轉(zhuǎn)爐提釩過程同時造渣脫磷的應(yīng)用基礎(chǔ)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。目前攀鋼提釩的主要工藝流程為釩鈦磁鐵礦高爐還原-轉(zhuǎn)爐氧化制備釩渣-釩渣鈉化焙燒水浸提釩。但提釩后半鋼煉鋼脫磷負(fù)荷大，冶煉低磷、超低磷鋼困難。鈉化提釩工藝焙燒過程釋放污染氣體，不符合清潔生產(chǎn)的要求。在轉(zhuǎn)爐提釩過程加入石灰造渣脫磷是解決半鋼冶煉過程造渣困難、脫磷負(fù)荷高和實現(xiàn)后續(xù)清潔提釩工藝可能的有效方法。本文以含釩鐵水提釩脫磷為研究對象，從堿性釩渣浸出、轉(zhuǎn)爐提釩脫磷

2、熱力學(xué)和動力學(xué)三方面進(jìn)行研究，探索轉(zhuǎn)爐提釩過程同時脫磷的可行性。
　　為確定堿性釩渣直接焙燒-堿/酸性水溶液浸出的可行性及最佳釩渣成分，本文以不同堿度的堿性釩渣為原料進(jìn)行浸出實驗。研究發(fā)現(xiàn)采用160g/L碳酸鈉溶液浸出堿度為1.5的釩渣時，釩的轉(zhuǎn)浸率達(dá)到了84.02％。在本實驗范圍內(nèi)，堿性釩渣直接焙燒-堿性浸出的方法可行，最佳的釩渣堿度為1.5。
　　以化學(xué)熱力學(xué)理論為基礎(chǔ)，采用正規(guī)離子溶液模型和離子分子共存理論模型構(gòu)建堿性

3、釩渣的熔渣熱力學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上對不同爐渣成分和反應(yīng)溫度的釩、磷在渣金間的分配行為進(jìn)行了研究，同時進(jìn)行了熱態(tài)實驗。計算結(jié)果顯示釩在渣金間的分配比隨著渣中 FeO、V2O3和MnO的增加而增加，隨著渣中 CaO、TiO2和P2O5的增加和反應(yīng)溫度的升高而降低。磷在渣金間的分配比隨著渣中P2O5、FeO、CaO和MnO的增加而增加，隨著渣中V2O3和TiO2的增加和反應(yīng)溫度的增加而降低。實驗結(jié)果表明，在終渣堿度為1.5，終渣FeO含量為3

4、5%、反應(yīng)溫度為1380℃的條件下，提釩率和脫磷率分別達(dá)到89.67%和66.67%。反應(yīng)溫度為1380℃時，隨著堿度從0.6增加到2.1，LogLp明顯增加；釩分配比數(shù)值LogLv在2.21~2.33之間，與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐提釩過程的釩分配比基本一致。轉(zhuǎn)爐提釩過程加入石灰造渣脫磷后對提釩過程不造成負(fù)面影響。
　　在不同爐渣組分、反應(yīng)溫度以及攪拌強(qiáng)度條件下，對提釩脫磷過程磷、釩的傳質(zhì)規(guī)律進(jìn)行了動力學(xué)實驗研究?；陔p膜理論建立動力學(xué)方程對實

5、驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了解析。本實驗中各爐次的表觀脫磷速率常數(shù)和提釩速率常數(shù)分別在0.413~0.740×10-32g/(cm?s)和0.247~0.378×10-32g/(cm?s)之間。磷的初始傳質(zhì)參量在0.025~0.084cm3/s之間，釩的初始傳質(zhì)參量在0.18~0.30cm3/s之間。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，傳質(zhì)參量逐漸減小，在有回磷、回釩的爐次變?yōu)樨?fù)值。在本實驗范圍內(nèi)，終點磷、釩的傳質(zhì)參量分別在-5.00~0×10-3cm3/s，-4.98~