釩渣熔融結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究.pdf

1、釩鈦磁鐵礦是生產(chǎn)釩的主要礦物資源，這些礦石中的釩大都是作為鐵的副產(chǎn)物提取的，一般將其冶煉成鐵水后，再通過(guò)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、Fe2O3和TiO2等成分對(duì)釩渣結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)了解釩渣中釩鐵尖晶石的析出有著非常重要的意義。
　　 本文通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，對(duì)FeO-V2O3、FeO-V2O3-Fe2O3、Fe

2、O-V2O3-SiO2、FeO-V2O3-TiO2系熔渣結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算，獲得了各離子對(duì)之間的對(duì)相關(guān)函數(shù)、配位數(shù)和鍵角分布等重要結(jié)構(gòu)信息，結(jié)合常溫下的XRD衍射分析對(duì)熔渣中的短程結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證;并通過(guò)對(duì)各離子均方位移的研究得到了熔渣體系中各種離子的擴(kuò)散系數(shù)。本文得到如下主要結(jié)果：
　　 ①.在FeO-V2O3體系中，1673K時(shí)Fe-O的第一配位距離在2.05～2.15(A)之間，V-O的第一配位距離在2.10～2.15(A)之間。

3、隨著溫度的降低，各種離子的對(duì)相關(guān)函數(shù)均出現(xiàn)拐點(diǎn)或者第二峰，這說(shuō)明高溫熔體結(jié)構(gòu)會(huì)隨著溫度的降低而有序化。XRD分析得到Fe-O和V-O鍵長(zhǎng)為2.01(A)和2.04(A)。主要物相是常式釩鐵尖晶石FeV2O4。
　　 ②.在FeO-V2O3-Fe2O3體系中，1673K時(shí)Fe-O、V-O和Fe3+-O的第一配位距離在1.90～1.95(A)、2.00～2.05(A)和1.87～2.01(A)之間。XRD分析得到Fe-O、V-O和F

4、e3+-O鍵長(zhǎng)為2.01(A)、2.04(A)和2.02(A)。體系中Fe離子的擴(kuò)散系數(shù)減小，V離子的擴(kuò)散系數(shù)增大，O離子的擴(kuò)散系數(shù)基本保持不變。主要物相是反式釩鐵尖晶石Fe2VO4。
　　 ③.在FeO-V2O3-SiO2體系中，1673K時(shí)Fe-O、V-O和Si-O的第一配位距離分別在1.90～1.95(A)、2.00～2.10(A)和1.60～1.70(A)之間。XRD分析得到Fe-O、V-O和Si-O鍵長(zhǎng)為2.01(A)

5、、2.04(A)和1.60(A)。Fe離子的擴(kuò)散系數(shù)增大，V離子的擴(kuò)散系數(shù)增大，O離子的擴(kuò)散系數(shù)也有所增大。主要物相是常式釩鐵尖晶石FeV2O4和Fe2SiO4。
　　 ④.在FeO-V2O3-TiO2體系中，1673K時(shí)Fe-O、V-O和Ti-O的第一配位距離分別在1.90～2.10(A)、1.90～2.20(A)和1.85～1.95(A)之間。XRD分析得到Fe-O、V-O和Ti-O鍵長(zhǎng)為2.01(A)、2.04(A)和2.