钒钛磁铁矿提钒工艺技术分析（3）
5. 钒渣提纯钒工艺
目前，由钒渣提取钒的工艺主要有钠化焙烧和钙化焙烧两种工艺。
5.1 钠化焙烧提钒
钒渣中V2O5含量大约是10%~25%，对于从钒渣中提取V2O5的研究有很多，目前最为成熟的技术是钠化焙烧。其基本原理是：添加苏打或食盐，然后焙烧，将钒转化为水溶性五价钒的钠盐，接着对焙烧产物进行水浸，得到含有少量杂质的含钒浸取液，之后通过酸性铵盐沉淀法制得偏钒酸铵沉淀，对其进行焙烧得到粗V2O5，再经过碱溶、除杂并用铵盐二次沉钒得偏钒酸铵，最后经过焙烧后可制得纯度大于98%的V2O5。攀钢从钒渣中提取V2O5生产工艺包括氧化焙烧、水浸、净化和沉钒等过程，工艺流程如图13所示。
图13 攀钢V2O5生产工艺流程图
5.2 钙化焙烧提钒
由于钠化提钒法生产过程中产生大量有害气体（主要为氯气），向外排放含盐废水，对环境造成了严重污染，因此环境友好型的清洁生产技术—钙化焙烧提钒工艺越来越受到人们的重视。钙化焙烧工艺在生产中没有产生有害烟气，且废水可以永久循环使用。钙化焙烧提钒工艺是在钒渣中添加钙化合物（如碳酸钙）作熔剂，然后焙烧，使钒氧化成不溶于水的含钒钙盐，如Ca3(VO4)4、Ca(VO3)2和Ca2V2O7，再用酸控制合理的pH值将其浸出，浸出液经过净化后，除去Fe等杂质。最后采用铵盐法沉钒，制偏酸铵并锻炼得高纯V2O5。此工艺废气中不含HCl、Cl2等有害气体。
与钠化焙烧提钒工艺相比，钙化焙烧提钒工艺具有如下优点：1）采用石灰或石灰石作添加剂，可避免传统的钠化焙烧法高温焙烧时炉料烧结的问题，提高了焙烧设备的生产效率；2）放宽了对钒渣中氧化钙含量的限制；3）避免了添加剂硫酸钠或氯化钠等钠盐分解释放有害气体对环境造成污染。此工艺缺点在于：1）浸出液中杂质多，产品中V2O5含量低；2）对浸出设备的耐腐蚀性要求高。
6. 总结
(1) 钒钛磁铁精矿钠化焙烧工艺
l 提钒流程短、钒回收率高，但是由于其对钒钛磁铁精矿中钒品位要求高、提钒后剩余物料中的铁和钛无法得到有效回收、化学药品消耗量大等原因只限于南非、澳大利亚等局部地区应用。
(2) 钒钛磁铁精矿铁水提钒工艺
l 目前有钠化渣法、吹炼钒渣法和含钒钢渣法三种处理方法；其中，钠化渣法原料成本高，含钒钢渣法的钢渣中CaO含量过高不利于后续湿法提钒，吹炼钒渣法经济效益显著是铁水提钒的主要方法，目前世界上钒产量中的66%都是使用此法生产。
l 按冶炼设备不同，吹炼钒渣工艺包括摇包提钒法、铁水包提钒法、雾化提钒法和转炉提钒法；其中摇包提钒法和铁水包提钒法均用于处理电炉铁水，分别为南非Highveld钒钢有限公司和新西兰钢铁公司所采用；出于提钒经济效益的考虑，国内采用转炉提钒法处理高炉铁水，此前攀钢自主研发的雾化提钒法目前已经淘汰。
l 转炉提钒法的关键在于控制好熔池温度位于碳钒转换温度以下，从而实现“去钒保碳”；钒渣的氧化性在保证钒有较高氧化率水平前提下越低越好；钒渣的碱度在不贫化钒渣中V2O5的前提下越高越好。
(3) 海绵铁电炉提钒渣工艺
l 包括电炉熔分提钒渣工艺、电炉深还原钒-铁水提钒渣工艺和电炉直接炼钢提钒渣工艺；三者理论上都可综合利用钒钛磁铁精矿中的铁、钒、钛，且通过非高炉预还原可摆脱对焦炭的依赖。
l 电炉熔分提钒渣工艺最大优点在于提钒、钛流程短，熔分渣中的钒、钛收得率高，不足之处是熔分渣中钒含量低，钒、钛有效分离困难，目前仍处于试验研究阶段。
l 电炉深还原钒-铁水提钒渣工艺避免了电炉熔分钒渣生产氧化钒时钒、钛分离困难的问题，但是所得钒渣中V2O5比高炉铁水所提钒渣含量低，SiO2含量高，不利于后续氧化钒生产，不过回收钛资源带来的经济效益远大于其对提钒所产生的不利影响。
l 电炉直接炼钢提钒渣工艺充分发挥电炉所拥有的还原和氧化功能，将海绵铁在电炉内还原得到含钒铁水并直接在电炉内精炼成钢，可缩短海绵铁提钒炼钢工艺处理流程，并节省能量和物料消耗，然而此工艺目前尚处于探索阶段，操作过程比较复杂且存在一定难度。
l 电炉直接炼钢提钒渣工艺试验研究表明，利用电炉100%冶炼钒钛矿直接还原铁，能够生产出合格钢水，并获得品位为10.21%的钒渣和23.75%的钛渣，V2O5还原率可以≥60%，但须使钒钛矿直接还原铁内增加配碳，提高还原效率;试验研究表明在小型电炉内采用直接炼钢提钒渣工艺是可行的，可以解决钒在电炉内富集、氧化后与Fe分离的操作关键问题；但是在规模化生产的中、大型电炉上则应采取撇渣、倒包操作使渣钢分离;采用钒钛矿直接还原铁电炉提钒炼钢工艺需要对电炉提钒炼钢工艺进行专门设计，特别是中大型电炉需要针对还原后渣钢分离（中大型电炉无法实现扒渣干净），氧化后钒渣收集、渣钢分离进行专门设计操作方式和实现手段。