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钒渣相图作为优化转炉提钒工艺和改善钒渣高效分离提取技术的重要理论依据越来越受到重视。但目前由于缺乏含钒氧化物的相关热力学和相图数据,对提钒技术和钒制品开发应用的深入研究产生了很大的影响。本文开展转炉初钒渣的基础渣系FeO-V203-SiO2三元体系相图的研究,既有助于深入了解钒氧化物在钒渣中的赋存形式,分析组成及温度变化对钒渣物相结构的影响规律,也对优化转炉提钒工艺,提高钒的回收率和钒渣品位,深化钒渣制备和开发应用技术等具有重要的理论指导意义。本文针对转炉提钒渣系的组成特点,通过对硅酸盐熔体结构的分析,在对已有的热力学和相图数据总结和评估基础上,结合实验研究,采用修正的准化学溶液模型描述体系中溶液相的吉布斯自由能,并运用最小二乘法得出了描述体系吉布斯自由能的模型参数,构建FeO-V2O3-SiO2三元系模型,进而基于平衡体系吉布斯自由能最低原理运用FactSage热力学计算软件,计算得到了 FeO-V2O3-SiO2系的子二元相图及三元相图,并讨论了体系中各物相随温度变化的关系。通过以上研究,得出如下主要结论:(1)对于FeO-SiO2二元体系,存在一个稳定化合物Fe2SiO4,它的熔点为1206℃。并在SiO2含量为27 mol%和42 mol%时分别发生共晶反应。相图计算结果与已有相图和实验数据吻合较好,且液相温度的最大误差小于20℃。(2)对于FeO-V2O3二元体系,V203含量在5 mol%时发生了共晶反应,其温度为1353℃:;当V2O3含量为50 mol%时发生了包晶反应,生成FeV2O4,它的包晶温度为1712。℃。(3)对于SiO2-V2O3二元体系,SiO2含量在55.7 mol%和99.6 mol%时体系分别发生了偏晶和共晶反应,反应温度分别为1690℃和1662℃。同时,当温度高于1662℃时出现液相分层(L1和L2),其中,L1是SiO2在V203相内的饱和溶体,L2是V203在Si02相内的饱和溶体。在整个温度和成分范围内SiO2和V2O3不生成化合物。(4)结合实际的转炉提钒冶炼温度,确定了 FeO-SiO2-V2O3三元系在1300℃、1350℃和1400℃的等温截面图。根据1300℃和1350℃等温截面图可知,体系中有3个三相区,3个两相区,1个液相区,即Liquid+Spinel+鳞石英、Liquid+FeO+Spinel、Spinel+鳞石英+V2O3、Liquid+鳞石英、Liquid+Spinel、Liquid+FeO 和 Liquid。随着温度的升高液相区扩大,三个两相区缩小。当温度达到1400℃时,FeO熔化并导致Liquid+FeO+Spinel和Liquid+FeO相区消失。(5)Fe2SiO4、FeO和FeV2O4三元相区的共晶点PA的化学组成为76.85 mol%FeO、20.29mol%SiO2和 2.86mol%V2O3,共晶温度为 1197℃;Fe2SiO4、SiO2和 FeV2O4三元相区的共晶点PB的温度为1203℃,化学组成为55.96 mol%FeO、42.32 mol%SiO2和1.72mol%V203;同时,FeO、V2O3和 SiO2(S4andS6)的包晶反应分别发生在 1429℃(PC)和 1477℃(PD)。