高釩渣

高釩渣，是一種提釩工藝，包括經脫硫扒渣的含釩鐵水進入轉爐煉鋼得到高釩鋼渣，高釩鋼渣經礦熱爐冶煉得到高釩生鐵。

基本介紹

• 中文名：高釩渣
• 外文名：High vanadium slag
• 性質：一種提釩工藝
• 原料：高釩
• 工具：轉爐煉鋼
• 學科：冶金工程

簡介

釩屬貴重金屬，套用範圍廣，經濟價值高，是一種極為重要的工業原料，可廣泛套用於鋼鐵、化工、航空航天、電子工業、生物和農業領域。釩在自然界中的分布很廣，約占地殼質量的0.02%；但其分布極為分散，常與其它金屬礦共生，所以在開採與加工這些礦石時，釩作為共生產品或副產品予以回收。釩鈦磁鐵礦是釩的主要礦物資源，釩、鐵、鈦共生，一般將其冶煉成鐵水後，再氧化吹煉得到釩渣作為生產釩產品的主要原料。

生產釩渣的過程稱作提釩，目前我國生產釩渣的工廠主要有攀枝花鋼鐵集團股份有限公司和承德新新釩鈦股份有限公司（以下簡稱承鋼），均採用雙聯工藝，即含釩鐵水先進行提釩，然後進一步冶煉成鋼。生產釩渣的工藝都是採用氧氣轉爐提釩工藝，其設備與煉鋼轉爐相同，生產工藝與轉爐煉鋼相似。氧氣轉爐提釩工藝主要是通過供氧，形成釩的氧化物進入渣中。釩是極易氧化的元素，與Si、Mn、V 氧化物分解壓相差不多。供氧後，鐵水中的Mn、Si、Cr、Fe 和少量的C 同時被氧化進入釩渣中，另外，鐵水所帶高爐爐渣、轉爐爐襯的侵蝕剝落等雜質進入釩渣後，都對釩渣的質量造成著影響。

釩渣質量標準

目前評價釩渣質量的主要內容是以化學成分為依據。為了滿足後道工序提取V2O5 的需要，標準中對V2O5 含量越高，CaO、P、SiO2、MFe 等其它元素含量越低的釩渣評級越高。因此，判斷釩渣質量首先是對V2O5 品位進行判定，並按照其它成分的相應含量對釩渣進行評級。

高釩渣工藝

高釩渣是一種提釩工藝，包括經脫硫扒渣的含釩鐵水進入轉爐煉鋼得到高釩鋼渣，高釩鋼渣經礦熱爐冶煉得到高釩生鐵，高釩生鐵吹釩獲得高品位的高釩渣和半鋼，高釩渣水法處理生產V2O5或直接用電弧冶煉40FeV或50FeV的工藝

高釩渣特徵

其特徵在於：高爐含釩鐵水經脫硫扒渣後先進行轉爐煉鋼，生產出鋼水和含V2O52%～10%的高釩鋼渣，然後將高釩鋼渣放入礦熱爐熔融還原冶煉生產出高釩生鐵和還原渣，再將高釩生鐵進行吹釩，獲得高品位的高釩渣和半鋼，最後將高釩渣用濕法處理生產V2O5，或直接用電弧爐冶煉40FeV或50FeV。

影響釩渣質量的因素

1 釩渣結構的影響

就釩渣的結構而言，主要分為含釩物相，粘結相和夾雜項。釩在釩渣中是以三價離子存在於尖晶石中的，尖晶石是釩渣中主要的含釩物相。釩渣中所含元素最多的是鐵和釩，因此可稱之為鐵釩尖晶石，它的熔點在1700℃以上，在提釩過程中首先結晶。鐵橄欖石的熔點為1220℃，是釩渣的主要礦相，在提釩過程中凝固最慢，將尖晶石包裹在它之中，是釩渣的粘結相。另外，以細小彌散的金屬鐵夾雜在釩渣的物相之中或以球滴狀、網狀、片狀等形式夾雜在釩渣中，是釩渣的主要夾雜相。

釩渣結構對下道工序的影響主要表現在釩渣中釩的氧化速度和氧化率，主要取決於釩渣中含釩尖晶石顆粒的大小和矽酸鹽粘結相的多少。含釩尖晶石顆粒越大，破碎後表面積增大越有利於氧化。矽酸鹽粘結相越少，包裹尖晶石程度小，越容易氧化分解破壞其包裹，使尖晶石越易氧化。另外，夾雜的種類和數量對轉化率也有一定的影響。因此，在釩渣結構中，應提高尖晶石含量，努力降低粘結相和夾雜項。

2 釩渣化學成分對質量的影響

釩渣的化學成分是影響後道工序提取時V2O5焙燒率的主要原因之一。從表中可以看出，在化學成分方面影響釩渣質量的主要因素的來源可以大致分為以下四點：

（1）鐵水所攜帶的爐渣；

（2）鐵水中元素的氧化程度；

（3）冷卻劑的純淨度和所含元素的氧化；

（4）吹煉過程的渣鐵分離。

轉爐提釩工藝對釩渣質量的影響

1 轉爐提釩工藝對釩渣結構的影響

在提釩過程中，釩渣的粘度與固態尖晶石相和液態矽酸鹽數量的比值有密切關係。粘稠度最適宜的釩渣，釩尖晶石相數量為55%～65%，此時釩渣中V2O5%含量為14～15%。進一步提高釩渣中的V2O5%，尤其是使釩渣形態為乾狀，會使釩渣中金屬鐵夾雜增加，影響釩渣的質量。同時，在實踐中取樣分析，當釩渣為固態（粒、球狀）時，其吹出物中V2O5%含量高達5%～7%。而當形成粘稠狀釩渣時，其吹出物中V2O5%含量為0.8%～1.3%。而當釩渣中SiO2 含量過多時，由於釩渣中釩尖晶石固相比例較小，使釩渣成液態，易造成釩渣出半鋼過程流失增加。因此，控制好固態尖晶石相和液態矽酸鹽數量的比值，降低夾雜相，從而控制好熔池中釩渣的形狀，使之成為粘稠狀的最佳形態。

2 轉爐提釩工藝對釩渣化學成分的影響

鐵水攜帶的爐渣中成分複雜，主要成分為TiO2、SiO2、Al2O3、CaO、MgO 等，這些雜質隨鐵水進入提釩轉爐後，在提釩過程進入釩渣中，一方面會降低釩渣中的V2O5%，另一方面這些雜質本身對釩渣質量也有一定影響。因此，在鐵水進行提釩前應對鐵水進行撇渣或扒渣。承鋼煉鋼廠採用鐵水線上撇渣處理，即高爐鐵水首先經撇渣包撇渣，然後經流鐵槽進入混鐵爐，由混鐵爐出到鐵水包，再兌入提釩轉爐。撇渣包設有撇渣孔，塊狀高爐渣被撇出，鐵水則通過撇渣孔流入混鐵爐。通過撇渣，入提釩轉爐的高爐渣得到有效降低，從而降低了鐵

提高吹煉過程的渣鐵分離是降低釩渣中金屬鐵的關鍵。保證儘可能高的半剛余碳和足夠的半鋼過熱度是實現渣鐵分離的前提條件。承鋼多年的實踐證明，提釩終點溫度控制在1370℃～1400℃，半鋼碳≥3.7%較好，此時，半鋼過熱度大於150℃。另外，如前面所說，良好的渣狀有利於渣鐵分離，但過稀的渣狀會造成流失增加，因此將渣狀控制在粘稠狀是最佳方案。

總結

轉爐提釩工藝對釩渣的質量有著重要的影響，通過最佳化轉爐提釩工藝控制，在相同的鐵水條件下，能夠有效提高釩渣的質量，為後道工序提取V2O5 創造良好的條件。