提钒尾渣脱钠技术研究

提钒尾渣含铁、钒等有价元素,但因钠含量高,返高炉炼铁会带来潜在风险。为解决上述问题,分别研究了提钒尾渣湿法脱钠技术,还原焙烧—磁选分离技术及钠化还原—浸出—磁选分离技术。结果表明,采用氧化钙作为脱钠剂加压浸出,提钒尾渣脱钠率可达到80.5%;提钒尾渣800℃还原后,其中铁还原为磁铁矿,但结晶粒度小,磁选分离效果差,提高还原温度至1 200℃,铁继续还原为金属铁,并聚集长大,分离效果良好;提钒尾渣同时添加钠盐、煤粉还原可实现钒和铁的同时转化,再通过浸出、磁选可实现三者有效分离,其中钠盐可用钙盐部分替代。     

钒钛磁铁矿还原磨选法含钒钛尾渣提钒研究

为探索钒钛磁铁矿经还原-磨选工艺得到的含钒钛尾渣适宜的提钒方法,对比研究了钠化提钒和酸浸提钒两种提钒工艺,研究发现,采用钠化法提钒,钒的浸出率仅为18%左右,采用酸浸法提钒,钒的浸出率在70%以上。钒钛磁铁矿还原磨选法含钒钛尾渣宜采用酸浸提钒的方法进行处理。对物料特性及提钒过程可能发生的物理化学变化分析表明,钒钛磁铁矿还原磨选法含钒钛尾渣钠化法提钒在焙烧过程钒易形成包裹,而酸浸法提钒在预氧化焙烧过程钒不会形成包裹体现象是其钒浸出率较高的主要原因。     

钒钛磁铁矿直接提钒的研究进展

钒和钒合金材料广泛应用于各种领域，而钒资源大多存在于钒钛磁铁矿中。对钒钛磁铁矿直接提钒工艺发展历程及现阶段研究情况进行总结。目前直接提钒的工艺流程主要有钠化焙烧-水浸提钒和钙化焙烧-酸浸提钒两大类，综合现有的研究成果可知，钠化焙烧-水浸提钒工艺的优点是提钒效率相对较高，是中国从钒钛磁铁矿中直接提钒的主要方法；钙化焙烧-酸浸提钒工艺的优点是添加剂易获得，钙化焙烧过程中不产生废气污染，提钒废水中由于不含钠盐而能够循环使用，减少了废水污染，提钒尾矿中无钠盐可直接使用于高炉炼铁。总体而言，钒钛磁铁矿直接提钒的工艺技术适用于高钒钛、低铁型的钒钛磁铁精矿。中国直接提钒工艺目前面临的问题主要有，中国大多数的钒钛磁铁矿的钒品位较低，当直接提钒工艺用于钒品位低(w(V₂O₅)≤1%)的矿物时，物料处理量大；焙烧-浸出过程中造成不同程度的废水废气污染，需要进行相应的处理，导致提钒成本较高、产品市场竞争力弱；提钒尾矿难以满足高炉冶炼的生产要求，提钒后的铁、钛分离技术难度较大，难以实施大规模的工业化应用等。这些问题是直接提钒工艺面临的主要困难，也是广大冶金工作者需要...     

提钒尾渣资源化利用技术

介绍了提钒尾渣的物理性能,开发了提钒尾渣配矿烧结-高炉炼铁技术、提钒尾渣高效提钒-尾渣脱钠-富铁尾渣高炉炼铁技术、提钒尾渣的高值化利用技术。通过添加适量提钒尾渣替代低钒铁精粉,可以改善烧结矿质量,回收利用了提钒尾渣的有价金属元素;利用碱性介质分解提钒尾渣,并对富铁尾渣进行脱钠处理,可实现钒的高效回收、铁组分的富集,使终渣Na_2O含量低于2%,富铁尾渣配矿用于配矿炼铁。继续推动提钒尾渣在钒钛黑瓷和太阳能集热板领域的应用,实现提钒尾渣大规模、清洁化增值利用。     

熔融制样-X射线荧光光谱法测定钒钛渣中10种组分

钒钛渣富含钒、钛等有益元素,具有较高综合利用价值,其化学成分的测定一般采用化学分析法,操作步骤繁琐、化学试剂用量大、分析周期长。实验以四硼酸锂-碳酸锂为熔剂,稀释比1∶20,碘化钾为脱模剂,在700℃预氧化20min,在1100℃熔融22min,制得透明的熔片。使用钒渣、钒钛高炉渣、转炉渣等标准样品及钒尾渣、钒铁炉渣、铁矿石等湿法定值的生产样品,组成测定样品浓度和梯度相匹配的系列校准样品,拓展了校准曲线含量范围,建立了熔融制样-X射线荧光光谱法(XRF)测定钒渣、钒钛高炉渣、钒铁炉渣、钒尾渣中TFe、SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、MnO、V₂O₅、TiO₂、Cr₂O₃、P的快速检测方法,解决了每种钒钛渣都要建立一套分析方法,不能同时测定多种类型钒钛渣的问题。对钒钛渣样品进行精密度考察,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=10)均小于7%;采用实验方法对钒钛渣标准样品进行分析,测定结果与认定值相符,能满足钒钛渣中各成分的检测要求。     

提钒尾渣加压酸浸取钒新工艺探索实验

针对攀钢钒钛磁铁矿提钒尾渣的矿物特点,结合石煤氧压提钒新技术,提出了氧压直接浸出提钒尾渣的新方法。通过在压力场下的探索实验,结果表明：氧压酸浸可以打开钒的包裹,促进H^＋的反应和钒的浸出,攀钢提钒尾渣中钒的浸出率可达79．24％,比传统工艺的提钒浸出率高20％。此法达到较理想的浸出效果,实现了全湿法处理提钒尾渣。     

K2O和Na2O对高Al2O3炉渣组元活度和MgO含量的影响

 随着高品位铁矿石消耗的加快,资源逐渐趋于贫化,钢铁企业可利用的铁矿石原料逐渐向中低品位原料转变,尤其是高铝铁矿,这类原料的使用无疑会增加高炉渣中Al₂O₃质量分数,影响高炉现有的操作制度。Al₂O₃质量分数为15%～17%的高炉渣,由于Al₂O₃含量高而使高炉渣的冶金性能变差,为了保证高炉渣的冶金性能,必须在其中添加8%左右的MgO。然而,Al₂O₃含量相似的浦项钢铁的高炉渣,其MgO质量分数仅为4%左右,高炉实现了高效、稳定、顺行。因此,从高炉CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO四元渣系的物理化学机理出发,研究了K₂O、Na₂O对高炉渣四元渣系CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO中各组元活度的影响;研究了“渣-气”平衡条件下渣中碱金属氧化物和气体中碱金属的关系;计算了K₂O、Na₂O和MgO对黏度的影响。结果显示,在考虑高炉渣CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO中各组元活度、碱金属在渣-气间的分布和炉渣黏度的情况下,当碱金属氧化物K₂O和Na₂O存在时,可以适当减小MgO含量,并可以保证高炉渣各组元活度及炉渣黏度基本不变。这不仅有助于减少高炉原料中添加含镁熔剂、提高原料品位、高效排碱、降低碱危害、减少碳排放、延长高炉寿命及降低成本,还能促进钢铁企业实现节能减排的目标。     

高硅高钙钒渣钠化焙烧工艺的优化研究

针对某钒厂钒渣精粉中SiO₂、CaO含量增加的情况,在实验室以现有工艺参数进行了钠化焙烧,在获得实验室试验基准参数条件下进行了正交和单因素优化试验,较全面考察了焙烧高温区间、碱比、全钒含量和保温时间对钒渣钒焙烧转化率的影响,同时以优化参数进行了验证试验。结果表明,以钒硅比V₂O₅/Si0₂=0.8,钒钙比为V₂O₅/CaO=4.6的高硅高钙钒渣精粉进行钠化焙烧,最优焙烧工艺为:焙烧高温区间:550～820℃,碱比:1.8～2.0;全钒含量:4.8%～5.2%;保温时间:120～140 min,可以使钒焙烧转化率达到85%以上。     

B2O3-Na2O系调渣剂对钒钛铁水脱硫渣性能的影响

 为解决含钒钛铁水脱硫扒渣过程中炉渣黏稠、铁损大及后续回硫多等问题,运用FactSage热力学软件,结合高温试验,探究了B₂O₃+Na₂O系调渣剂对钒钛铁水脱硫渣回硫、熔点及黏度的影响。结果表明,随着B₂O₃和Na₂O加入,铁水脱硫渣熔点及黏度显著降低;调渣剂中添加CaO有助于抑制回硫。并提出了改善铁水脱硫渣性能的调渣剂配方(质量分数),即CaO 45%～55%、SiO₂ 10%～15%、Al₂O₃ 5%～8%、B₂O₃ 15%～20%、Na₂O 5%～10%。调渣剂添加量为脱硫渣渣量的5%～10%时,能有效降低脱硫渣熔点和黏度,减少回硫。     

钒渣钙化酸浸液制备高纯V2O5的工艺研究

钒电解液是钒电池储能系统的关键材料,钒电解液中Mn,Cr,Ti等杂质元素含量对钒电池性能影响很大。高纯V₂O₅作为钒电解液的重要原料,主要从钒渣钠化焙烧-水浸或者钙化焙烧-酸浸两种工艺获得。本文选取钙化焙烧-酸浸含钒浸出液进行研究,针对其中Mn,Cr,Ti等杂质离子的除杂,形成浸出液水解沉钒—碱溶和净化—铵盐沉钒—煅烧的工艺流程,制备高纯V₂O₅。确定优化的钒浸出液水解沉钒制备粗V₂O₅条件为:反应时间为2.0 h,反应pH值为2.2,反应温度为80℃;将获得的粗V₂O₅进行碱溶二次净化,在优化条件为:NaOH浓度为1%,碱溶终点pH值为8.0,加入阴离子型絮凝剂,温度为60℃时,Mn,Cr,Ti等杂质均得到进一步去除;以经过二次净化后的钒浸出液为原料,在条件为反应时间为60 min,pH值为2.0,温度为90℃,加铵系数(K)为1.2时制备多钒酸铵,再得到高纯V₂O₅,Mn,Cr,Ti等杂质离子都得到了有效去除。     

Na2EDTA滴定法测定钪含量

研究了测定浸出富集渣(钒钛磁铁矿尾渣在湿法冶金工艺流程的提取富集物)及高含量三氧化二钪中钪的Na₂EDTA络合滴定方法。对测定体系中的各干扰元素镓、铝、锡、钼、钨、钒、铁、铜、锆、镍和钛进行试验研究。研究了测定方法的各项测定条件。方法的相对标准偏差为0.088%～0.122%，标准样品加标回收率在99.90%～100.13%之间，方法精密度高，准确度好。测定范围：Sc₂O35.00%～99.00%，应用于湿法冶金在工业废料钒钛磁铁矿尾渣中提取钪时，对浸取富集后三氧化二钪的系列测定效果良好。     

钒渣两步“焙烧工艺”实验室研究

阐述了钒渣"两步焙烧工艺"的实验室研究结果,结果表明:影响钒渣氧化的主要因素是钒渣的粒度与金属铁含量:造成焙烧过程中物料粘结的主要原因并不是焙烧物料的全钒含量,其最可能的原因是焙烧物料的正硅酸盐含量。实验考察了钒渣粒度、焙烧温度、焙烧时间、钒渣中金属铁含量及外配V₂O₅对钒渣氧化效果的影响;研究了碱比、钠化时间与温度对氧化料钠化效果的影响。     

转炉提钒终点钒的分配行为

运用共存理论建立了钒渣活度计算模型,分析了钒渣成分和温度对渣中FeO、V₂O₃活度及活度系数的影响;通过实验和理论计算,分析了转炉提钒终点钒渣成分和温度对钒在渣和半钢间分配行为的影响.结果表明,渣中FeO的活度和活度系数随MnO和FeO含量的增加而增加,随V₂O₃、SiO₂和TiO₂含量的增加而减小,其值分别在10-1和100的数量级上,而渣中V₂O₃的活度及活度系数在同样条件下的变化与FeO相反,其值分别在10-2和10-1的数量级上;半钢V的质量分数一般在0.02%~0.06%之间,随温度以及渣中V₂O₃、TiO₂和SiO₂含量升高而升高,随FeO含量降低而升高;V在渣金间的分配比为100~500,随温度和渣中TiO₂、SiO₂含量升高而降低,随FeO含量升高而升高;存在一个临界V₂O₃含量使得V在渣金间的分配比达到最大,该值的理论计算结果为23.77%,实验结果在15%~20%.      

钒钛磁铁矿提钒工艺研究进展

对从钒钛磁铁矿中先提钒后炼铁、先炼铁提钒后炼钢、先炼铁炼钢后提钒(后提钒)工艺的优缺点进行分析讨论,提出顶底侧复吹转炉提钒—钒渣钙化焙烧—酸浸提钒将是主流工艺。含钒钢渣矿热炉碳热还原提钒工艺能够解决含钒钢渣综合回收利用的问题,是今后的发展方向,但要解决矿热炉还原能耗较高的问题。     

铝热法冶炼钒铁渣的熔化性能

采用热力学软件FactSage中的Equilib和Phase Diagram模块分别对Al₂O₃-CaO-MgO三元渣系的熔化性能及添加助熔剂后对渣系熔点的影响进行理论分析,并实验测定渣系的实际熔点.发现渣系熔点随w（Al₂O₃）/w（CaO）比的升高先降低后升高,w（MgO）为4%～5%时渣系熔点最低.对于w（Al₂O₃）/w（MgO）>3的渣系,w（CaO）<30%时渣系熔点随w（CaO）增加而降低.22O₃）/w（CaO）<2.5,w（MgO）为15%～18%时,钒铁渣中加2.29%AlCl₃、4.86% Fe₂O₃或4.77% Na₂O时均可降低原渣熔化性温度约100℃.      

承钢高炉块状带钒氧化物还原机理研究

对于以钒钛磁铁矿为主要原料的高炉,研究钒在高炉中的行为规律具有重大意义。通过理论分析和模拟试验研究,探索钒在高炉块状带的还原机理。热力学计算表明,钒和铁可以无限互溶;随着铁相的出现,钒氧化物还原的热力学条件将大大改善。经过对承钢钒钛烧结矿的XPS和XRD检测证实:承钢钒钛烧结矿中钒的价态表现为+5价,承钢烧结矿以钛磁铁矿、钛赤铁矿为主,V、Ti固溶于钛磁铁矿中。通过对V_2O_3纯试剂、Fe_2O_3和V_2O_3的1∶1混合试剂及承钢钒钛烧结矿的还原试验研究,结果表明,在1 000℃范围内CO不能还原V_2O_3纯试剂,在高炉块状带间接还原中钒的氧化物不能被还原出单质钒。     

响应曲面法优化钒钛磁铁矿提钒试验

 钒钛磁铁矿中的铁、钒以及钛等元素的高效回收,对钒钛磁铁矿资源的综合利用有非常重要的意义。研究表明,多种因素对钒钛磁铁矿的钠化-还原-熔分耦合过程的熔分程度及元素的收得率有重要影响。针对钒钛磁铁矿采用钠化-还原-熔分耦合工艺实现铁、钒及钛元素的综合回收,根据Box-Behnke原理设计方案,选取配煤量、配碱量及还原温度3个试验因素,通过响应曲面法研究各因素对钒钠化浸出指数的影响规律,并对试验因素进行优化。通过分析试验结果,建立相应的多项式模型,得到最优的工艺条件为,配煤量25.00%,配碱量58.29%,还原熔分温度1 251.84 ℃,钠化浸出指数响应值90.19%。在最佳条件下做验证试验,发现钠化浸出指数为 87.15%,误差仅为3.37%,证明响应曲面法预测模型具有可靠性和准确性。     

含碱金属氧化物的高炉渣硫容量研究

基于热力学计算，文章系统研究了不同温度和压力条件下CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-Na₂O-K₂O渣系的硫容量，并用其他学者的研究结果验证了计算方法的可行性。结果显示：硫容量随碱度、MgO含量、MgO/Al₂O₃、碱金属氧化物含量的增加而增大，随Al₂O₃含量的增加而减少；Na₂O的脱硫能力大于K₂O的；温度升高1℃,硫容量的增量为0.003 4～0.005 2,压力增大0.1 MPa,硫容量的减量为0.004～0.095。可以通过减小高炉压力和升高炉缸温度来提高炉渣的脱硫能力，建议在设计高炉时延长主沟长度。碱金属氧化物的存在会提高炉渣的脱硫能力，这在一定程度上能够减少碱性氧化物的使用。     

CaF2和B2O3对中碳钢连铸结晶器保护渣物理性能的影响

用B₂O₃作为含氟渣中CaF2的替代熔剂,在保证两结晶器保护渣具有相近粘度和熔化温度的基础上,研究了成分为(%):31.1～35.5CaO、33.9～38.5SiO₂、12Al₂O₃、3MgO、5Na₂O、6～15CaF₂的含氟结晶器保护渣和(%):33.5～35.5CaO、36.5～39.5SiO₂、4Al₂O₃、5MgO、8～15Na₂O、2Li₂O、2～6B₂O₃的无氟结晶器保护渣的结晶温度、结晶能力以及对结晶器控制传热的影响。结果表明,8Na₂O-6B₂O₃无氟渣与5Na₂O-15CaF₂的含氟渣有相近的粘度和熔化温度,并对结晶器控制传热有相似的作用。      

高炉消化提钒二次尾渣可行性分析

针对提钒二次尾渣的特点,分析了高炉消耗提钒二次尾渣时碱金属对高炉的影响及效益,最后得出高炉是否能够消耗提钒二次尾渣关键在于碱负荷的前后变化。