FeO-V2O5,SiO2-V2O5二元相圖的研究.pdf

1、釩鈦磁鐵礦是生產(chǎn)釩的主要礦物資源，一般將其冶煉成鐵水后，再通過(guò)轉(zhuǎn)爐氧化吹煉得到釩渣。釩渣作為生產(chǎn)釩產(chǎn)品的主要原料，其質(zhì)量和品位直接影響到后續(xù)提取V2O5工藝。因此，研究隨著溫度變化釩渣結(jié)構(gòu)的變化以及SiO2、FeO和V2O5等成分對(duì)釩渣物相的影響，對(duì)了解釩渣中釩鐵尖晶石的析出有著非常重要的意義。
　　 FeO-V2O5和SiO2-V2O5二元系相圖的資料目前是很缺乏的，體系中間化合物的熱力學(xué)數(shù)據(jù)也是缺乏的，特別是釩鐵尖晶石的熱力

2、學(xué)數(shù)據(jù)基本上沒(méi)有，使得在進(jìn)行相圖計(jì)算和相關(guān)體系反應(yīng)能的計(jì)算方面有很大影響。FeO-SiO2-V2O5相圖的缺乏在提釩工藝的基礎(chǔ)理論分析上造成不便。本文基于對(duì)相圖的研究，對(duì)FeO-V2O5體系和SiO2-V2O5系的化學(xué)組成和溫度進(jìn)行探討，有助于深入了解V2O5在釩渣中的溶解度及溶解特性。
　　 采用高溫淬火實(shí)驗(yàn)結(jié)合XRD和能譜分析得到FeO-V2O5和SiO2-V2O5二元體系中的物相，通過(guò)計(jì)算得到中間化合物的熱力學(xué)數(shù)據(jù)和溶液熱

3、力學(xué)模型，應(yīng)用Factsage軟件計(jì)算得到FeO-V2O5和SiO2-V2O5二元系相圖，采用半球點(diǎn)法和DSC測(cè)試確定相變溫度，對(duì)相圖進(jìn)行驗(yàn)證和修正，最后得出相對(duì)精確的相圖。
　　 通過(guò)對(duì)FeO-V2O5和SiO2-V2O5系二元相圖的研究得到如下的結(jié)果：
　　 ①本文采用實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算結(jié)合的方式得到FeO-V2O5相圖，該相圖由三個(gè)共晶反應(yīng)組成，分別為當(dāng)V2O5摩爾分?jǐn)?shù)在0-0.15之間，溫度為1588K時(shí)發(fā)生：L→F

4、eO+α，此時(shí)有反式釩鐵尖晶石（Fe2VO4）生成，并且在低溫下可穩(wěn)定存在；當(dāng)V2O5摩爾分?jǐn)?shù)在0.15-0.42之間，溫度為1071.9K時(shí)發(fā)生：L→α+β，此時(shí)由于V2O5含量的增加，體系中有釩酸鐵生成并和釩鐵尖晶石共存，并且釩酸鐵可在常溫下存在；當(dāng)V2O5摩爾分?jǐn)?shù)在0.42-1之間溫度為800K時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：L→β+V2O5，隨著V2O5含量逐漸增加，F(xiàn)eO含量越來(lái)越少，當(dāng)V2O5摩爾分?jǐn)?shù)超過(guò)0.42時(shí)，此時(shí)不會(huì)有反式釩鐵尖晶石

5、，體系中的化合物為FeVO4+V2O3+V2O5。
　　 ②基于FACT繪制了SiO2-V2O5系相圖，該相圖在二氧化硅百分含量為32％，溫度為843K時(shí)有一個(gè)共晶反應(yīng) L→V2O5+石英。此體系中沒(méi)有中間化合物生成，這與文獻(xiàn)中指出二氧化硅和五氧化二釩既不會(huì)生成化合物也不會(huì)有固溶體生成時(shí)一致的，隨著組分和溫度的變化此體系分別有V2O5、石英、鱗石英和方石英出現(xiàn)。
　　 ③通過(guò)實(shí)驗(yàn)和相圖分析確定了FeO-V2O5和SiO2

6、-V2O5系的相變溫度即： FeO-V2O5體系在890、1100、1240、1470、1550、1650、1750K左右發(fā)生相變，而SiO2-V2O5體系在950、1230和1670K發(fā)生相變。
　　 ④生產(chǎn)實(shí)踐中V2O5的摩爾分?jǐn)?shù)為0.15-0.5，而從相圖中得到當(dāng)V2O5摩爾分?jǐn)?shù)在0.1-0.5時(shí)體系有FeVO4和Fe2VO4這兩個(gè)化合物生成，這兩種物質(zhì)均有利于使鐵水中的釩進(jìn)入到釩渣中，故控制V2O5的摩爾分?jǐn)?shù)在0.1-0