钒基多元合金制备中钒收得率及氮钒比的影响因素

为进一步提升钒基多元合金在炼钢过程中的细晶强化作用，研究了干法造粒对原料粒度的影响，以及不同粒度的V₂O₃及高温反应对钒基多元合金制备过程中N/V及钒收得率的影响。结果表明：采用大颗粒偏钒酸铵有助于获得大颗粒、高密度的V₂O₃,同时采用干法造粒后，V₂O₃颗粒的直径高于30.76μm占比在50%以上，使用其制备钒基多元合金钒收得率可提高5%。采用大粒度的V₂O₃为原料，在配碳系数0.29,碳化温度1 450℃,氮化温度1 400℃,氮气流量300 m³/h时，得到的钒基多元合金N/V比达到最高值0.225,同时发现在混合料中加入铁元素有助于改善合金质量，有利于炼钢生产。     

钛、钨氧化物碳热还原-碳化的热力学和热分析

为了研究采用TiO₂、WO_2.72和炭黑粉末为原料,在惰性气氛下通过碳热还原-碳化制备(Ti,W)C固溶体的过程机理,采用HSC Chemistry热力学分析软件、热重和差示扫描量热分析方法,对物相的演变过程进行分析。结果表明,因球磨导致原料反应活性升高、气-固反应共存等,实际的反应起始温度低于热力学计算值。随温度升高,TiO₂和WO_2.72分别按TiO₂→Ti₄O₇→Ti₃O₅→Ti2O₃→TiO→TiC和WO_2.72→WO₂→W→W₂C→WC的转变顺序被还原并碳化。为了加速反应的动力学进程,通过碳热还原-碳化制备(Ti,W)C固溶体的最终温度应在1400℃以上。     

还原工艺对V2O3产品中TV的影响研究

对采用工业煤气还原多钒酸铵（APV）制取V₂O₃工艺及相关参数进行了研究,得到了合格的V₂O₃产品。试验表明:APV在还原温度700～750℃、保温时间10～15min的条件下能够得到TV≥63%的V₂O₃产品,还原温度>750℃、还原时间15min条件下,能够得到TV>65%的V₂O₃产品。通过对温度和时间的控制,可以得到较高品位的V₂O₃产品（TV>66%）。在实际生产中,可以通过对还原温度、还原时间的控制,得到不同TV含量的V₂O₃产品,以满足钒铁冶炼和氮化钒生产对V₂O₃产品中TV的不同要求。     

钒渣钙化酸浸液制备高纯V2O5的工艺研究

钒电解液是钒电池储能系统的关键材料,钒电解液中Mn,Cr,Ti等杂质元素含量对钒电池性能影响很大。高纯V₂O₅作为钒电解液的重要原料,主要从钒渣钠化焙烧-水浸或者钙化焙烧-酸浸两种工艺获得。本文选取钙化焙烧-酸浸含钒浸出液进行研究,针对其中Mn,Cr,Ti等杂质离子的除杂,形成浸出液水解沉钒—碱溶和净化—铵盐沉钒—煅烧的工艺流程,制备高纯V₂O₅。确定优化的钒浸出液水解沉钒制备粗V₂O₅条件为:反应时间为2.0 h,反应pH值为2.2,反应温度为80℃;将获得的粗V₂O₅进行碱溶二次净化,在优化条件为:NaOH浓度为1%,碱溶终点pH值为8.0,加入阴离子型絮凝剂,温度为60℃时,Mn,Cr,Ti等杂质均得到进一步去除;以经过二次净化后的钒浸出液为原料,在条件为反应时间为60 min,pH值为2.0,温度为90℃,加铵系数(K)为1.2时制备多钒酸铵,再得到高纯V₂O₅,Mn,Cr,Ti等杂质离子都得到了有效去除。     

氨气还原氮化五氧化二钒制备V(N,O) 粉体与机理研究

通过氨气还原五氧化二钒（V₂O₅），在773~873 K下成功地制备V（O, N）粉体.利用X射线衍射（XRD），场发射扫描电子显微镜（FE-SEM），热重力分析（TGA），X射线光电子能谱（XPS），化学分析和比表面积（BET）等材料表征方法，分析了V₂O₅还原成V（O, N）过程中的物相和形貌演变.根据XRD，XPS和化学分析结果，最终产物应为V（O, N）；钒源的物相转变顺序依次为:V₂O₅→VO₂→V₄O₇→V₂O₃→V（O, N）.另外，还研究了氨还原过程中的形态演变，发现除了VN颗粒看上去似乎是由无数个小的VN晶粒组成外，VN颗粒的尺寸和形状与V₂O₅几乎保持相同.      

低共熔溶剂中直接电解还原V2O5制备VO2的研究

利用氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂(ChCl-EG DES)无毒、价廉、性质稳定且合成工艺简单的特性,以其为电解质,模压成型的多孔五氧化二钒(V₂O₅)块体为阴极,石墨片为阳极,在搅拌速率300 r·min^-1,温度80℃,槽电压2.8 V条件下直接电解还原V₂O₅块体制得二氧化钒(VO₂)。采用循环伏安曲线测试方法探讨了直接还原V₂O₅的电化学行为,通过X射线衍射(XRD)与扫描电镜(SEM)检测分别研究了槽电压对产物物相和形貌的影响规律,并探讨了V₂O₅直接电解还原的过程。循环伏安分析结果表明,80℃下在ChCl-EG DES中填入铂微孔电极的V₂O₅粉末能够被还原为VO₂;在2.4～2.8 V范围内,随着槽电压的不断升高,阴极反应速率明显加快,V₂O₅块体被逐...     

用三氧化二钒制取氮化钒试验研究

对三氧化二钒用碳还原氮化制备氮化钒的反应过程进行了热力学与动力学条件分析,在此基础上,对承钢公司氮化钒车间制成的球团料进试验,研究了三氧化二钒用碳热还原氮化温度和时间的关系,并确定了最佳的反应温度和时间,为生产提供理论指导。     

含铁氰渣磁化焙烧回收铁精矿

以铁含量为35%的氰渣为研究对象,研究了焙烧温度、焙烧时间及碳氧比对煤基磁化焙烧过程的影响,并采用化学分析、XRD、SEM、热重分析等分析手段对含铁氧化物的转变过程进行表征。随着焙烧温度的提高,铁氧化物的物相转变过程为Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO。随着磁化焙烧焙烧时间的延长,尾渣中的Fe₂O₃首先被C还原为Fe₃O₄,还原得到的Fe₃O₄可被空气中的O₂重新氧化为Fe₂O₃。碳氧比较低时,磁化率接近2.33;当碳氧比超过3时,过量的煤与尾渣混合,Fe₂O₃还原反应不完全;在焙烧温度645℃、焙烧时间45 min、碳氧比3的优化焙烧条件下,得到焙烧矿的磁化率为2.34。     

钒化合物作为钒电池电极材料的稳定性及电化学行为研究

钒化合物具有较好电化学活性,有望用于提升钒电池电极电化学活性,但目前对于钒化合物在电解液中的稳定性及电化学行为的研究有待开展。因此,本文利用E-pH图、开路电位法、循环伏安法等方法,研究了V₂O₅、VO₂、V₂O₃、NaV₂O₅、VN等钒化合物在酸性电解液中的稳定性及电化学行为。在稳定性方面,结合钒化合物的E-pH图、溶解试验以及开路电位分析,VO₂、NaV₂O₅在钒电池电解液中不稳定,会发生快速溶解;V₂O₅在钒电池电解液中相对稳定,会发生缓慢溶解;V₂O₃和VN在钒电池电解液中较稳定,仅发生少量溶解。在电化学行为方面,结合钒化合物在2.0 mol·L^-1 H₂SO₄、0.1 mol·L^-1 V...     

转炉提钒终点钒的分配行为

运用共存理论建立了钒渣活度计算模型,分析了钒渣成分和温度对渣中FeO、V₂O₃活度及活度系数的影响;通过实验和理论计算,分析了转炉提钒终点钒渣成分和温度对钒在渣和半钢间分配行为的影响.结果表明,渣中FeO的活度和活度系数随MnO和FeO含量的增加而增加,随V₂O₃、SiO₂和TiO₂含量的增加而减小,其值分别在10-1和100的数量级上,而渣中V₂O₃的活度及活度系数在同样条件下的变化与FeO相反,其值分别在10-2和10-1的数量级上;半钢V的质量分数一般在0.02%~0.06%之间,随温度以及渣中V₂O₃、TiO₂和SiO₂含量升高而升高,随FeO含量降低而升高;V在渣金间的分配比为100~500,随温度和渣中TiO₂、SiO₂含量升高而降低,随FeO含量升高而升高;存在一个临界V₂O₃含量使得V在渣金间的分配比达到最大,该值的理论计算结果为23.77%,实验结果在15%~20%.      

波长色散X射线荧光光谱法测定五氧化二钒中主次组分

采用熔融法制备试样,以混合熔剂(m_Li2B4O7∶m_LiBO2=67∶33)做熔剂,同样品放入铂-黄金坩埚中熔融成玻璃片,其中加入硝酸铵作为氧化剂可避免砷在熔融过程中的损失。通过熔融条件对比试验确定了熔剂稀释比为1∶13,熔融温度为950 ℃。以五氧化二钒高纯试剂作为基体,加入标准物质,制备标准融片并绘制五氧化二钒、铁、磷、硅、砷、氧化钾、氧化钠主次成分的校准曲线,建立了X射线荧光光谱法(XRF)测定五氧化二钒中主次成分的方法。结果表明,铁、磷、硅、砷、氧化钾、氧化钠次量成分的检出限分别为200、100、100、100、100、100 μg/g,相对标准偏差(RSD)均小于0.2%。对五氧化二钒实际样品进行分析,实验方法的测定结果与目前行业标准所用方法的测定结果具有良好的一致性。     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钒钛磁铁矿中氧化锰、磷、铜、五氧化二钒、二氧化钛、氧化钙和氧化镁

研究了电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）同时测定钒钛磁铁矿中MnO、P、Cu、V₂O₅、TiO₂、CaO、MgO的条件并建立了测定方法。采用HCl、HNO₃、HF、HClO₄溶解钒钛磁铁矿试样,通过采用基体匹配法消除基体效应,选择合适的光谱线作为分析线并采用谱线背景扣除法消除谱线干扰。实验结果表明钒钛磁铁矿中的MnO、P、Cu 、V₂O₅、TiO₂、CaO、MgO在一定浓度范围内与强度具有良好的线性关系,相关系数在0.999以上。将本方法用于测定标准样品GBW07226,测得结果与认定值相符,相对标准偏差（RSD）为0.56%(Cu)～10.6%(P),加标回收率在95%~107%之间。     

熔融制样-X射线荧光光谱法测定钒钛渣中10种组分

钒钛渣富含钒、钛等有益元素,具有较高综合利用价值,其化学成分的测定一般采用化学分析法,操作步骤繁琐、化学试剂用量大、分析周期长。实验以四硼酸锂-碳酸锂为熔剂,稀释比1∶20,碘化钾为脱模剂,在700℃预氧化20min,在1100℃熔融22min,制得透明的熔片。使用钒渣、钒钛高炉渣、转炉渣等标准样品及钒尾渣、钒铁炉渣、铁矿石等湿法定值的生产样品,组成测定样品浓度和梯度相匹配的系列校准样品,拓展了校准曲线含量范围,建立了熔融制样-X射线荧光光谱法(XRF)测定钒渣、钒钛高炉渣、钒铁炉渣、钒尾渣中TFe、SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、MnO、V₂O₅、TiO₂、Cr₂O₃、P的快速检测方法,解决了每种钒钛渣都要建立一套分析方法,不能同时测定多种类型钒钛渣的问题。对钒钛渣样品进行精密度考察,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=10)均小于7%;采用实验方法对钒钛渣标准样品进行分析,测定结果与认定值相符,能满足钒钛渣中各成分的检测要求。     

60 t LD出钢包中V2O5自还原直接合金化冶炼钒钢SG45的工业试验

中碳钒钢SG45(/%:0.42~0.50C、0.17~0.27Si、0.50~0.80Mn、≤0.035P、≤0.035S、0.06~0.10V)的生产流程为60 t LD-LF-VD-CC工艺。在转炉出钢过程将钢芯铝-合金(锰铁、硅锰等)-五氧化二钒自还原团块(/%:26.90V₂O₅粉,33.51硅铁粉,16.74石灰粉,22.85萤石粉)-预熔渣(/%:50~53CaO、41~46Al₂O₃、≤4SiO₂、≤4MgO)加至钢包进行钒的直接合金化工业试验。3炉试验结果表明,钒的平均收得率为95.13%,钢材洁净度和冶金质量良好。     

偏钒酸铵一步法制备氮化钒研究

在热力学计算基础上,通过热重—差热试验的分析,对偏钒酸铵碳热还原制备氮化钒的过程进行了探索,研究了原料配碳比和反应温度对产物物相和成分的影响。结果表明,配碳比为理论碳比时氮化产物氮含量最高,碳含量随着配碳比增加而升高。一步法制备氮化钒的过程是钒氧化物的碳热还原和氮化同时进行的耦合反应。     

印尼典型海砂矿的工艺矿物学及固态还原特性

以经典工艺矿物学研究方法为基础,结合化学物相分析、矿物解离分析(MLA)、X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜-X射线能谱仪(SEM-EDS)等手段对印尼典型海砂矿的矿物学及其固态还原特征进行了系统研究。结果表明:印尼海砂矿的矿物组成主要为钛磁铁矿、次为少量假象赤铁矿、赤铁矿、钛铁矿以及辉石等。绝大部分钛磁铁矿呈致密单体或铁的富连生体产出,偶有由固熔体分离析出形成的微细钛铁矿片晶。赋存于钛磁铁矿中的铁占总铁的89.79%、钛为85.42%、钒则高达97.97%。海砂矿在C/Fe摩尔比1.2、温度1300 ℃条件下还原60 min可较好实现金属化。其还原历程遵循:Fe_2.75Ti_0.25O₄ → FeTiO₃, (Fe, Mg)Ti₂O₅ → (Fe, Mg)Ti₂O₅ → Fe,稳定的黑钛石相是影响金属化程度的主要因素。经固态还原处理Fe元素最终富集于金属相,V、Ti则赋存于渣中富钛相,为后续的分离提取创造了有利条件。