焙燒-水浸則可以得到更高純凈度的浸出液及高品位的釩制品。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TF841.3
【圖文】：

圖 1.1 主要釩儲量的地理分布[6]Fig. 1.1 Geographical distribution of vanadium reserves有高硬度、高強度及優(yōu)良的抗疲勞效應，釩的合金被廣泛地應空等領域[7-8]。用于鋼鐵冶金領域的主要釩產(chǎn)品有 FeV 和 VN，加入鋼中，形成 VC 和 VN，起到細化晶粒、抑制貝氏體和珠光氏體強度的作用，從而有效提高鋼的強度、硬度、韌性和抗磨色合金方面，主要是以 Ti-V-Al 系合金為代表的結構材料，如具的航空結構材料 Ti-6Al-4V、Ti-8Al-1V-Mo 和 Ti-6Al-6V-2Sn 等釩的產(chǎn)品主要包括 V2O5(98%-99%)、NH4VO3、KVO3、V2O3及品主要用作催化劑、著色劑、顯影劑以及電極材料等。釩的氧化，其工業(yè)用量也最大。主要的應用前景包括制造 (紅外) 輻射測離子吸收基質(zhì)材料(V2O5·nH2O)、抗靜電涂層、濕敏材料、透明器、線性或非線性電阻材料、高溫液態(tài)二極管及濾色鏡等。另備超級電容器等儲能裝置，其優(yōu)點包括充電迅速、比能量高、

重慶大學碩士學位論文表 1.1 釩渣主要生產(chǎn)企業(yè)的釩渣成分比較 (wt%)[11-13]Table 1.1 Chemical compositions of vanadium slag in major producers in the world (wt%)企業(yè) V2O5SiO2CaO P MgO MnO Cr2O3TiO2TFe海威爾德公司 25 16 3 - 3 4 5 - 26-32新西蘭鋼鐵 18-22 20-22 1.0-1.5 0.02-0.05 - - - - 25.54下塔吉爾公司 15-22 17-18 1.2-1.5 0.03-0.04 - 9-20 2-4 7.0 26-32丘索夫冶金廠 14-17 18-20 0.7-1.5 0.04 6-10 5-9 20-25 6.4 -承鋼 10-12 16-18 0.7-0.8 0.03-0.07 1.10 2.64 6-8 6.9 32-36攀鋼轉爐釩渣 16-18 15-17 1.5-2.5 0.07-0.12 3-5 8-10 1-1.5 8-14 32-40攀鋼含釩鋼渣 1-5 11-15 40-47 0.59-1.4 -8 4.0 - 0.5-5 15-20

圖 1.4 晶體形核速率和長大速率的關系[17]The relationship between the nucleation rate and growth rate of論是屬于液體凝固過程，由于熔渣屬于復雜的氧化物定、氧化物組元數(shù)較多且相互作用形成復雜的氧化競爭性生長等現(xiàn)象。因此，目前熔渣的結晶理論是。核理論質(zhì)形核理論假設過冷液相中由于存在結構起伏從而形成的原子簇尺寸很小且并不穩(wěn)定，因此導致實驗有通過建立理論模型并結合實驗才能詳細地描述晶知過冷度為形核的驅動力，當熔體溫度 T<Tm時，由能差 ΔGV=GS-GL<0，從而使得液相凝固，然而的表面自由能變。因此，形核的臨界條件可由表面

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2757611