钒湿法冶金的前处理

湿法提钒的生产过程是从钒渣开始的。根据目前世界钒资源的状况，钒渣主要有三个来源。

一、钒钛磁铁矿

钒钛磁铁矿是目前的主要钒资源。以南非的马坡奇（Mapoch）矿为例，矿石含1.51%～1.70%的五氧化二钒。

（一）电炉摇包法

首先在回转窑内1000℃下用煤预还原；然后在电弧炉内进一步还原得含钒生铁（V₂O₅1.4%，TiO₂30%），最后在摇包中用氧吹炼，使钒进入渣中。钒渣中的钒是以FeO·V₂O₃存在，非水溶性（约含V₂O₅25%）。世界上约一半的钒用此法生产（南非），另有约1／4则产自俄罗斯（钒渣含V₂O₅约12%～18%）。

（二）雾化提钒法

此法是将高炉炼出的含钒生铁在雾化炉（见图1）中用压缩空气将铁水雾化成细小的液滴，使铁水中的钒充分被氧化，而碳则只有少量被氧化，称为脱钒保碳。吹钒后的生铁称为半钢，进入转炉进一步吹炼为碳钢，得到的钒渣是含钒可高达20%的V₂O₅（但铁含量较高，不但影响质量，也使成本提高）。1979年我国攀钢从铁水到钒渣，钒的回收率达76.55%，但尚未达到目前世界的最高水平（前苏联下塔吉克为82.4%，南非为91.6%）。1979年雾化钒渣发的成分如表1所示。                

                            表1  1979年攀钢雾化钒渣成分                       （%）

图1  改建后的攀钢2号雾化炉

1－铁水罐；2－中间罐；3－雾化器；4－烟道

5－雾化室；6－副烟道；7－出钢槽

8－半钢罐；9－烟罩

（三）转炉提钒法

为了解决雾化提钒铁损高，回收率低的问题，攀钢在1995年改用转炉提钒代替雾化提钒。头两年已初见成效，但还不够理想。经进一步优化、完善，1998年取得突破性进展，技术指标全面提高，2000年结果更趋于稳定。

从雾化提钒到转炉提钒，核心目标都是“脱钒保碳”。为了在攻克这一难点的同时取得优良的效果，增加了多项技术措施，其中包括：铁水撇渣、留渣操作、SiO₂调渣、专用氧枪、“铁块＋复合球＋铁矿石”作提钒冷却剂、挡渣出半钢、优化提钒的温度和冷却制度以及用镁炭综合砌炉等。到2000年攀钢转炉提钒的技术指标与雾化提钒相比有了明显的提高，并接近国际先进水平。具体指标如表2所示。

表2  我国转炉提钒技术指标与国际先进水平比较

从表2数据可以看出，现在攀钢转炉提钒的主要技术指标：半钢含钒、钒氧化率、钒回收率以及半钢收率等均已达到世界先进水平，而炉龄则较俄罗斯下塔吉克延长一倍。

从今后发展开看，熔剂中加碳酸钠以及采用顶、底复合吹炼技术，将会使攀钢转炉提钒的水平进一步提高。

（四）含钒钢渣法

此法是将含钒铁水在转炉中炼钢时，钒作为杂质转入渣中，得到的是高钙钒渣。渣中的氧化钙高达45%～60%。目前研究成功的方法之一是加碱进行氧化钠焙烧，然后水浸提钒，再水解沉钒。焙烧的条件为：

（五）钠化钒渣法

是将纯碱直接加入高炉铁水中进行吹炼，使钒进入渣相，同时亦有利于脱除铁水中的硫、磷、硅。钠化吹钒后的半钢含硫、磷很低，可进一步作无渣或少渣炼钢而得优质钢。生成的钠化钒渣可进行一步水浸、碳酸化浸取、回收NaHCO₃及V₂O₅。铁水钠化试验装置的脱钒率可达80%～90%，脱磷率大于75%，脱硫率大于70%，钠化渣中钒的转浸率95%～99%。

二、钒、铅、锌矿

产于纳米比亚的钒、铅、锌矿，先经浮选，得到钒、铅、锌矿精矿。由于所含钒、铅、锌矿物是非水溶的，需采用酸浸。另一种办法是在处理钒、铅、锌矿时加入纯碱的同时，加碳还原，使锌蒸发，铅则熔化为铅水，而钒则转入渣相，成为水溶性钒。

三、由炼油残渣及锅炉烟灰中提取钒

石油中的钒虽然含量低，但其总量很大，已构成钒的重要来源之一。有代表性的为委内瑞拉及俄罗斯的石油，其燃油锅炉的烟灰及炼油厂的残渣，作为副产品，含钒可高达40%V₂O₅。委内瑞拉的奥论诺克（Orinoco）产出的沥青质油，目前采用加硝酸镁用水雾化的方法燃烧发电，产出的烟灰所含的钒已达到钒钛磁铁矿所产钒渣中含钒的水平。

四、其他来源

钒的其他来源有含钒铀矿、铝钒图中的钒、含钒页岩以及从催化剂中回收的钒。在钒的生产中除含钒铀矿外，其他均不占重要位置。