A vanádium visszanyerése annak mértéke, hogy a folyamatba bekerülő vanádium mennyi kerül ténylegesen oda, ahol azt akarják. Az acélgyártásban ez a kifejezés általában a ferrovanadium-adalékban lévő vanádium azon részét jelenti, amely az acélba oldódik, nem pedig a salakba. A vasötvözet- és salak{2}}feldolgozó üzletágban ugyanezek a szavak a konverter salakjából vagy ércből kivont vanádium-frakciót jelentik. Mindkét szám százalékban van megadva, és mindkettő érzékeny a működési gyakorlatra, ezért két, ugyanazt az ötvözetet használó üzem több pontnyi hozamról is számolhat.
Ferrovanádium visszanyerése acéllá
A vanádium nagy affinitással rendelkezik az oxigénhez, ezért a szabályozó változó a fürdő oxigénpotenciálja az adagolás pillanatában. Normál üstös gyakorlatban deoxidáció utáni hozzáadással és argonkeveréssel 90-95%-os visszanyerés érhető el. A helyreállítás akkor esik, amikor:
az adagolást akkor végezzük, amikor a fürdő még oxidálódik, például az alumínium- vagy szilícium-deoxidáció befejeződése előtt;
a salak oxidáló vagy magas vas-oxid tartalmú, ami a vanádiumot V2O5 formájában visszaadja a salakba;
az anyagot túl korán adják hozzá, és hosszú ideig ki vannak téve a kemence légkörének;
a finom port kézzel töltik fel, vagy hagyják ráülni a salakra, ahelyett, hogy a felület alá fecskendeznék;
a keverés nem megfelelő, ezért az első salakvágáskor a fel nem oldódott részecskéket a salakba viszik.
A FeV-ként hozzáadott vanádium hozamaként megadva a tipikus növényi értékek körülbelül 85–90% kemenceadaléknál, és körülbelül 92–96% megfelelő keverésű merőkanál adagolásnál. Ezek működési tartományok, nem pedig semmilyen szabvány által rögzített határértékek: az ASTM A102/A102M és a GB/T 4139 az ötvözetet határozza meg, nem a folyamathozamot.
Miért kerül a vanádium a salakba?
A salak nem egyszerűen hulladék egy vanádium-hőben; ez egy párhuzamos vanádium-folyam. A vanádium -tartalmú forró fémből származó oxigénes kemence salak általában 12–20% V2O5-öt, az ötvözött acélból készült elektromos ívkemence salak pedig 2–5% V2O5-öt hordozhat a hulladékkeveréktől és a gyakorlattól függően. A vanádium az oxigénpotenciálnak és a salak bázikusságának megfelelően oszlik meg a fém és a salak között, így ugyanaz a hő több vanádiumot veszít a salaknak, amikor a salak oxidálódik, és kevesebbet, ha erősen redukálódik.
A vanádium visszanyerése salakból és maradványokból
Sós pörkölés és kilúgozás.A szabványos ipari útvonal. A salakot vagy az ércet nátrium-karbonáttal vagy nátrium-kloriddal körülbelül 750–850 fokon megpörkölik, hogy a vanádiumot vízben-oldható nátrium-vanadáttá alakítsák, majd vízzel kilúgozzák. A vanádiumot ammónium-vanadátként kicsapják a kilúgozó folyadékból, és V2O5-té kalcinálják. A takarmányban lévő vanádium növényi visszanyerése jellemzően a 80-90%-os tartományban van, a veszteség pedig a pörkölési konverzió, kilúgozás és csapadék között oszlik meg.
Reduktív visszanyerés salakból ötvözetté.Mivel a salakban lévő vanádium oxidként van jelen, vissza lehet redukálni fémmé. Alumínium vagy kalcium hozzáadása az olvadt salakhoz csökkenti az oxidot, és a vanádium a fémfázisba kerül, ahol ötvöződik a redukáló hordozóval, és lecsapolható. A szilícium és a szén ugyanazt a feladatot képes ellátni magasabb hőmérsékleten.
Elektromos ívkemencés és konverteres kezelés.A salakot elektromos ívkemencében olvasztják meg, vagy egy konverterben kezelik, ahol oxigént fújnak a salak kémiájának eltolódása és vanádium felszabadulása érdekében, a vanádium{0}}hordozó fázist pedig elválasztják, hogy visszatérjenek az acélgyártáshoz. A visszanyert anyagot ezután a vásárolt ferrovanadium helyettesítésére használják.
Maradék és használt katalizátor feldolgozása.Az elhasznált V2O5-alapú katalizátorokat és a vegyiparból származó vanádiumtartalmú maradványokat lúgos vagy savas közegben kilúgozzák, és ugyanarra a kicsapási útvonalra vezetik vissza, amelyet a salak esetében is használtak.
A helyreállítás ellenőrzése és mérése
A megbízható helyreállítási adatok tömegmérlegből származnak, nem egyetlen elemzésből. Mérjük meg és vizsgáljuk meg a feltöltött ötvözetet, mérjük le és vizsgáljuk meg az acélt a csapnál, és vizsgáljuk meg a salakot, majd egyeztetjük a hármat. Az alátámasztó elemzések szokásos gyakorlata az ASTM A370 a kész acél mechanikai tulajdonságainak ellenőrzésére és az ASTM E1019 a szén-, kén-, nitrogén- és oxigénmeghatározásra, ahol magát a vanádiumot általában induktív csatolású plazma- vagy röntgenfluoreszcenciával mérik minősített referenciaanyagokhoz képest. A három áramból legalább kettőt ugyanazon a hőn kell mintát venni, hogy a mérleg egy meghatározott tűréshatáron belül záruljon.
Gyakran Ismételt Kérdések
Q:Mi a ferrovanadium visszanyerése az acélgyártásban?
V: Jellemzően 90–95%, ha az ötvözetet egy deoxidált, jól kevert üstbe adják, és körülbelül 85–90% a kemencében történő adagolásnál, ahol a fürdő és a salak jobban oxidál.
Q:Miért veszít a vanádium a salakba?
V: A vanádium erős affinitást mutat az oxigénhez. Ha a salak oxidálódik vagy magas vas-oxid tartalmú, a vanádium V2O5-ként jelentkezik a salaknak, ahelyett, hogy feloldódna az acélban.
Q:Mennyi V2O5-öt tartalmaz a konverter salak?
V: A vanádium{0}}tartalmú forró fémből előállított alapvető oxigénes kemencesalak jellemzően 12–20% V2O5-öt tartalmaz, ezért inkább vanádiumércként dolgozzák fel, mintsem eldobják.
Q:Hogyan nyerhető vissza a vanádium a salakból?
V: A szokásos ipari módszer a sópörkölés kb. 750-850 fokon nátrium-karbonáttal vagy nátrium-kloriddal, a nátrium-vanadát vízzel történő kilúgozása, az ammónium-vanadát kicsapása és a V2O5-té való kalcinálás. A reduktív visszanyerést ívkemencében vagy konverterben alkalmazzák, ha ötvözött terméket kívánnak.
Q:Milyen visszanyerés várható a salakfeldolgozástól?
V: A takarmányban lévő vanádium körülbelül 80-90%-a valósághű növényi adat, a veszteségek a nem teljes pörkölés, a kilúgozás és a csapadék között oszlanak meg.
Q:Hogyan kell mérni a felépülést?
V: A feltöltött ötvözet, a csapnál lévő acél és a salak tömegegyensúlya alapján, minden egyes áramból mintát veszünk és ugyanazon a hőn vizsgáljuk, és a vanádiumanalízist tanúsított referenciaanyagokkal rögzítjük.