釩渣氧化鈣升高對氧化釩生產工藝的影響

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之間的關系，選取某鋼廠的轉爐釩渣進行實驗。實驗結果表明，堿比增加或溫度升高時，釩的轉化率也會升高，高溫少焙燒時間應控制在0.5h～1h之間，同時添加劑堿比會影響浸出液pH值，釩的轉化率也會有所不同。通過此次研究，可以為氧化釩生產提供科學指導，嚴格控制釩渣氧化鈣含量，提高生產技術水平。

關鍵詞：釩渣；氧化比；氧化釩；生產工藝；影響

對于氧化釩生產來講，會直接受到釩渣原料質量的影響，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氧化釩生產工藝的影響這已經成為了當前釩氧化物生產方面的研究熱點，引起了廣泛關注和重視。

1.釩渣物化特性分析

對采用撤渣工藝和扒渣工藝的鋼廠轉爐釩渣進行分析，可以發現其化學組成主要包括V2O5、SiO2、CaO、P、MgO、MnO、MFe、∑Fe等各種物質。采用扒渣工藝時，影響釩渣焙燒轉化率的主要因素為CaO，當其質量分數增加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，會與反應生成可溶性玻璃體發生水解，出現膠質SiO2沉淀現象，導致浸出液不易澄清[1]。分析鋼廠轉爐釩渣的物相組成，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，如果釩渣中出現鈣輝石、石英，則表明有著較多的硅酸鹽粘結相，而鈦鐵尖晶石的存在，則證明高爐渣中夾雜有釩渣。

2.釩渣氧化鈣升高對氧化釩生產工藝的影響

2.1實驗原料

某鋼廠對5～12月生產期間釩氧化物焙燒轉化率進行統計，該期間將原有撤渣工藝替換為了扒渣工藝。統計結果顯示，5～7月和8～12月釩氧化物焙燒轉化率分別為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，當釩渣中CaO等各種雜質含量發生變化時，氧化釩生產工藝技術指標也是不一樣的，為探究兩者之間的具體關系，選取該鋼廠釩渣和尾渣進行實驗，其中釩渣化學成分主要包括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，檢驗純。

2.2實驗設計

配制堿料時需要根據釩渣中所含V2O5確定，設置了四個實驗組，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，需要用到型箱式電阻爐和調節式測溫控制器，兩者型號分別為SX210-17和DRZ—13，用于提供焙燒反應環境及焙燒溫度控制。溫度達到300℃時，將焙燒物料放置到電阻爐內，設定升溫速率，每15min溫度分別升高78℃、82℃～83℃、88℃ ～89℃，1.5h后溫度分別達到700℃、800℃和830℃。達到該標準后，保持溫度不變，半小時后從電阻爐內取出焙燒物料。對經過焙燒的物料進行浸出處理，時間為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實驗結果

鈉鹽堿比及種類不同時，在三種焙燒溫度條件下，得到相應的實驗結果。通過分析可以發現，所用鈉鹽添加劑不同時，其焙燒轉化率均會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，焙燒轉化率分別為87.89%～88.79%和>90%，表明堿比增加或溫度增大時，釩的轉化率也會升高。但也會導致低熔點產物的增加，不利于焙燒的順利進行。在堿比1.4、焙燒溫度800℃條件下，使用Na2CO3+NaCl添加劑進行試驗，可發現焙燒0.5h～1h時，焙燒轉化率達到最佳，基本維持在88%～90%左右，繼續焙燒無明顯升高。

分三種情況添加鈉鹽，設定焙燒溫度為800℃，1h后對物料進行浸出處理，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。根據實驗結果可知，使用單一添加劑和復合添加劑時，當其堿比分別為1.0～1.2和1.0～104時，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，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值應控制在8～9，當超過該水平時，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，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

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

參考文獻：

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

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