Відновлення ванадію — це міра того, скільки ванадію, який надходить у процес, фактично потрапляє в потрібне місце. У виробництві сталі цей термін зазвичай означає частку ванадію в додаванні ферованадію, яка розчиняється в сталі, а не потрапляє в шлак. У сфері переробки-феросплавів і шлаків ті самі слова означають частку ванадію, видобуту з конвертерного шлаку або руди. Обидва числа вказані у відсотках, і обидва чутливі до практики експлуатації, тому два заводи, що використовують той самий сплав, можуть повідомити про врожайність на кілька балів.
Відновлення ферованадію в сталь
Ванадій має високу спорідненість до кисню, тому контрольною змінною є кисневий потенціал ванни в момент додавання. У звичайній ковшовій практиці з додаванням після розкислення та перемішуванням аргону можна досягти вилучення 90–95%. Одужання падає, коли:
додавання здійснюється під час окислення ванни, наприклад, до завершення розкислення алюмінію або кремнію;
шлак окислюється або має високий вміст оксиду заліза, який повертає ванадій у шлак у вигляді V2O5;
матеріал додається занадто рано і тривалий час знаходиться в атмосфері печі;
дрібний порошок засипають вручну або залишають на шлаку, а не вводять під поверхню;
перемішування є недостатнім, тому нерозчинені частинки переносяться в шлак з першим шлаковим розрізом.
Типові заводські цифри, зазначені як вихід доданого ванадію як FeV, становлять приблизно 85–90% для додавання в піч і приблизно 92–96% для додавання в ковш з належним перемішуванням. Це робочі діапазони, а не обмеження, встановлені будь-яким стандартом: ASTM A102/A102M і GB/T 4139 визначають сплав, а не вихід процесу.
Чому ванадій потрапляє в шлак
Шлак - це не просто відходи в ванадієвому нагріванні; це паралельний потік ванадію. Основний кисневий шлак із ванадій-вмісного гарячого металу зазвичай містить 12–20% V2O5, а шлак електродугових печей із плаву легованої сталі може містити 2–5% V2O5 залежно від суміші брухту та практики. Ванадій розподіляється між металом і шлаком відповідно до потенціалу кисню та основності шлаку, тому те саме тепло втрачатиме більше ванадію в шлак, коли шлак окислюється, і менше, коли він сильно відновлюється.
Видалення ванадію зі шлаків і залишків
Випал і вилуговування солі.Стандартний промисловий маршрут. Шлак або руду обсмажують із карбонатом натрію або хлоридом натрію при температурі приблизно 750–850 градусів, щоб перетворити ванадій у водо-розчинний ванадат натрію, а потім вилуговують водою. Ванадій осаджують із розчину вилуговування як ванадат амонію та прожарюють до V2O5. Відновлення рослинами ванадію в кормах зазвичай знаходиться в діапазоні 80–90%, із втратами, розподіленими через конверсію обсмажування, вилуговування та осадження.
Відновне відновлення зі шлаку в сплав.Оскільки ванадій у шлаку присутній у вигляді оксиду, його можна відновити назад до металу. Додавання алюмінію або кальцію до розплавленого шлаку відновлює оксид, а ванадій переходить у металеву фазу, де він сплавляється з носієм відновника та може бути вилучений. Силіцій і вуглець можуть виконувати ті самі функції при вищій температурі.
Електродугова піч і конвертерна обробка.Шлак розплавляється в електродуговій печі або обробляється в конвертері, де вдувається кисень, щоб змінити хімічний склад шлаку та вивільнити ванадій, а фазу, що містить ванадій-, відокремлюють для повернення на шлях виробництва сталі. Відновлений матеріал потім використовується як замінник придбаного ферованадію.
Переробка залишків і відпрацьованого каталізатора.Відпрацьовані каталізатори на основі V2O5- і залишки, що містять ванадій, з хімічної промисловості вилуговуються в лужному або кислотному середовищі та повертаються на той самий шлях осадження, який використовується для шлаку.
Контроль та вимірювання відновлення
Надійні показники відновлення отримані з балансу маси, а не з одного аналізу. Зважте та проаналізуйте завантажений сплав, зважте та проаналізуйте сталь у крані та проаналізуйте шлак, потім звірте ці три. Стандартна практика для допоміжних аналізів включає ASTM A370 для перевірки механічних властивостей готової сталі та ASTM E1019 для визначення вмісту вуглецю, сірки, азоту та кисню, причому сам ванадій зазвичай вимірюється за допомогою індуктивно зв’язаної плазми або рентгенівської флуоресценції проти сертифікованих стандартних матеріалів. Принаймні два з трьох потоків повинні бути відібрані при одному нагріванні, щоб баланс був закритий у межах визначеного допуску.
Часті запитання
Q:Що таке відновлення ферованадію при виробництві сталі?
Відповідь: зазвичай 90–95%, коли сплав додають у розкислений, добре-перемішаний ківш, і приблизно 85–90% для додавання в піч, де ванна та шлак є більш окислювальними.
Q:Чому ванадій втрачається в шлак?
A: Ванадій має сильну спорідненість до кисню. Коли шлак окислюється або має високий вміст оксиду заліза, ванадій потрапляє в шлак як V2O5 замість того, щоб розчинятися в сталі.
Q:Скільки V2O5 містить конвертерний шлак?
A: Основний шлак кисневої печі, вироблений із ванадій-місного чагарника, зазвичай містить 12–20% V2O5, тому його переробляють як ванадієву руду, а не викидають.
Q:Як виділяють ванадій із шлаку?
В: Звичайним промисловим шляхом є випалювання солі при температурі приблизно 750–850 градусів з карбонатом натрію або хлоридом натрію, вилуговування водою ванадату натрію, осадження ванадату амонію та прожарювання до V2O5. Відновне відновлення в дуговій печі або конвертері використовується там, де потрібен сплав.
Q:Яке відновлення очікується від переробки шлаку?
Відповідь: Приблизно 80–90% ванадію в кормах є реалістичною цифрою заводу, з втратами, розподіленими між неповним обсмажуванням, вилуговуванням та опадами.
Q:Як слід вимірювати відновлення?
Відповідь: за балансом маси завантаженого сплаву, сталі в крані та шлаку, з кожним потоком, відібраним і дослідженим при однаковому нагріванні та аналізі ванадію в дужках із сертифікованими стандартними матеріалами.