钒材料制备原理及主要工艺.docVIP

PAGE 34 PAGE PAGE 4 钒材料制备原理及主要工艺 5.1 钒渣 5.1.1 钒渣的生产原理 世界上钒铁磁铁矿冶炼，主要是用回转窑-电炉或用高炉，冶炼出含钒铁水。含钒铁水提钒的主要任务有三：一是把含钒铁水吹炼成高含碳量的满足下一步炼钢的要求的半钢；二是最大限度地把铁水中的钒氧化进入钒渣；三是通过提钒得到适合于下一步提取V2O5要求的钒渣。 5.1.1.1铁水提钒过程的主要反应 铁水中元素氧化的图 吹钒过程是氧气流与金属熔体表面相互作用的过程，铁水中铁、钒、碳、硅、锰、钛、磷、硫等元素的氧化反应过程，这些元素的氧化反应进行的速度取决于铁水本身的化学成分、吹钒时的热力学和动力学条件。 气-液相间的氧化反应可用通式表示为： m/n[Me]+1/2{O2}=1/n(MemOn) 式中 [Me]─为铁水中的组元； {O2}─为气相中的氧气； (MemOn)─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。 反应能力的大小取决于铁水组分与氧的化学亲合力，通常称之为标准生成自由能。值越负，氧化反应越容易进行。许多资料提供了氧化物的标准生成自由能与温度的方程式。表5-1和表5-2中列出了一些元素反应的标准生成自由能和某些元素在铁液中的标准溶解自由能-T的关系式=A+BT中的A、B数值。 表5-1 某些反应的=A+BT关系式 反应 A J·mol-1 B J·mol-1·K-1 误差 ±kJ 温度范围 ℃ C(S)=C(g) 713500 -155.48 4 1750-3800 C(S)+0.5O2=CO(g) -114400 -85.77 0.4 500-2000 Cr(S)+1.5O2=CrO3(s) -580500 259.2 25-187熔点 Cr(S)+1.5O2=CrO3(l) -546600 185.8 187-727 Cr(S)+O2=CrO2(s) -587900 170.3 25-1387 2Cr(S)+1.5O2=Cr2O3(s) -1110140 247.32 0.8 900-1650 2Cr(S)+1.5O2=Cr2O3(s) -1092440 237.94 1500-1650 3Cr(S)+2O2=Cr3O4(s) -1355200 264.64 0.8 1650-1665熔点 Cr(S)+0.5O2=CrO(l) -334220 63.81 0.8 1665-1750 Fe(s)=Fe(l) 13800 -7.61 0.8 1536熔点 Fe(l)=Fe(g) 363600 -116.23 1.2 1536-2862沸点 Fe(S)+0.5O2=FeO(S) -264000 64.59 0.8 25-1377 Fe(l)+0.5O2=FeO(l) -256060 53.68 2 1377-2000 3Fe(S)+2O2=Fe3O4(S) -1103120 307.38 2 25-1597熔点 2Fe(S)+1.5O2=Fe2O3(S) -815023 251.02 2 25-1462 Fe(S)+0.5O2+V2O3(S)=FeO.V2O3(S) -288700 62.34 1.2 750-1536 Fe(l)+0.5O2+V2O3(S)=FeO·V2O3(S) -301250 70.0 1.2 1536-1700 Mn(S)=Mn(l) 12130 -7.95 1244熔点 Mn(l)=Mn(g) 235800 -101.17 4 1244-2062沸点 Mn(S)+0.5O2=MnO(S) -385360 73.75 25-1227 3Mn(S)+2O2=Mn3O4(S) -1381640 334.67 25-1227 2Mn(S)+1.5O2=Mn2O3(S) -956400 251.71 25-1227 Mn(S)+O2=MnO2(S) -519700 180.83 25-727 P(S，白)=P(l) 657 -2.05 0 44熔点 P(S，红)=0.25P4(g) 32130 -45.65 1.2 25-431 2P2(g)=P4(g) 217150 -139.0 2 25-1700 0.5P2(g)+0.5O2=PO(g) -77800 -11.59 25-1700 0.5P2(g)+O2=PO2(g) -385800 60.25 25-1700 2P2(g)+5O2=P4O10(g) -3156000 1010.9 358-1700 S(S)=S(l) 1715 -4.44 0 115熔点 S(l)=0.5S2(g) 58600 -68.28 2 115-445沸点 S2(