Pemulihan vanadium adalah ukuran seberapa banyak vanadium yang memasuki suatu proses benar-benar berakhir di tempat yang diinginkan. Dalam pembuatan baja, istilah ini biasanya berarti fraksi vanadium dalam penambahan ferrovanadium yang larut ke dalam baja dan bukannya dilaporkan ke terak. Dalam bisnis pengolahan ferroalloy dan terak-kata yang sama berarti fraksi vanadium yang diekstraksi dari konverter terak atau bijih. Kedua angka tersebut dinyatakan sebagai persentase dan keduanya sensitif terhadap praktik pengoperasian, itulah sebabnya dua pabrik yang menggunakan paduan yang sama dapat melaporkan hasil panen dengan selisih beberapa poin.
Pemulihan Ferrovanadium menjadi Baja
Vanadium mempunyai afinitas yang tinggi terhadap oksigen, sehingga variabel pengendalinya adalah potensi oksigen pada saat penambahan. Dalam praktik sendok normal, dengan penambahan yang dilakukan setelah deoksidasi dan dengan pengadukan argon, perolehan kembali sebesar 90–95% dapat dicapai. Pemulihan terjadi ketika:
penambahan dilakukan ketika rendaman masih teroksidasi, misalnya sebelum deoksidasi aluminium atau silikon selesai;
terak tersebut teroksidasi atau mengandung oksida besi yang tinggi, yang mengembalikan vanadium ke terak sebagai V2O5;
bahan ditambahkan terlalu dini dan terkena atmosfer tungku dalam waktu lama;
bubuk halus diisi dengan tangan atau dibiarkan menempel di terak daripada disuntikkan di bawah permukaan;
pengadukan tidak memadai, sehingga partikel yang tidak larut terbawa ke dalam terak pada pemotongan terak pertama.
Angka tipikal tanaman, dinyatakan sebagai hasil vanadium yang ditambahkan sebagai FeV, adalah sekitar 85–90% untuk penambahan tungku dan sekitar 92–96% untuk penambahan sendok yang diaduk dengan benar. Ini adalah rentang operasi, bukan batas yang ditetapkan oleh standar apa pun: ASTM A102/A102M dan GB/T 4139 menentukan paduannya, bukan hasil prosesnya.
Mengapa Vanadium Berakhir di Terak
Terak bukan sekadar limbah dalam panas vanadium; itu adalah aliran vanadium paralel. Terak tungku oksigen dasar dari vanadium-yang mengandung logam panas biasanya membawa 12–20% V2O5, dan terak tungku busur listrik dari panas baja paduan dapat membawa 2–5% V2O5 bergantung pada campuran sisa dan praktiknya. Vanadium terdistribusi antara logam dan terak sesuai dengan potensi oksigen dan kebasaan terak, sehingga panas yang sama akan kehilangan lebih banyak vanadium ke terak saat terak teroksidasi dan lebih sedikit saat tereduksi kuat.
Memulihkan Vanadium dari Terak dan Residu
Memanggang dan mencuci garam.Jalur industri standar. Terak atau bijih dipanggang dengan natrium karbonat atau natrium klorida pada suhu sekitar 750–850 derajat untuk mengubah vanadium menjadi natrium vanadat yang larut dalam air, kemudian dicuci dengan air. Vanadium diendapkan dari cairan pelindian sebagai amonium vanadat dan dikalsinasi menjadi V2O5. Pemulihan tanaman atas vanadium dalam pakan biasanya berkisar antara 80–90%, dengan kehilangan yang tersebar pada konversi pemanggangan, pencucian, dan pengendapan.
Pemulihan reduktif dari terak menjadi paduan.Karena vanadium dalam terak hadir sebagai oksida, maka dapat direduksi kembali menjadi logam. Menambahkan aluminium atau kalsium ke terak cair akan mengurangi oksida, dan vanadium melapor ke fase logam, di mana ia menyatu dengan pembawa reduktor dan dapat disadap. Silikon dan karbon dapat melakukan tugas yang sama pada suhu yang lebih tinggi.
Perawatan tungku busur listrik dan konverter.Terak dilebur dalam tungku busur listrik, atau diolah dalam konverter di mana oksigen dihembuskan untuk menggeser kimia terak dan melepaskan vanadium, dan fase bantalan vanadium-dipisahkan untuk dikembalikan ke jalur pembuatan baja. Bahan yang diperoleh kembali kemudian digunakan sebagai pengganti ferrovanadium yang dibeli.
Pengolahan residu dan katalis bekas.Katalis bekas berbahan dasar V2O5-dan residu yang mengandung vanadium dari industri kimia dilarutkan dalam media basa atau asam dan dikembalikan ke jalur pengendapan yang sama dengan yang digunakan untuk terak.
Mengontrol dan Mengukur Pemulihan
Angka pemulihan yang dapat diandalkan berasal dari neraca massa, bukan dari analisis tunggal. Timbang dan uji paduan yang diisi, timbang dan uji baja pada saat keran, dan uji terak, lalu rekonsiliasi ketiganya. Praktik standar untuk analisis pendukung mencakup ASTM A370 untuk verifikasi sifat mekanik baja jadi dan ASTM E1019 untuk penentuan karbon, belerang, nitrogen, dan oksigen, dengan vanadium itu sendiri biasanya diukur dengan plasma yang digabungkan secara induktif atau fluoresensi sinar X-terhadap bahan referensi bersertifikat. Setidaknya dua dari tiga aliran harus diambil sampelnya dengan panas yang sama sehingga keseimbangannya mendekati toleransi yang ditentukan.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Q:Apa pemulihan ferrovanadium dalam pembuatan baja?
J: Biasanya 90–95% bila paduan ditambahkan ke sendok yang terdeoksidasi dan diaduk dengan baik, dan sekitar 85–90% untuk penambahan tungku di mana rendaman dan terak lebih banyak teroksidasi.
Q:Mengapa vanadium hilang menjadi terak?
Jawaban: Vanadium mempunyai afinitas yang kuat terhadap oksigen. Ketika terak teroksidasi atau mengandung oksida besi yang tinggi, vanadium melaporkan terak sebagai V2O5 dan bukannya larut dalam baja.
Q:Berapa banyak V2O5 yang terkandung dalam terak konverter?
J: Terak tungku oksigen dasar yang dihasilkan dari logam panas yang mengandung vanadium-biasanya mengandung 12–20% V2O5, itulah sebabnya terak tersebut diproses sebagai bijih vanadium dan bukan dibuang.
Q:Bagaimana vanadium diperoleh dari terak?
J: Rute industri yang biasa dilakukan adalah pemanggangan garam pada suhu sekitar 750–850 derajat dengan natrium karbonat atau natrium klorida, pencucian natrium vanadat dengan air, pengendapan amonium vanadat, dan kalsinasi menjadi V2O5. Pemulihan reduktif dalam tungku busur atau konverter digunakan jika produk paduan diinginkan.
Q:Pemulihan apa yang diharapkan dari pengolahan terak?
J: Sekitar 80–90% vanadium dalam pakan merupakan jumlah tanaman yang realistis, dengan kerugian yang terbagi antara konversi pemanggangan yang tidak sempurna, pencucian, dan pengendapan.
Q:Bagaimana seharusnya pemulihan diukur?
J: Berdasarkan keseimbangan massa pada paduan yang diisi, baja pada keran dan terak, dengan masing-masing aliran diambil sampelnya dan diuji pada panas yang sama dan analisis vanadium dikurung dengan bahan referensi bersertifikat.