A recuperação de vanádio é uma medida de quanto do vanádio que entra em um processo realmente termina onde é desejado. Na siderurgia, o termo geralmente significa a fração do vanádio na adição de ferrovanádio que se dissolve no aço em vez de se reportar à escória. No negócio de processamento de ferroligas e{2}}escória, as mesmas palavras significam a fração de vanádio extraída de uma escória de conversor ou de um minério. Ambos os números são cotados como percentagens e ambos são sensíveis à prática operacional, razão pela qual duas fábricas que utilizam a mesma liga podem reportar rendimentos com vários pontos de diferença.
Recuperação de Ferrovanádio em Aço
O vanádio possui alta afinidade pelo oxigênio, portanto a variável controladora é o potencial de oxigênio do banho no momento da adição. Na prática normal da panela, com a adição feita após a desoxidação e com agitação de argônio, é possível obter uma recuperação de 90–95%. A recuperação cai quando:
a adição é feita enquanto o banho ainda está em oxidação, por exemplo antes da desoxidação do alumínio ou do silício estar completa;
a escória é oxidante ou rica em óxido de ferro, que devolve vanádio à escória como V2O5;
o material é adicionado muito cedo e fica exposto à atmosfera do forno por muito tempo;
o pó fino é carregado manualmente ou deixado repousar sobre a escória, em vez de ser injetado abaixo da superfície;
a agitação é inadequada, portanto as partículas não dissolvidas são transportadas para a escória com o primeiro corte da escória.
Os valores típicos da planta, declarados como o rendimento do vanádio adicionado como FeV, são cerca de 85-90% para uma adição no forno e cerca de 92-96% para uma adição em panela adequadamente agitada. Estas são faixas operacionais, não limites fixados por qualquer padrão: ASTM A102/A102M e GB/T 4139 especificam a liga, não o rendimento do processo.
Por que o vanádio acaba na escória
A escória não é simplesmente um desperdício num calor de vanádio; é um fluxo paralelo de vanádio. A escória de forno de oxigênio básico de metal quente contendo vanádio normalmente carrega de 12 a 20% de V2O5, e a escória de forno de arco elétrico de ligas de aço pode transportar de 2 a 5% de V2O5, dependendo da mistura de sucata e da prática. O vanádio se distribui entre o metal e a escória de acordo com o potencial de oxigênio e a basicidade da escória, de modo que o mesmo calor perderá mais vanádio para a escória quando a escória estiver oxidando e menos quando estiver reduzindo fortemente.
Recuperando Vanádio de Escória e Resíduos
Torrefação e lixiviação de sal.A rota industrial padrão. A escória ou o minério são torrados com carbonato de sódio ou cloreto de sódio a aproximadamente 750-850 graus para converter o vanádio em água-vanadato de sódio solúvel e depois lixiviado com água. O vanádio é precipitado do licor de lixiviação como vanadato de amônio e calcinado em V2O5. As recuperações de vanádio na alimentação das plantas estão normalmente na faixa de 80-90%, com as perdas espalhadas pela conversão de torrefação, lixiviação e precipitação.
Recuperação redutiva da escória em uma liga.Como o vanádio na escória está presente como óxido, ele pode ser reduzido de volta ao metal. A adição de alumínio ou cálcio à escória fundida reduz o óxido, e o vanádio reporta-se à fase metálica, onde se liga ao transportador redutor e pode ser removido. O silício e o carbono podem desempenhar a mesma função em temperaturas mais altas.
Forno elétrico a arco e tratamento de conversor.A escória é derretida em um forno elétrico a arco ou tratada em um conversor onde o oxigênio é soprado para alterar a química da escória e liberar vanádio, e a fase contendo vanádio-é separada para retornar à rota de produção de aço. O material recuperado é então usado como substituto do ferrovanádio adquirido.
Processamento de resíduos e catalisadores gastos.Os catalisadores gastos à base de V2O5-e os resíduos contendo vanádio da indústria química são lixiviados em meio alcalino ou ácido e retornados à mesma rota de precipitação usada para a escória.
Controlando e Medindo a Recuperação
Os números de recuperação fiáveis provêm de um balanço de massa e não de uma única análise. Pesar e testar a liga carregada, pesar e testar o aço na torneira, e testar a escória, depois reconciliar os três. A prática padrão para as análises de apoio inclui ASTM A370 para a verificação de propriedades mecânicas do aço acabado e ASTM E1019 para determinações de carbono, enxofre, nitrogênio e oxigênio, com o próprio vanádio normalmente medido por plasma indutivamente acoplado ou fluorescência de raios X contra materiais de referência certificados. Pelo menos duas das três correntes devem ser amostradas no mesmo calor para que a balança feche dentro de uma tolerância definida.
Perguntas frequentes
Q:Qual é a recuperação do ferrovanádio na siderurgia?
R: Normalmente 90-95% quando a liga é adicionada a uma panela desoxidada e bem{2}}mexida, e cerca de 85-90% para uma adição de forno onde o banho e a escória são mais oxidantes.
Q:Por que o vanádio é perdido na escória?
R: O vanádio tem uma forte afinidade pelo oxigênio. Quando a escória está oxidante ou rica em óxido de ferro, o vanádio reporta-se à escória como V2O5 em vez de se dissolver no aço.
Q:Quanto V2O5 contém a escória do conversor?
R: A escória de forno de oxigênio básico produzida a partir de metal quente contendo vanádio normalmente contém de 12 a 20% de V2O5, e é por isso que ela é processada como minério de vanádio em vez de descartada.
Q:Como o vanádio é recuperado da escória?
R: A rota industrial usual é a torrefação de sal a cerca de 750-850 graus com carbonato de sódio ou cloreto de sódio, lixiviação do vanadato de sódio em água, precipitação do vanadato de amônio e calcinação para V2O5. A recuperação redutiva em um forno a arco ou conversor é usada quando um produto de liga é desejado.
Q:Que recuperação se espera do processamento da escória?
R: Cerca de 80–90% do vanádio na alimentação é um valor realista para a planta, com perdas divididas entre conversão incompleta de torrefação, lixiviação e precipitação.
Q:Como a recuperação deve ser medida?
R: Pelo balanço de massa entre a liga carregada, o aço na torneira e a escória, com cada fluxo amostrado e analisado no mesmo calor e a análise de vanádio entre colchetes com materiais de referência certificados.