摘要
高钒铁主要用于生产高强度低合金钢和特殊钢等，采用铝热还原或电热还原法生产，但高钒铁冶炼过程中存在炉渣熔点高，粘度大等问题，影响渣金的有效分离，进而影响金属的回收率;同时，冶炼产生大量的炉渣，其中含有一定量的钒氧化物及高达80％左右的氧化铝，目前的研究仅限于回收渣中的钒，综合回收渣中铝及钒的研究尚未见报道。本文针对上述问题，优选出适宜的高钒铁冶炼炉渣，并首次系统研究了高钒铁炉渣中有价金属元素综合回收利用新工艺。 研究了二元系Al2O3-CaO在添加CaF2、 MgO及少量SiO2情况下的初晶温度和电导率。初晶温度实验结果表明:CaF2具有助熔作用，随着CaF2含量的增加，初晶温度不断降低;适量的MgO亦可以起到助熔作用;其中65％Al2O3-30％CaO-5％SiO2系在添加20％CaF2时初晶温度最低为1469℃;78％Al2O3-22％CaO系在添加20％CaF2和7％MgO时初晶温度最低为1497℃;78％Al2O3-22％CaO系在添加5％SiO2、20％CaF2和5％MgO时渣的初晶温度最低为1491℃。电导率实验结果表明:温度越高，电导率越大;在相同温度下，初晶温度越低的熔渣电导率越高;不同渣系在不同温度下的电导率主要集中在0.1～0.6Ω-1·cm-1。综合考虑初晶温度和电导率因素，推荐78％Al2O3-22％CaO中添加20％CaF2，7％MgO的炉渣性质较佳。 炉渣的化学物相组成为Ca2Al3O6F、Ca2AlF7、CaAl4O7、 CaAl2O4、 MgAl2O4、Al2Ca3(SiO4)3、 Al2(SiF6)3等。 首次系统研究了综合回收高钒铁炉渣中钒和氧化铝的工艺技术条件，确定了钠盐焙烧一熟料浸出一加沉钒剂FY分离钒铝一沉钒渣三级逆流浸出提钒的工艺流程。实验结果表明: 焙烧浸出最佳工艺条件:按钠盐理论配入量的80％配料，焙烧温度900℃，焙烧时间2小时，浸出温度95℃，浸出时间2小时，浸出L/S=4.0。Na2O回收率达到99％，V和Al2O3的回收率分别达71％和73％。 开发了新型沉钒剂FY，最佳沉钒条件:沉钒剂FY加入量30g/L，反应时间2小时，反应温度100℃。溶液中97％的V转为沉淀;同时，94％的SiO2被脱除。 实验确定了三级逆流浸出沉钒渣中钒的工艺路线，实验结果表明沉钒渣中的钒浸出率达到98％，SiO2几乎不溶解进入溶液，得到的溶液中含V2O5约16g/L。最佳工艺条件:浸钒溶液的配制方式20g/L的Na2CO3和10g/L的NaOH，浸出温度为95℃，浸出时间:一级浸出1小时，二级浸出1.5小时，三级浸出2小时，浸出L/S=3。 在最佳工艺条件下，得到了合格的氢氧化铝和多钒酸铵产品，整个工艺流程稳定可行，钒和氧化铝总回收率分别为70％和66％。通过成本估算，高钒铁炉渣综合回收有价金属元素工艺可以获得较好的经济效益，处理一吨炉渣可获益约1400元。
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