酸性釩鈦渣還原及高硅鐵水提釩的動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、鐵浴法熔融還原具有傳質(zhì)條件好、反應(yīng)速度快、冶煉周期短等優(yōu)點(diǎn)，為冶煉釩鈦磁鐵礦開辟了一條新途徑。對(duì)含釩鐵水進(jìn)行氧化提釩，得到高品位釩渣有利于釩資源的高效利用。
　　 本文實(shí)驗(yàn)研究了碳飽和鐵液和CaO-FeO-SiO2-TiO2-Al2O3-MgO-V2O5渣系中釩、鈦氧化物的還原規(guī)律，并運(yùn)用雙膜理論建立了釩鈦氧化物還原的動(dòng)力學(xué)模型，獲得了溫度1580℃，渣鐵比1:4，初始V2O5含量1.9％，初始TiO2含量45％的條件下，釩、鈦

2、氧化物還原反應(yīng)的速率方程，即-d(％V2O3)/dt=4.91×10-4(％V2O3)-4.99×10-5，-d(％TiO2)/dt=6.84×10-5(％TiO2)-2.90×10-3。發(fā)現(xiàn)在釩還原反應(yīng)達(dá)到平衡之前，釩鈦的還原均為表觀一級(jí)反應(yīng)，表觀活化能分別為370.94kJ/mol和193.76kJ/mol，反應(yīng)的限制性環(huán)節(jié)為渣中釩、鈦的擴(kuò)散。理論模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合，所提出數(shù)學(xué)模型較真實(shí)地反映實(shí)驗(yàn)規(guī)律。
　　 運(yùn)用模型分

3、析了反應(yīng)時(shí)間、溫度、渣鐵比等因素對(duì)釩鈦氧化物還原的影響，獲得了以下結(jié)論：(1)釩優(yōu)先于鈦還原，1580℃時(shí)，釩的還原在100min左右即可達(dá)平衡，而鈦的還原遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到平衡。要使得釩的還原率大于80％，反應(yīng)時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)于60min。但為了抑制Ti的還原，反應(yīng)時(shí)間也不宜太長(zhǎng)，反應(yīng)時(shí)間應(yīng)控制在60～80min。(2)溫度越高，對(duì)釩和鈦的還原越有利。為了達(dá)到揚(yáng)釩抑鈦的目的，溫度應(yīng)控制在1540～1580℃。(3)較小的渣鐵比對(duì)釩、鈦的還原都會(huì)有促進(jìn)

4、作用，但是對(duì)鈦的影響較大，應(yīng)控制在1:4左右。(4)渣中初始V2O5含量的提高和TiO2含量的降低，都會(huì)促進(jìn)釩的還原。
　　 本文還實(shí)驗(yàn)研究了高硅含釩鐵水(V：0.2～0.4％，Si：0.6-1.0％)被氧化的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，并考察了溫度、鐵水中初始Si、V含量等因素對(duì)釩氧化的影響。實(shí)驗(yàn)表明：(1)在1350℃時(shí)，釩的氧化在20～25min即可達(dá)到平衡，氧化率為88％。(2)溫度的提高，會(huì)加速釩的氧化，但當(dāng)溫度大于碳釩轉(zhuǎn)化溫度時(shí)，釩