轉(zhuǎn)爐提釩過程中碳、釩氧化的熱力學(xué)和宏觀動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、釩及其產(chǎn)品在工業(yè)中有著十分廣泛而重要的用途，釩資源是現(xiàn)代工業(yè)國(guó)家的戰(zhàn)略性資源。我國(guó)攀枝花地區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的釩鈦磁鐵礦，其中釩(V2O5)含量占全國(guó)已探明釩儲(chǔ)量的61％。攀鋼集團(tuán)目前采用轉(zhuǎn)爐提釩工藝進(jìn)行含釩鐵水提釩，該工藝的主要目的就是從含釩鐵水中最大限度地提取并富集釩元素，同時(shí)保證鐵液內(nèi)碳不被大量氧化而能滿足后續(xù)煉鋼要求。因此研究轉(zhuǎn)爐提釩過程中碳、釩氧化的規(guī)律對(duì)實(shí)際轉(zhuǎn)爐提釩工藝具有十分重要的指導(dǎo)意義。前人有關(guān)轉(zhuǎn)爐提釩過程中碳、釩氧化的研究

2、多以碳釩選擇性氧化溫度為主題，對(duì)于提釩終點(diǎn)釩的分配行為及碳、釩氧化動(dòng)力學(xué)方面的研究卻鮮有文獻(xiàn)報(bào)道，且碳釩選擇性氧化溫度對(duì)轉(zhuǎn)爐提釩的指導(dǎo)有一定局限。鑒于此，課題將從經(jīng)典化學(xué)熱力學(xué)和宏觀動(dòng)力學(xué)的角度對(duì)轉(zhuǎn)爐提釩過程中碳、釩氧化規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究。
　　 以經(jīng)典化學(xué)熱力學(xué)理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用熔渣分子離子共存理論和熔渣電子理論構(gòu)建釩渣的熔渣熱力學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)之上，對(duì)不同終點(diǎn)溫度和釩渣組分下的終點(diǎn)半鋼釩含量和釩在渣金間的分配行為進(jìn)行理論研究，

3、同時(shí)在相同的熱力學(xué)條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，半鋼V含量一般在0.02～0.06％之間，提高終渣中V2Oa、TiO2、SiO2含量和溫度使終點(diǎn)半鋼V含量升高，提高終渣中FeO含量則使半鋼V含量減小。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)當(dāng)盡量降低渣中TiO2、SiO2含量并保持適當(dāng)?shù)慕K點(diǎn)溫度和FeO含量以降低半鋼殘V含量；V在渣金間的分配比在100～500的范圍內(nèi)，提高渣中TiO2、SiO2含量和溫度使V在渣金間分配比降低，而提高渣中FeO含量則使V在渣金間分

4、配比升高；溫度一定時(shí)存在一個(gè)臨界V2O3含量使得V在渣金間的分配比在低于這一臨界值時(shí)隨V2O3含量增加而增加，高于這一臨界值時(shí)隨V2O3含量增加而減小，并在這一臨界值達(dá)到最大。V2O3的臨界含量理論計(jì)算結(jié)果為23.77％，實(shí)驗(yàn)結(jié)果在15～20％之間。
　　 從宏觀動(dòng)力學(xué)的角度以多組分耦合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，分別對(duì)不同初始鐵水組分、溫度和供氧量條件下提釩過程中碳、釩的氧化規(guī)律進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和理論研究。研究結(jié)果表明，鐵水中與氧親和力很強(qiáng)

5、的Si、Ti元素對(duì)C和V的氧化有較強(qiáng)的抑制作用；同時(shí)鐵水初始Si、Ti含量的升高會(huì)使其對(duì)C、V的抑制作用急劇增加；Si、Ti元素在鐵水提釩過程中受鐵水組分、溫度等因素影響均很小，其氧化速率只受其在鐵液內(nèi)濃度的影響；鐵水初始C含量由4.36％升高至4.8％，其自身氧化速率變化很小，且對(duì)其余元素的氧化也無明顯影響；初始鐵液V含量由0.3％升高至0.5％，其自身被氧化速率提高，但對(duì)其他元素的氧化無明顯影響；在1375℃～1425℃的溫度范圍左