钒化工冶金固废资源化清洁利用

3.1 铬泥物理化学性质分析

钒化工流程产生的铬泥Cr和V含量较高，其主要成分见表3。

3.2 技术方案

基于以上分析，在LF合金化过程中加入铬泥球，将铬泥中的V₂O₅和Cr₂O₃还原至钢水中，达到提高V和Cr含量的目的，在生产含钒钢筋产品时替代钒合金增钒，有效降低炼钢成本。将块状、粉状铬泥与添加有机粘结剂及65碳化硅做成球骨架，加工成粒径5~30mm的球状物并烘烤(烘烤后水分≤1%)，加入炼钢工序。钒泥球理化指标见表4。

3.3 铬泥直接合金化工艺生产

精炼过程加入铬泥球进行增钒合金化，平均每100kg铬泥球经还原后可增V0.009%，钒回收率平均为90%，平均每100kg铬泥球增Cr0.005%，回收率达80%。对铸坯质量进行了跟踪检验，结果见表5，可知此工艺对铸坯质量无不良影响。

按轧制规格轧制16直条螺纹钢筋，其性能见表6。可以看出，实验所制钢筋各项性能完全符合HRB400E要求，与常规工艺相比，屈服和抗拉强度均有提高，对钢筋性能提高有一定作用。

4 钒酸铁电硅热法冶炼钒铁技术

钒酸铁泥为提钒过程废水处理工序产生的含钒、铁固废，河钢承钢每年产生钒酸铁2000余吨，夹带V₂O5300余吨。本技术以回收钒酸铁中的钒为目标，将钒酸铁直接用于电硅热法冶炼钒铁(为钒含量为48.00wt%~55.49wt％，铁含量为 41.00wt%~49.00wt%的FeV)中。本研究对钒酸铁进行了成分分析，并对转化过程进行研究和工艺优化^[5,19]。

4.1 钒酸铁成分分析

通过ICP-OES检测湿钒酸铁泥中含约8~12%钒、8~13%铬、约20%铁及其它杂质，成分见表7。

图7为钒酸铁泥的XRD谱，图中未发现钒酸铁，钒酸铁为无定型FeVO₄^[20]，表明钒酸铁泥在较短时间内无法形成晶体。沉钒酸铁过程中调节pH值至2~3，夹带少量的Na₂SO₄，经淋洗可脱除。

4.2 钒酸铁电硅热法冶炼中钒铁基础研究

通过查阅相关热力学手册，计算出不同温度下采用FeSi合金还原V₂O₅和FeVO₄的吉布斯自由能变如图8所示。化学反应方程式如下：

由图8可以看出，温度对各反应标准自由能变的影响不同，反ΔrG^θ均为负值，表明反应在热力学上可发生。用FeVO₄作为冶炼钒铁的原料，反应的ΔrG^θ负值更大，反应热力学趋势更明显，表明采用FeVO₄冶炼钒铁反应更易进行。