钒渣氧化钙升高对氧化钒生产工艺的影响

宋林良

摘要：文章分析了钒渣的物化特性，为探究钒渣氧化钙含量与氧化钒生产之间的关系，选取某钢厂的转炉钒渣进行实验。实验结果表明，碱比增加或温度升高时，钒的转化率也会升高，高温少焙烧时间应控制在0.5h～1h之间，同时添加剂碱比会影响浸出液pH值，钒的转化率也会有所不同。通过此次研究，可以为氧化钒生产提供科学指导，严格控制钒渣氧化钙含量，提高生产技术水平。

关键词：钒渣；氧化比；氧化钒；生产工艺；影响

对于氧化钒生产来讲，会直接受到钒渣原料质量的影响，其中以氧化钙和磷元素的影响最为显著。分析钒渣氧化钙升高对氧化钒生产工艺的影响这已经成为了当前钒氧化物生产方面的研究热点，引起了广泛关注和重视。

1.钒渣物化特性分析

对采用撤渣工艺和扒渣工艺的钢厂转炉钒渣进行分析，可以发现其化学组成主要包括V2O5、SiO2、CaO、P、MgO、MnO、MFe、∑Fe等各种物质。采用扒渣工艺时，影响钒渣焙烧转化率的主要因素为CaO，当其质量分数增加1%是，所消耗掉的V2O5大约为4.7%～9.0%左右。另外，钒渣焙烧受SiO2的影响较大，会与反应生成可溶性玻璃体发生水解，出现胶质SiO2沉淀现象，导致浸出液不易澄清[1]。分析钢厂转炉钒渣的物相组成，主要有钒铁尖晶石、钒锰尖晶石、钛铁尖晶石、铁橄榄石、金属铁、钙辉石、石英等几种类型，如果钒渣中出现钙辉石、石英，则表明有着较多的硅酸盐粘结相，而钛铁尖晶石的存在，则证明高炉渣中夹杂有钒渣。

2.钒渣氧化钙升高对氧化钒生产工艺的影响

2.1实验原料

某钢厂对5～12月生产期间钒氧化物焙烧转化率进行统计，该期间将原有撤渣工艺替换为了扒渣工艺。统计结果显示，5～7月和8～12月钒氧化物焙烧转化率分别为85.9%～86.6%和84.9%～85.8%，尾渣含钒量分别为0.86%～0.91%和1..01%～10.9%。由此可知，当钒渣中CaO等各种杂质含量发生变化时，氧化钒生产工艺技术指标也是不一样的，为探究两者之间的具体关系，选取该钢厂钒渣和尾渣进行实验，其中钒渣化学成分主要包括V2O5、SiO2、CaO、P、MgO、MnO等几种，含量分别为17.49、14.51～17.96、2.31～2.72、0.05、2.51～3.79、10.09～1021，尾渣化学成分主要为V2O5，其含量为2.13。另外还用到了焙烧添加剂和浸出液澄清剂，前者包括Na2CO3、NaCl、Na2SO4，后者为CaC2，检验纯。

2.2实验设计

配制碱料时需要根据钒渣中所含V2O5确定，设置了四个实验组，所用钠盐量分别与V2O5含量相同、V2O5含量的1.2倍、1.4倍和1.6倍。钒渣与尾渣的比例为10：3。所添加的钠盐分三种情况，分别为纯Na2CO3、Na2CO3+NaCl、Na2CO3+Na2SO4，其中后两组钠盐比例均为4：1。钒渣焙烧试验，需要用到型箱式电阻炉和调节式测温控制器，兩者型号分别为SX210-17和DRZ—13，用于提供焙烧反应环境及焙烧温度控制。温度达到300℃时，将焙烧物料放置到电阻炉内，设定升温速率，每15min温度分别升高78℃、82℃～83℃、88℃ ～89℃，1.5h后温度分别达到700℃、800℃和830℃。达到该标准后，保持温度不变，半小时后从电阻炉内取出焙烧物料。对经过焙烧的物料进行浸出处理，时间为0.5h，浸出温度为95℃，液体固体比例为4：1，浸出液澄清剂用量为1.5g/L。

2.3实验结果

钠盐碱比及种类不同时，在三种焙烧温度条件下，得到相应的实验结果。通过分析可以发现，所用钠盐添加剂不同时，其焙烧转化率均会随着碱比的增加和温度的升高而增大，所用添加剂为纯Na2CO3和Na2CO3+NaCl时效果较好[2]。保持添加剂不变，使焙烧温度800℃，碱比为1.4和1.6时，焙烧转化率分别为87.89%～88.79%和>90%，表明碱比增加或温度增大时，钒的转化率也会升高。但也会导致低熔点产物的增加，不利于焙烧的顺利进行。在碱比1.4、焙烧温度800℃条件下，使用Na2CO3+NaCl添加剂进行试验，可发现焙烧0.5h～1h时，焙烧转化率达到最佳，基本维持在88%～90%左右，继续焙烧无明显升高。

分三种情况添加钠盐，设定焙烧温度为800℃，1h后对物料进行浸出处理，在四种碱比

条件下，得到浸出液中的SiO2含量及pH值，得到具体浸出率大小。根据实验结果可知，使用单一添加剂和复合添加剂时，当其碱比分别为1.0～1.2和1.0～104时，浸出液在8～9之间，前者高出后者约1.0。所用添加剂分别为Na2CO3+NaCl时，浸出液中的SiO2含量最低，较其他两种添加剂含量要少0.13～0.24g/L，尾渣含钒量0.80%～1.04%，浸出率物明显差异。钒浸出液较佳的pH值应控制在8～9，当超过该水平时，则CaCl2将失去净化作用。所用添加剂为Na2CO3+NaCl，碱比分别为1.4和1.6时，浸出液pH值分别为8～9和9.5，浸出率比分别为98%～99%和99.03%，前者溶液清澈且易于过滤。

3.总结

通过钒渣物化特性进行分析，了解不同焙烧条件和浸出条件对氧化钒生产的影响，可以以此作为依据对生产工艺做出优化和改进，能够显著提高钒的转化率。实际生产时，可控制碱比在1.4～1.6之间，焙烧温度大于800℃，使用Na2CO3+NaCl复合添加剂，高温焙烧0.5h～1h，浸出操作条件不变，保证浸出时间0.5h，液体和固体比例为4：1，浸出温度为95℃、CaCl为21.5g/L时，焙烧转化率及浸出率分别能达到90%以上和98%～99%，且溶液清澈且易于过滤。

参考文献：

[1]王艳南，李宏，宋文臣，等.熔融钒渣直接氧化提钒方法节能减排初步分析[J].中国冶金，2014，（10）：50-54.

[2]宋文臣.熔融态钒渣直接氧化提钒新工艺的基础研究[D].北京科技大学，2015.

[3]闫小满.高钙钒渣氧化焙烧-碳酸钠浸出提钒的研究[D].重庆大学，2015.