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1、帆渣生产原理（帆渣-五氧化二帆-三氧化二钒-金属帆-帆铁-帆铝合金-碳氮化帆-帆电池）原创邹建新崔旭梅教授等1钒渣生产方法简介提帆原料有帆钛磁铁矿、石煤等。要从帆钛磁铁矿中回收帆，首先需将帆钛磁铁矿在 高炉或电炉中冶炼出含帆铁水。含帆铁水提帆的主要任务有以下几方面:把含帆铁水吹炼成满足下一步炼钢要求的高碳含量的半钢;最大限度的把铁水中帆选择性氧化进入到帆渣中;得到的帆渣能作为下一步提取五氧化二帆的原料。提帆的方法很多，但有些方法已经被淘汰（如雾化提帆）。目前世界上铁水提帆的方法 主要有四种:摇包提帆（南非海威尔德用）； 铁水包提帆（新西兰）； 空气底吹转炉提帆（俄罗斯丘索夫）； 氧气顶吹（复合
2、吹炼）转炉提帆（俄罗斯下塔吉尔和中国攀钢、马钢、承钢）。帆钛磁铁矿的火法提帆工艺流程图如图5.1.1所示。机钛磁快矿或精矿碳还原剂 爆剂（俄罗斯、中国（南非、新西兰）回转窑预还原烧结矿成球团电炉冷炫高炉冶炼电炉渣高炉渣弃掉摇包提仇（南非）转炉提帆快水包提饥（新西勺（俄罗斯、中国！制机制品转炉炫钢图5.1.1火法提钒工艺2转炉提钒的主要化学反应转炉提钒过程：转炉提钒是氧射流与金属熔体表面相互作用，与铁水中铁、钒、碳、 硅、锰、钛、磷、硫等元素的氧化反应过程。这些元素氧化反应进行的速度取决于铁水本 身化学成分、吹钒时的动力学条件和热力学条件。转炉提钒中的化学反应：转炉提钒就是利用选择性氧化的原理，
3、采用高速氧射流在转炉 中对含钒铁水进行搅拌，将铁水中钒氧化成稳定的钒氧化物，以制取钒渣的一种物理化学反 应过程。在反应过程中，通过加入冷却剂控制熔池温度在碳钒转化温度以下，达到“去钒 保碳”的目的。元素的氧化反应可用以下通式表示：m/nMe+1/2O2=1/n(MemOn)式中Me-为铁水中的组元；OJ一为气相中的氧气；(MemOn)一为炉渣中的氧化物 或气体氧化物，m、n-为化学反应的平衡系数。V的氧化主反应为：2/3 V + 1/2 O2 =1/3 (V2O3)2/5 V + 1/2 O2 =1/5 (V2O5)1/3 (V2O3) + 1/2 O2 = 1/5 (V2O5)其他杂质的氧化
4、副反应为：1/2 Si +1/2 O2=1/2 (SiO2)Ca +1/2 O2 = (CaO)Mn + 1/2 O2 = (MnO)Fe + 1/2 O2 = (FeO)2(FeO) + 1/2 O2 = (Fe2O3)(C) +O2 =CO2反应能力的大小取决于铁水组分与氧的化学亲合力，即标准生成自由能AG。AG0 值越负，表明氧化反应越容易进行。铁水中元素氧化的AG0 -T图如图5.1.2所示。反应完成后，液态的Fe留在转炉里，称为半钢；固态(熔融态)的渣敝出后放入渣 罐，称为钒渣。钒渣是由FeO、SiO、VO、TiO、CaO、Al O、MgO、Cr O等组分构 成的。一般情况下，钒渣中
5、CaO、P、SiO2的含量越低则钒渣评级越高。高炉铁水、钒渣 和半钢典型化学成分如表5.1.15.1.3所示。3转炉提钒脱钒、脱碳规律脱钒规律：吹钒前期熔池处于“纯脱钒”状态，脱钒量占总提钒量的70%，进入中后 期，碳氧化逐渐处于优先，随钒含量的降低，脱钒速度也随之降低。图5.1.2铁水中元素氧化的AG 9-T图脱碳规律：在吹炼前期，脱碳较少，反应进行速度较低，中后期脱碳速度明显加快， 在此期间碳氧化率达70%。另外，在倒炉及出半钢期间，也有少量碳氧化。在熔池区域，碳的氧化反应按下列反应进行：C + O = CO在射流区域碳的氧化反应按下列反应进行：2C + 02 = 2CO表5.1.1高炉铁
6、水典型化学成分(%)元素CSiMnVTiSPFe含量4.40.100.200.300.080.0130.057其余注：铁水温度为1250C。表5.1.2钒渣典型化学成分（%）成分CaOSiO2VO2 5TFeMFe含量1.5-2.516-1816-2030-3514-160.057表5.1.3半钢典型化学成分（%）元素CSiVSP含量3.55微量0.040.0250.06Fe其余注：铁水温度为1375C。参考文献：钒钛产品生产工艺与设备，北京：化学工业出版社，作者：邹建新等，2014.01钒钛物理化学，北京：化工出版社，作者：邹建新，2016（钒钛资源综合利用四川省重点实验室【攀枝花学院】，）四川省钒钛工程技术中心
