轉(zhuǎn)爐提釩過程中碳、釩氧化的熱力學(xué)和宏觀動力學(xué)研究.pdf

1、釩及其產(chǎn)品在工業(yè)中有著十分廣泛而重要的用途，釩資源是現(xiàn)代工業(yè)國家的戰(zhàn)略性資源。我國攀枝花地區(qū)蘊藏著豐富的釩鈦磁鐵礦，其中釩(V2O5)含量占全國已探明釩儲量的61％。攀鋼集團目前采用轉(zhuǎn)爐提釩工藝進行含釩鐵水提釩，該工藝的主要目的就是從含釩鐵水中最大限度地提取并富集釩元素，同時保證鐵液內(nèi)碳不被大量氧化而能滿足后續(xù)煉鋼要求。因此研究轉(zhuǎn)爐提釩過程中碳、釩氧化的規(guī)律對實際轉(zhuǎn)爐提釩工藝具有十分重要的指導(dǎo)意義。前人有關(guān)轉(zhuǎn)爐提釩過程中碳、釩氧化的研究

2、多以碳釩選擇性氧化溫度為主題，對于提釩終點釩的分配行為及碳、釩氧化動力學(xué)方面的研究卻鮮有文獻報道，且碳釩選擇性氧化溫度對轉(zhuǎn)爐提釩的指導(dǎo)有一定局限。鑒于此，課題將從經(jīng)典化學(xué)熱力學(xué)和宏觀動力學(xué)的角度對轉(zhuǎn)爐提釩過程中碳、釩氧化規(guī)律進行系統(tǒng)研究。
　　 以經(jīng)典化學(xué)熱力學(xué)理論為基礎(chǔ)，運用熔渣分子離子共存理論和熔渣電子理論構(gòu)建釩渣的熔渣熱力學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)之上，對不同終點溫度和釩渣組分下的終點半鋼釩含量和釩在渣金間的分配行為進行理論研究，

3、同時在相同的熱力學(xué)條件下進行實驗研究。結(jié)果表明，半鋼V含量一般在0.02～0.06％之間，提高終渣中V2Oa、TiO2、SiO2含量和溫度使終點半鋼V含量升高，提高終渣中FeO含量則使半鋼V含量減小。實際生產(chǎn)中應(yīng)當(dāng)盡量降低渣中TiO2、SiO2含量并保持適當(dāng)?shù)慕K點溫度和FeO含量以降低半鋼殘V含量；V在渣金間的分配比在100～500的范圍內(nèi)，提高渣中TiO2、SiO2含量和溫度使V在渣金間分配比降低，而提高渣中FeO含量則使V在渣金間分

4、配比升高；溫度一定時存在一個臨界V2O3含量使得V在渣金間的分配比在低于這一臨界值時隨V2O3含量增加而增加，高于這一臨界值時隨V2O3含量增加而減小，并在這一臨界值達到最大。V2O3的臨界含量理論計算結(jié)果為23.77％，實驗結(jié)果在15～20％之間。
　　 從宏觀動力學(xué)的角度以多組分耦合反應(yīng)動力學(xué)模型為基礎(chǔ)，分別對不同初始鐵水組分、溫度和供氧量條件下提釩過程中碳、釩的氧化規(guī)律進行實驗和理論研究。研究結(jié)果表明，鐵水中與氧親和力很強

5、的Si、Ti元素對C和V的氧化有較強的抑制作用；同時鐵水初始Si、Ti含量的升高會使其對C、V的抑制作用急劇增加；Si、Ti元素在鐵水提釩過程中受鐵水組分、溫度等因素影響均很小，其氧化速率只受其在鐵液內(nèi)濃度的影響；鐵水初始C含量由4.36％升高至4.8％，其自身氧化速率變化很小，且對其余元素的氧化也無明顯影響；初始鐵液V含量由0.3％升高至0.5％，其自身被氧化速率提高，但對其他元素的氧化無明顯影響；在1375℃～1425℃的溫度范圍左