FeO-V2O5,SiO2-V2O5二元相圖的研究.pdf

1、釩鈦磁鐵礦是生產(chǎn)釩的主要礦物資源，一般將其冶煉成鐵水后，再通過轉(zhuǎn)爐氧化吹煉得到釩渣。釩渣作為生產(chǎn)釩產(chǎn)品的主要原料，其質(zhì)量和品位直接影響到后續(xù)提取V2O5工藝。因此，研究隨著溫度變化釩渣結(jié)構(gòu)的變化以及SiO2、FeO和V2O5等成分對釩渣物相的影響，對了解釩渣中釩鐵尖晶石的析出有著非常重要的意義。
　　 FeO-V2O5和SiO2-V2O5二元系相圖的資料目前是很缺乏的，體系中間化合物的熱力學(xué)數(shù)據(jù)也是缺乏的，特別是釩鐵尖晶石的熱力

2、學(xué)數(shù)據(jù)基本上沒有，使得在進(jìn)行相圖計(jì)算和相關(guān)體系反應(yīng)能的計(jì)算方面有很大影響。FeO-SiO2-V2O5相圖的缺乏在提釩工藝的基礎(chǔ)理論分析上造成不便。本文基于對相圖的研究，對FeO-V2O5體系和SiO2-V2O5系的化學(xué)組成和溫度進(jìn)行探討，有助于深入了解V2O5在釩渣中的溶解度及溶解特性。
　　 采用高溫淬火實(shí)驗(yàn)結(jié)合XRD和能譜分析得到FeO-V2O5和SiO2-V2O5二元體系中的物相，通過計(jì)算得到中間化合物的熱力學(xué)數(shù)據(jù)和溶液熱

3、力學(xué)模型，應(yīng)用Factsage軟件計(jì)算得到FeO-V2O5和SiO2-V2O5二元系相圖，采用半球點(diǎn)法和DSC測試確定相變溫度，對相圖進(jìn)行驗(yàn)證和修正，最后得出相對精確的相圖。
　　 通過對FeO-V2O5和SiO2-V2O5系二元相圖的研究得到如下的結(jié)果：
　　 ①本文采用實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算結(jié)合的方式得到FeO-V2O5相圖，該相圖由三個(gè)共晶反應(yīng)組成，分別為當(dāng)V2O5摩爾分?jǐn)?shù)在0-0.15之間，溫度為1588K時(shí)發(fā)生：L→F

4、eO+α，此時(shí)有反式釩鐵尖晶石（Fe2VO4）生成，并且在低溫下可穩(wěn)定存在；當(dāng)V2O5摩爾分?jǐn)?shù)在0.15-0.42之間，溫度為1071.9K時(shí)發(fā)生：L→α+β，此時(shí)由于V2O5含量的增加，體系中有釩酸鐵生成并和釩鐵尖晶石共存，并且釩酸鐵可在常溫下存在；當(dāng)V2O5摩爾分?jǐn)?shù)在0.42-1之間溫度為800K時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：L→β+V2O5，隨著V2O5含量逐漸增加，F(xiàn)eO含量越來越少，當(dāng)V2O5摩爾分?jǐn)?shù)超過0.42時(shí)，此時(shí)不會有反式釩鐵尖晶石

5、，體系中的化合物為FeVO4+V2O3+V2O5。
　　 ②基于FACT繪制了SiO2-V2O5系相圖，該相圖在二氧化硅百分含量為32％，溫度為843K時(shí)有一個(gè)共晶反應(yīng) L→V2O5+石英。此體系中沒有中間化合物生成，這與文獻(xiàn)中指出二氧化硅和五氧化二釩既不會生成化合物也不會有固溶體生成時(shí)一致的，隨著組分和溫度的變化此體系分別有V2O5、石英、鱗石英和方石英出現(xiàn)。
　　 ③通過實(shí)驗(yàn)和相圖分析確定了FeO-V2O5和SiO2

6、-V2O5系的相變溫度即： FeO-V2O5體系在890、1100、1240、1470、1550、1650、1750K左右發(fā)生相變，而SiO2-V2O5體系在950、1230和1670K發(fā)生相變。
　　 ④生產(chǎn)實(shí)踐中V2O5的摩爾分?jǐn)?shù)為0.15-0.5，而從相圖中得到當(dāng)V2O5摩爾分?jǐn)?shù)在0.1-0.5時(shí)體系有FeVO4和Fe2VO4這兩個(gè)化合物生成，這兩種物質(zhì)均有利于使鐵水中的釩進(jìn)入到釩渣中，故控制V2O5的摩爾分?jǐn)?shù)在0.1-0