Principaux équipements pour la production de ferrovanadium : four à arc électrique.
Procédé de production de ferrovanadium : Réduction silicothermique.
La réaction chimique dans le four à arc électrique est la suivante :
2/5V2O5(l)+Si=4/5V+SiO2 (Si)=-326840+46.89T (J/mol)
V2O5(l)+Si=V2O3+SiO2 (Si)=-1150300+259.57T (J/mol)
2V2O3+3Si=4V+3SiO2 (Si)=-103866.7+17.17T (J/mol)
2VO+Si=2V+SiO2 (Si)=-56400+15.44T (J/mol)
Le changement de l'énergie libre de l'oxyde de vanadium de faible valence réduit avec du silicium à haute température est positif lorsque le silicium est thermiquement réduit, ce qui indique que la réduction de l'oxyde de vanadium de faible valence avec du silicium dans un milieu acide n'est pas possible. . Lors de la réduction des oxydes de vanadium avec du silicium, la réaction se déroule lentement et incomplètement en raison d'une chaleur insuffisante, et une source de chaleur externe doit être ajoutée pour accélérer la réaction. La méthode silicothermique générale de fusion du ferrovanadium consiste à fondre des feuilles coulées de V2O5 en ferrovanadium avec du ferrosilicium dans un four à arc électrique en ferro-alliage.
De plus, ces oxydes réagissent avec la silice pour produire du silicate de vanadium, et le vanadium est plus difficile à réduire à partir du silicate de vanadium. Le four a donc été chargé de chaux, pour les raisons suivantes :
① il réagit avec le dioxyde de silicium de sorte que SiO2 et CaO génèrent du silicate de calcium stable, pour empêcher la génération de silicate de vanadium.
② Réduisez le point de fusion et la viscosité des scories, améliorez les performances des scories et renforcez les conditions de fusion.
③En présence d'oxyde de calcium, augmente l'alcalinité des scories et améliore les conditions thermodynamiques de réduction, rendant ainsi la réaction thermique plus probable. La réaction est :
2/5V2O5(l)+Si+CaO=4/5V+CaO.SiO2 (Si)=-419340+49.398T (J/mol)
2/5V2O5(l)+Si+2CaO=4/5V+2CaO SiO2 (Si)=-445640+35.588T (J/mol)
2/3V2O3+Si+2CaO=4/3V+2CaO-SiO2 (Si)=-341466.67-5.43T (J/mol )
La capacité du silicium à réduire les oxydes de vanadium de faible valence n'est pas aussi bonne que celle du carbone à haute température, et pour éviter l'ajout de carbone, le silicium est utilisé comme agent réducteur dans les premières étapes de la réduction et l'aluminium dans les étapes ultérieures de la production.
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