钒渣焙烧过程中物相的矿物学特征探讨

为了探讨钒渣焙烧过程中物相的矿物学特征,试验采用偏光显微镜、扫描电镜及能谱仪对不同温度下钒渣钙化焙烧过程中产生的6组钙盐进行分析。偏光显微镜下初步鉴定结果表明,焙烧过的6组钒渣中主要含有钒尖晶石、氧化铁、钒酸钙、铁板钛矿等主要物相;扫描电镜图像表明:随着温度的升高,主要含钒物相钒尖晶石逐渐分解为氧化铁、铁板钛矿和钒酸钙;而通过能谱的成分分析表明:低价钒和铁的含量在减少,而高价钒和铁的含量在增加。因此通过考察钒渣焙烧过程中形貌和晶型的变化规律,可得出钒酸钙含量最高的焙烧温度,这可以作为浸出钒酸钙工艺中钒转浸率高低的一个重要指标,为其工艺流程参数的制定提供理论依据。     

硼钙石强化转炉钒渣氧化焙烧的研究

转炉钒渣含有TiO2、Al2O3和硅酸盐,物料焙烧过程容易形成包裹钒铁尖晶石相,不利于低价钒的氧化转化,降低熟料钒化合物的浸出率。试验通过采用硼钙石作为添加剂,改善转炉钒渣钙法焙烧性能。结果表明,硼钙石可有效破坏含钒尖晶石相外层的硅酸盐,强化转炉钒渣钙法焙烧物相转化,从而降低焙烧过程温度,节约能耗。     

钙化提钒焙浸工艺中含钒物相结构及其演变规律研究

钙化焙烧和酸浸工艺中物相转变差异会对总钒转化率产生比较大的影响。通过对钒渣、熟料和残渣中含钒物相微观结构、形貌以及钒元素走向进行分析,结果表明:钙化焙烧过程中钒尖晶石由初始光滑致密的多边形逐渐氧化成多孔状态,直至最后生成凹凸不平的"圆粒状"氧化铁和"短柱状"铁板钛矿,钒元素也由最初富集在钒尖晶石中逐渐向钒酸钙、氧化铁、铁板钛矿和硅酸盐中转移;酸浸过程中最明显的变化为由熟料中凹凸不平的含钒氧化物(氧化铁、铁板钛矿和钒酸钙)逐渐开始变为"镂空状"的铁板钛矿相,大部分钒元素已被硫酸浸出,残留的钒元素主要赋存在氧化铁、铁板钛矿和硅酸钙中。     

回转窑不同温度场钒渣物相演变规律探讨

通过对实验室模拟现场回转窑的6组不同温度点下焙烧渣样品进行钒尖晶石形貌变化、物相含量变化、钒元素的赋存规律及不同温度点下物相转变机理的研究。钒尖晶石形貌变化结果表明,整个焙烧过程中钒尖晶石形貌变化经历了致密光滑块状-氧化铁的镶边结构-钒尖晶石完全直接为隐晶质物质-小颗粒物质重新组合并且长大5个过程;矿物自动解理分析仪(MLA)物相含量分析数据显示焙烧过程中石灰石、铁橄榄石、钒尖晶石和白云石在逐渐减少,普通辉石相是逐渐增加,而氧化铁固溶体、部分氧化钒尖晶石、钒酸钙固溶体和铁板钛矿固溶体的变化趋势是先增加后减少;钒元素的赋存形式规律为绝大多数钒元素赋存于氧化物中,占到总量的85%左右,其次赋存于硅酸盐中,占到钒总含量的14%左右,还有极少部分分布于碳酸盐等矿物中;整个焙烧过程物相变化机理主要分为铁元素向外扩散-氧元素向内扩散-氧化物的化合过程-化合物雏形晶体的长大4个反应过程。     

磁性钒渣分离及钙化提钒工艺研究

利用MLA矿物物相分析仪和光学显微镜,研究了不同粒度磁性钒渣的组成、渣铁分布、以及金属铁对焙烧—酸浸的影响。结果表明,磁性钒渣由金属铁相和高铁钒渣组成,分别占35.36%、64.64%,而金属铁含量2%时会明显降低提钒收率,提出了磁性钒渣碾磨—筛分—分离金属铁用于钒铁冶炼原料,高铁钒渣钙化焙烧—酸浸提钒的工艺技术方案,钒的焙烧—酸浸转化率86.16%,实现了钒、铁资源分类利用。     

钒渣矿物学特征研究

利用X射线粉末衍射分析、光学显微镜、X射线荧光光谱、扫描电镜及能谱等对钒渣的矿物组成、化学成分、有价元素赋存与分布及钒渣矿物结构与构造等进行了研究,目的是为钒渣的高效清洁回收利用提供科学依据。结果表明,钒渣矿物组成较简单,主要由钒铬尖晶石、铁橄榄石、辉石、金属铁以及少量石英组成;钒铬尖晶石结晶颗粒细小,硅酸盐矿物包裹于尖晶石颗粒外,构成粘结相;钒渣中除有价元素Fe、V和Ti外,还含有较高的Cr和Mn元素,其中,元素V、Cr主要赋存于钒铬尖晶石矿物中,而Fe、Ti和Mn元素则在尖晶石及硅酸盐矿物相中均有分布。因此,为达到钒渣中有价元素的高效回收利用,需同时考虑对钒铬尖晶石及硅酸盐矿物的回收利用。     

钒渣空白焙烧过程物相变化特征研究

钒渣空白焙烧工艺属于钒渣提钒领域的新方法,明确物相变化特征对于构建和完善钒渣焙烧过程的物相演变机理具有重要意义。本文从以往钒渣物相研究中易忽略的物相含量、形貌和钒元素赋存状态着手,应用矿物分析仪、X射线衍射分析仪和扫描电镜等设备对空白焙烧阶段钒渣中主要物相的变化特征进行了分析,结果表明：钒尖晶石、铁橄榄石和钙铁辉石随焙烧温度上升而逐渐氧化分解,含量逐步降低,钒酸锰、氧化铁、铁板钛矿等产物含量逐渐增加;随焙烧温度上升,钒尖晶石、铁橄榄石及钙铁辉石由边缘氧化逐渐过渡至内部氧化直至完全分解,其中钒尖晶石的氧化分解产物主要为钒酸锰、氧化铁及铁板钛矿,铁橄榄石、钙铁辉石的氧化分解产物主要为氧化铁和玻璃质;焙烧过程,钒渣中的钒元素主要由钒尖晶石向钒酸锰、氧化铁和铁板钛矿等物相迁移;900℃是钒渣空白焙烧的合适温度。     

焙烧时间对钒渣焙烧过程中物相影响的机理分析

对四种不同焙烧时间下的焙烧渣和酸浸后的残渣进行浸出前后EDS形貌分析、MLA物相含量分布、V元素赋存形式和走向对比分析研究。结果表明,钒渣焙烧前后钒尖晶石由致密光滑的表面变成表面凹凸不平且形成多孔的结构;MLA物相分析数据显示,焙烧渣和残渣中物相的种类变化不大,但是由于钒酸钙的大量减少导致每种物相含量在浸出前后相差很大;V元素分布测试结果表明:首先氧化铁固溶体相因固溶大量的V和其他杂质元素难以被酸浸出;当焙烧时间达到360 min后形成的辉石-硅酸钙过渡相阻碍了氧的扩散导致部分V元素包裹其中而难以被酸浸出。     

钒渣中尖晶石等温长大的动力学研究

采用扫描电镜(SEM)观察了低钒钒渣(V2O3 8%)不同结晶温度及不同冷却时间的结晶形貌,用X射线衍射物相分析(XRD)及能谱分析仪(EDS)研究了钒渣中V,Fe,Si等各主要元素的赋存形式,用IPP软件统计分析了不同条件下钒渣物相组成和尖晶石生长规律及其影响因素,并用JMAK模型描述了等温过程尖晶石长大动力学行为,得到了尖晶石生长表观活化能。结果表明:钒渣主要由尖晶石相和硅酸盐相组成,硅酸盐相包括大量的橄榄石相及微量的辉石相;钒主要赋存于MgV2O4,FexV3-xO4,MnxV3-xO4(1≤x≤3)等尖晶石相中,钒基本不进入硅酸盐相;尖晶石长大主要包括晶核长大与Ostwald粗化两个过程;温度1523 K左右有利于尖晶石生长,过高则过冷度较小,过低则原子扩散缓慢,均不利用尖晶石生长;1523 K保温5 min,尖晶石平均粒径仅为9.83μm,随着保温时间的延长,尖晶石尺寸逐渐增大,30min时尖晶石平均粒径为26.8μm,30 min后,尖晶石生长缓慢;尖晶石生长速率可用转变分数表示,随时间延长,转变分数逐渐降低;尖晶石生长过程可用JMAK方程描述,其表观活化能为575 kJ.mol-1。     

钒渣钠化焙烧过程的半定量分析

以碳酸钠为添加剂,对钒渣进行钠化焙烧试验研究,通过XRD半定量法检测产物中钒酸钠的质量含量,研究影响钒酸钠生成的因素,并通过SEM、TG等辅助方法对钒渣在碳酸钠存在下焙烧过程中的物相变化及相应温度进行研究。结果表明,钒渣在钠化焙烧过程中发生复杂的反应,主要包括橄榄石、尖晶石的氧化分解,以及钒酸盐、铬酸盐、硅酸盐、钛酸钠、铝酸钠、铁酸钠等的形成。产物中钒酸钠的质量分数随着V_2O_5、Na_2CO_3含量的增加而增加,在试验条件下,最优的反应温度是730℃,最优的反应时间是80 min,此时钒酸钠(Na4V2O7)在含钒物相中的含量可达98.09%,其它含钒物相主要是CrVO_3、CrVO_4以及FeVO_4。     

不同碱度钢渣显微形貌及物相变化分析研究

采用矿相显微镜、扫描电镜和矿物自动解离系统对不同碱度的钢渣进行物相的微观形貌、化学成分、物相定量组成、主要元素的赋存状态和含铁物相的嵌布特征进行分析。矿相显微镜和扫描电镜下物相形貌分析结果表明, 4组钢渣形貌主要由方形状、圆粒状和无定形状的金属矿物,小颗粒粒状集合体和长板状的硅酸盐矿物组成;组成这4组钢渣的物相主要包括硅钙氧化物、钙铁氧化物和铁镁钙固溶体;高碱度和低碱度的钢渣中铁和硅的元素赋存特征结果表明,这两种元素均是以硅酸二钙、铁酸钙、RO相和硅酸三钙为赋存载体的;含铁物相的嵌布特征测定结果显示,硅酸二钙、铁酸钙和RO相3种物相相互包裹,形成一种相互包裹的复合体。     

铁矾渣熔化-烟化过程中铅元素的挥发性质研究

采用火法中的熔化-烟化法回收铁钒渣中的有色金属铅，并通过热力学计算在还原焙烧过程中金属铅所需的反应条件。探究回收铅过程中不同工艺参数对铅回收率的影响，并确定回收的较优工艺条件。用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射技术对收集到烟尘的形貌、成分和结构进行表征。结果表明:铁钒渣中的铅物相在熔化-烟化过程中，当温度高于1 000 ℃时，PbS最先开始挥发进入烟尘中；烟尘中回收的铅主要以PbO和PbS形式富集，其中PbO是单质铅挥发后被氧化的产物，呈四棱柱形状；在较优反应温度1 242 ℃下铅的回收率达99.70%。      

高温共聚焦显微镜原位观察非金属夹杂物溶解行为研究进展

摘要：总结了高温共聚焦显微镜观察夹杂物在渣中溶解工作原理和非金属夹杂物溶解行为的研究现状和研究方法,探讨了未反应核模型和扩散方程2种常用于研究非金属夹杂物溶解的动力学模型,各类非金属夹杂物的溶解机制,温度、渣成分、夹杂物性质等影响非金属夹杂物溶解行为的因素,在前人研究的基础上得到不同夹杂物的溶解速率公式。指出该领域对于由钙铝酸盐、钙硅酸盐、镁铝尖晶石等由复合化合物构成的夹杂物颗粒研究较少,对铝脱氧钢和硅锰脱氧钢等生产中常用的精炼渣系的研究不够全面的问题,为今后其他学者在该领域的研究提供参考。     

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。     

钒渣钙化焙烧试验研究

通过对焙烧温度、焙烧时间及钙钒比的正交试验和单因素试验,掌握了钒渣钙化焙烧最优参数组合。分析了钒渣钙化焙烧过程中钒、铁及碳酸钙的变化情况,同时针对冷却制度对钒渣焙烧效果的影响进行了讨论。试验表明,适合工业生产的控制方案为:焙烧温度890～920℃、焙烧时间1.5～2.5 h,内配钙钒比(CaO/V2O5)0.5～0.7,冷却时间40～60 min、冷却结束温度400～600℃,在此条件下进行焙烧,钒渣的转浸率为87.27%。     

杂质对钒产品生产过程的影响

介绍钒渣焙烧、钒液净化、多钒酸铵沉淀、废水处理工艺。分析钒渣成分,采用ICP光谱分析法分析了钒液、多钒酸铵、废水中硅、磷、钙、铝、铁、铬、镁杂质含量,通过试验对比找出杂质对焙烧转化率、多钒酸铵产品质量及废水处理工艺的影响,给出相应的解决方法。     

Experimental study on slag splashing with modified vanadium slag

Slag splashing is the most effective technology to improve the furnace campaign of converter; however, due to the great difference of composition between the vanadium slag and the steel slag, the technology has not been applied in the vanadium extraction converter. To solve the serious problem of lining erosion in the vanadium extraction converter, in this paper, slag splashing with modified vanadium slag was studied. The results showed that the purpose of adjusting the state of vanadium slag can be achieved through the modification. The modified slag had good slag splashing performance. After slag splashing, the thickness of the furnace was increased by more than 10?mm. The content of CaO in the modified vanadium slag can be controlled less than 3%, and the quality of vanadium slag and semi-steel was not obviously affected. The metallic iron content in the slag was greatly reduced, which was beneficial to reduce the iron loss in the vanadium extraction process.     

Influences of Technological Parameters on Smelting-separation Process for Metallized Pellets of Vanadium-bearing Titanomagnetite Concentrates

The smelting-separation process for metallized pellets of vanadium-bearing titanomagnetite concentrates was studied.The influences of smelting temperature,smelting time,and the basicity of the metallized pellet on vana-dium and iron recovery were investigated.The characteristics of titanium slag were analyzed using X-ray diffraction, energy dispersive spectroscopy,and mineralographic microscopic analysis.The results demonstrate that appropriate increases in smelting temperature and smelting time can improve the vanadium and iron recovery from metallized pel-lets and are beneficial for the slag-iron separation.Although increasing the basicity of the metallized pellet can consid-erably improve the vanadium and iron recovery,the TiO2 grade of titanium slag was decreased.Under the optimal conditions,90·17% of vanadium and 92·98% of iron in the metallized pellet were recovered,and the TiO2 grade of titanium slag was 55·01%.It was found that anosovite,augite,spinel,glassiness,and metallic iron were the main mineral phases of the titanium slag.