硫酸钠对焙烧过程影响的探究

杨雪峰 杨晓松 罗超

摘要：本实验对钠化焙烧—水浸提钒工艺中使用不同硫酸钠含量下对焙烧过程的转化率、尾渣指标影响进行探究。本次实验结果表明焙烧添加剂中硫酸钠含量越高时，对焙烧过程中转化率、尾渣指标影响越明显。

关键词：钠化焙烧；回转窑；硫酸钠；尾渣

0 前言

目前工业硫酸钠外卖价格比较便宜，利润空间有限，为降低生产成本，待进一步实验论证后，可以尝试用硫酸钠替代部分碳酸钠作为焙烧过程的添加剂。

1 实验

1.1 原料与试剂

本实验主要采用成渝钒钛科技有限公司炼钢产自产的钒渣，尾渣，外购碱，工业级硫酸钠，马弗炉，烧杯，玻璃棒、铁桶、铁板等，钒渣成分见表1。

表1 成渝科技有限公司钒钛炼钢厂钒渣主要成分

主要成分	V205	CaO	SiO2	MFe
品位（%）	16.37	2.42	13.62	16.8

1.2实验原理

本次实验是将钒渣在氧化气氛下加热，使钒渣物相氧化分解，再将分解出来的相关氧化物氧化后与硫酸钠等钠盐反应生成水溶性的钒酸钠的过程。钠化焙烧过程典型的反应如下：

2NaCl + O2 + H2O + V2O5 = 2NaVO3 + 2HCl

2NaCl + V2O5 + H2O = 2NaVO3 + 2HCl

2NaCl + 1.5O2 + V2O3 = 2NaVO3 + Cl2

Na2CO3 + V2O3 + O2 = 2NaVO3 + CO2

Na2SO4 + V2O3 + 1/2O2 = 2NaVO3 + SO2

用Na2SO4焙烧[1]，温度须在900~1000℃，焙烧过程中，矿石中的硅和石灰石是主要的不利成份。硅易使之形成低熔点的钠铁硅酸盐，如Fe2O3 - Na2O – 4SiO2，它在较高温度下，在碱的参与下，与钒的氧化物形成不溶于水的固溶体。

1.3实验过程及目的

将选铁、磨细后的精渣与自产尾渣、硫酸钠和添加剂进行混料[2]，每次取50g的混合料放入三个坩埚，并于820℃条件下在马弗炉中焙烧4h。五组实验样见表2

表2 实验对照组

	硫酸钠含量	混合料TV
第一组	0%	6%
第二组	20%	6%
第三组	40%	6%
第四组	80%	6%
第五组	100%	6%

通过对混合料中硫酸钠的含量不同进行焙烧实验，控制每个实验小组中硫酸钠的含量来对比每组实验样品中的熟料转化率、尾渣全钒等指标，判断不同含量的硫酸钠[3]对焙烧过程的影响程度。

2 实验结果及讨论

2.1不同硫酸钠含量对熟料转化率的影响

实验条件：取6组磨细后的熟料进行分析，分析每组实验样品的TV,SV，并得到每组样品的转化率，分析结果见图1。

图1 不同硫酸钠含量下熟料的转化率

从图1的实验结果中可以明显看出：该组实验说明：混合料添加剂中硫酸钠含量对转化率的影响并不是线性关系，当混合料添加剂中硫酸钠含量为20%左右时，对焙烧过程整体的转化率指标较好。

2.2不同硫酸钠含量对尾渣TV的影响

实验条件：将6组实验样品磨细后，分别使用100℃的蒸馏水对其进行洗涤，重复三次，洗涤后放入烘箱中烘烤2小时，蒸发其多余的水分，把烘干后的尾渣进行分析，得到如图2所示的实验结果：

图2 不同硫酸钠含量下尾渣TV的含量

从图2的实验结果中可以明显看出：在混合料添加剂中硫酸钠含量为20%时，尾渣的指标最好，为0.94%。

3 结论

1、通过实验证明，在混合料添加剂中硫酸钠含量为：20%时，熟料TV的转化率最高，尾渣TV最低。

2、通过对比混合料添加剂中硫酸铵不同含量时，熟料转化率、尾渣TV的数据，并不是使用硫酸钠的含量越高，对焙烧整体氧化氛围[4]效果越好。其一是此次实验选用的硫酸钠样品为蒸发浓缩系统的产品，虽然能达到国家级的工业硫酸钠标准，但由于其中含有提钒废水中的杂质浓缩富集的影响，该部分杂质对氧化过程有一定的副作用。

参考文献

[1] 廖世明,牟冬.钒渣熔态选择还原的研究[J].铁合金,1985(03):1-7+44.

[2] 陈东辉,杨树德.钒渣化学形成理论研究[J].河北冶金,1993(05):32-40.

[3] 陈东辉,杨树德.钒渣化学形成理论研究[J].河北冶金,1993(05):32-40.

[4] 宁华,周晓源,白桦.利用炼钢钒渣生产片钒的工艺设计[J].稀有金属与硬质合金,2009,37(01):23-26+31.