高鈣高磷釩渣尖晶石結晶動力學及釩、磷選擇性分離的研究.pdf

1、釩及其產品具有良好的物理、化學性質，被廣泛應用于航空航天、冶金、化工等領域。目前，含釩鐵水轉爐吹煉為主要的提釩工藝，然而該提釩工藝仍存在后續(xù)半鋼煉鋼脫磷負荷大、冶煉低磷及超低磷鋼困難等問題。有效的解決方法則是在轉爐提釩過程通過加入石灰造渣脫磷，由此所獲得的釩渣具有高CaO和P2O5含量的特點。本文以含釩鐵水提釩脫磷渣為研究對象，從堿性釩渣物相組成、含釩尖晶石結晶動力學和高鈣高磷釩渣選擇性提釩工藝路線三方面進行研究，為轉爐提釩過程同時脫磷

2、工藝提供理論支撐。
　　本研究采用熱力學分析、XRD和 SEM/EDS對高鈣釩渣的礦相組成、微觀形貌及尖晶石內部的元素分布進行了深入的研究，結果表明：隨著渣中 CaO含量增加，V始終富集于尖晶石相，而鈦的富集物相逐漸從鈦鐵尖晶石(Fe2TiO4)轉變?yōu)殁}鈦礦(CaTiO3)；高鈣釩渣中磷主要以磷酸三鈣(C3P)形式富集于硅酸二鈣(C2S)中，并以硅酸二鈣-磷酸三鈣(C2S-C3P)固溶體形式存在。通過建立數學模型，研究了堿度和P2

3、O5含量對高鈣釩渣中尖晶石結晶行為的影響，然后采用高溫淬火-圖像分析法結合 CSD理論對高鈣釩渣試樣中尖晶石在1723-1523 K降溫過程的非等溫結晶動力學進行了描述，結果表明：高的堿度和低的 P2O5含量有利于尖晶石生長；適合高鈣釩渣中尖晶石結晶的溫度區(qū)間為1200-1523 K；當T>1673 K時，尖晶石生長受形核控制；當1523≤T≤1673 K時，冷速為5 K/min和15 K/min，尖晶石生長分別受界面控制和擴散控制。為

4、達到和實現高鈣釩渣中釩磷在浸出過程的選擇性分離，得到高品質的釩制品，研究了兩種有效的焙燒-浸出工藝，即鈉化焙燒-水浸工藝、預處理脫磷-鈉化焙燒-水浸工藝，并探討了選擇性分離的機理。研究發(fā)現，采用釩鈉摩爾比0.2、焙燒溫度800℃的鈉化焙燒-水浸工藝，高鈣釩渣中的V、P浸出率分別為90.82％、5.64%；采用弱酸性緩沖液對高鈣釩渣進行預處理，脫磷率可達86.37%，預處理后釩渣再采用鈉化焙燒-水浸工藝提釩，V浸出率可達92.93%，相較