高鈣高磷釩渣尖晶石結(jié)晶動(dòng)力學(xué)及釩、磷選擇性分離的研究.pdf

1、釩及其產(chǎn)品具有良好的物理、化學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、冶金、化工等領(lǐng)域。目前，含釩鐵水轉(zhuǎn)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(fù)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(zhuǎn)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(diǎn)。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(jié)晶動(dòng)力學(xué)和高鈣高磷釩渣選擇性提釩工藝路線三方面進(jìn)行研究，為轉(zhuǎn)爐提釩過程同時(shí)脫磷

2、工藝提供理論支撐。
　　本研究采用熱力學(xué)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(nèi)部的元素分布進(jìn)行了深入的研究，結(jié)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(zhuǎn)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(shù)學(xué)模型，研究了堿度和P2

3、O5含量對高鈣釩渣中尖晶石結(jié)晶行為的影響，然后采用高溫淬火-圖像分析法結(jié)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(jié)晶動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了描述，結(jié)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(jié)晶的溫度區(qū)間為1200-1523 K；當(dāng)T>1673 K時(shí)，尖晶石生長受形核控制；當(dāng)1523≤T≤1673 K時(shí)，冷速為5 K/min和15 K/min，尖晶石生長分別受界面控制和擴(kuò)散控制。為

4、達(dá)到和實(shí)現(xiàn)高鈣釩渣中釩磷在浸出過程的選擇性分離，得到高品質(zhì)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(yù)處理脫磷-鈉化焙燒-水浸工藝，并探討了選擇性分離的機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，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(jìn)行預(yù)處理，脫磷率可達(dá)86.37%，預(yù)處理后釩渣再采用鈉化焙燒-水浸工藝提釩，V浸出率可達(dá)92.93%，相較