專利名稱：生產(chǎn)中釩鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)中釩鐵的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
釩鐵合金是鋼鐵工業(yè)重要的合金添加劑，目前生產(chǎn)釩鐵合金的方法主要有電硅熱 法、鋁熱法和電鋁熱法。電硅熱法主要以V2O5(或V2O3)添加石灰、鋼屑(或鐵粉)、硅鐵和 鋁粒為原料進(jìn)行冶煉，鋁熱法和電鋁熱法主要以V2O5 (或V2O3)添加石灰、鋼屑(或鐵粉)和 鋁粒為原料進(jìn)行冶煉，其都是以V2O5或V2O3為含釩原料，如《鐵合金》，2002，No. 3，10 13 的文獻(xiàn)"V2O5和V2O3生產(chǎn)釩鐵工藝探討”所公開的方法是用V2O5或V2O3為原料，用鋁做還 原劑，采用鋁熱法和電鋁熱冶煉。又如《鐵合金》，2008，No. 5，18 23的文獻(xiàn)“電硅熱法 冶煉低磷釩鐵”所公開的方法是用V2O5為原料，用硅鐵和硅鋁鐵做還原劑，采用電硅熱冶 煉FeV50釩鐵。再如《釩鈦材料》，2007年8月第1版，北京，冶金工業(yè)出版社，113 114、 127 129的文獻(xiàn)所公開的方法是用多釩酸銨在不高于900°C的溫度下煅燒，將其中的結(jié) 晶水和氨脫除，得V205。而在還原氣氛下，500°C 1000°C下還原多釩酸銨或偏釩酸銨，得到 V2O3。然后以為V2O5或V2O3為釩原料生產(chǎn)釩鐵。由于V2O5的生產(chǎn)是將多釩酸銨置于高溫爐內(nèi)煅燒，脫除其中的結(jié)晶水和氨進(jìn)而熔 化而得；V2O3的生產(chǎn)是將多釩酸銨或V2O5置于高溫還原爐內(nèi)，在還原氣氛下將五價(jià)釩還原成 三價(jià)釩而得。因此，不管是以V2O5為釩原料生產(chǎn)釩鐵，還是以V2O3為釩原料生產(chǎn)釩鐵，其原 料的成本都較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種生產(chǎn)中釩鐵的方法，該方法的生產(chǎn)成本較 低。本發(fā)明生產(chǎn)中釩鐵的方法包括如下步驟a、配料將含釩原料、含鐵原料、鋁粉、CaO混勻得到混合物料；其中，所述的含釩 原料為多釩酸銨、偏釩酸銨中至少一種；所述的含鐵原料為鐵粉、鐵紅粉(鐵紅即為三氧化 二鐵)中至少一種；含釩原料以釩計(jì)、含鐵原料以鐵計(jì)的重量配比為1 0.73 0.75;配 鋁系數(shù)為1. 15 1. 18，所述的配鋁系數(shù)為實(shí)際加入的純鋁重量與理論計(jì)算需要加入的純 鋁重量之比；配CaO系數(shù)為0. 46 0. 48，所述的配CaO系數(shù)為實(shí)際加入的CaO重量與理論 計(jì)算需加入的純鋁重量之比；b、造球所得混合物料造球，球團(tuán)干燥(球團(tuán)的干燥方式可以為自然曬干，如日 曬12 72小時(shí)，也可以于50 250°C的溫度下保溫2小時(shí) 42小時(shí)烘干)；C、入爐冶煉干燥后的球團(tuán)入爐冶煉至混合物料反應(yīng)完全(即加熱使混合物料熔 融并保持熔融使混合物料反應(yīng)完全即可)；d、出爐，得到中釩鐵。進(jìn)一步的，如果原料粒度過大，則會(huì)影響還原反應(yīng)速度，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，還可能使反應(yīng)不充分，降低反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件；如果原料粒度過小，則冶煉過程中原料粉末易飛揚(yáng)， 還會(huì)增加破碎成本。本發(fā)明中的原料優(yōu)選如下粒度(本發(fā)明中原料的粒度均指直徑)所 述含釩原料的粒度為0. 040 0. 300mm,所述含鐵原料的粒度為0. 040 0. 250mm,所述鋁 粉的粒度為0. 063 0. 250mm，所述CaO的粒度為0. 09 10. 00mm。其中，由于偏釩酸銨成本相對(duì)多釩酸銨更高，因此，為了降低成本，所述的含釩原 料優(yōu)選多釩酸銨。由于含鐵原料為鐵紅粉時(shí)，會(huì)增加鋁粉加入量以還原鐵粉，增加成本，因 此，為了降低成本，所述的含鐵原料優(yōu)選鐵粉。其中，上述a步驟中的含釩原料、鐵紅粉、鋁粉、CaO的純度越高，則生產(chǎn)的釩鐵品 質(zhì)越好。a步驟所述的多釩酸銨的V2O5含量?jī)?yōu)選為80. 00 91. OOwt %，鐵紅粉以!^e2O3 計(jì)其!^e2O3含量?jī)?yōu)選> 97. Owt %, !^e粉以金屬鐵含量計(jì)，其含量?jī)?yōu)選為TFe ^ 95. Owt MFe ^ 89. Owt % ；鋁粉Al含量?jī)?yōu)選彡99. 。當(dāng)然，為了降低成本，根據(jù)具體情況可以 適當(dāng)降低各物料的純度，如上述a步驟中的CaO可以用CaO含量為66. 45 90. OOwt %的 生石灰或熟石灰代替。其中，b步驟按常規(guī)方法造球即可，所造球大小與常規(guī)球團(tuán)大小相同即可(一般為 直徑5cm左右)。為了便于造球，b步驟混合物料造球時(shí)還可加入粘結(jié)劑，粘結(jié)劑可以采用 常規(guī)方法造球所用粘結(jié)劑，粘結(jié)劑的用量使所制球團(tuán)能滿足強(qiáng)度要求即可。粘結(jié)劑的用量 一般為混合物料重量的2 7%。進(jìn)一步的，為了提高造球效果，所述的粘結(jié)劑優(yōu)選為聚乙 烯醇水溶液。所述的粘結(jié)劑更優(yōu)選為濃度為1 5g/L的聚乙烯醇水溶液。本發(fā)明方法所用爐可以是冶金行業(yè)常用的爐，優(yōu)選電弧爐(單相電弧爐、三相電 弧爐等均可)。其中，本發(fā)明方法所用爐為電弧爐時(shí)，按常規(guī)的電弧爐操作規(guī)程操作即可，即先投 少量球團(tuán)或上一爐少量剩余渣，插入電極起弧(通電)后，投料。一邊投料一邊冶煉。球團(tuán) 完全加入電弧爐并熔融后，繼續(xù)通電保持熔融2 ％iin，混合物料即反應(yīng)完全。投料結(jié)束 后，還需通電加熱并保持熔融狀態(tài)一段時(shí)間，這是因?yàn)橥读辖Y(jié)束后，熔體很快冷卻，在熔體 中還有部份未來得及沉淀到金屬相中的金屬態(tài)的釩和鐵，這部份金屬態(tài)的釩和鐵就會(huì)留在 渣中，從而導(dǎo)致合金的收率降低。另外還有部份未還原完的金屬氧化物保持在渣中，繼續(xù)通 電加熱，保持熔融狀態(tài)一段時(shí)間，可以使已還原的金屬態(tài)的釩和鐵沉淀入金屬相中，未還原 完的部份金屬氧化物繼續(xù)還原完畢后沉入金屬相中。本發(fā)明方法所述生產(chǎn)的中釩鐵的釩含量為48. 00 55. 49wt%，鐵含量為41. 00 49. OOwt %。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，如果直接采用多釩酸銨或偏釩酸銨為含 釩原料，采用現(xiàn)有的生產(chǎn)釩鐵的工藝(即不造球，直接投料生產(chǎn))，是不能生產(chǎn)得到符合要 求的中釩鐵的。而采用本發(fā)明方法，將混合物料造球后再投料生產(chǎn)，不僅能夠得到符合要求 的中釩鐵，且釩的回收率較高，能夠達(dá)到98%以上。本發(fā)明方法和已有的釩鐵合金生產(chǎn)方法相比，本發(fā)明方法直接用多釩酸銨或偏釩 酸銨為含釩原料冶煉出釩鐵合金，沒有經(jīng)過煅燒制取V2O5或還原制取V2O3工序，縮短了工藝 流程，減少了用工量、勞動(dòng)強(qiáng)度和能耗，減少了生產(chǎn)占地面積，從而大幅降低了生產(chǎn)成本。本 發(fā)明為釩鐵合金生產(chǎn)提供了一種新的方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明生產(chǎn)中釩鐵的方法包括如下步驟a、配料將含釩原料、含鐵原料、鋁粉、CaO混勻得到混合物料；其中，所述的含釩 原料為多釩酸銨、偏釩酸銨中至少一種；所述的含鐵原料為鐵粉、鐵紅粉(鐵紅即為三氧化 二鐵)中至少一種；含釩原料以釩計(jì)、含鐵原料以鐵計(jì)的重量配比為1 0.73 0.75;配 鋁系數(shù)為1. 15 1. 18，所述的配鋁系數(shù)為實(shí)際加入的純鋁重量與理論計(jì)算需要加入的純 鋁重量之比；配CaO系數(shù)為0. 46 0. 48，所述的配CaO系數(shù)為實(shí)際加入的CaO重量與理論 計(jì)算需加入的純鋁重量之比；b、造球所得混合物料造球，球團(tuán)干燥(球團(tuán)的干燥方式可以為自然曬干，如日 曬12 72小時(shí)，也可以于50 250°C的溫度下保溫2小時(shí) 42小時(shí)烘干)；C、入爐冶煉干燥后的球團(tuán)入爐冶煉至混合物料反應(yīng)完全(即加熱使混合物料熔 融并保持熔融使混合物料反應(yīng)完全即可)；d、出爐，得到中釩鐵。進(jìn)一步的，如果原料粒度過大，則會(huì)影響還原反應(yīng)速度，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，還可能使 反應(yīng)不充分，降低反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件；如果原料粒度過小，則冶煉過程中原料粉末易飛揚(yáng)， 還會(huì)增加破碎成本。本發(fā)明中的原料優(yōu)選如下粒度(本發(fā)明中原料的粒度均指直徑)所 述含釩原料的粒度為0. 040 0. 300mm，所述含鐵原料的粒度為0. 040 0. 250mm，所述鋁 粉的粒度為0. 063 0. 250mm，所述CaO的粒度為0. 09 10. 00mm。其中，由于偏釩酸銨成本相對(duì)多釩酸銨更高，因此，為了降低成本，所述的含釩原 料優(yōu)選多釩酸銨。由于含鐵原料為鐵紅粉時(shí)，會(huì)增加鋁粉加入量以還原鐵粉，增加成本，因 此，為了降低成本，所述的含鐵原料優(yōu)選鐵粉。其中，上述a步驟中的含釩原料、鐵紅粉、鋁粉、CaO的純度越高，則生產(chǎn)的釩鐵品 質(zhì)越好。a步驟所述的多釩酸銨的V2O5含量?jī)?yōu)選為80. 00 91. OOwt %，鐵紅粉以!^e2O3 計(jì)其!^e2O3含量?jī)?yōu)選> 97. Owt %, !^e粉以金屬鐵含量計(jì)，其含量?jī)?yōu)選為TFe ^ 95. Owt MFe ^ 89. Owt % ；鋁粉Al含量?jī)?yōu)選彡99. 。當(dāng)然，為了降低成本，根據(jù)具體情況可以 適當(dāng)降低各物料的純度，如上述a步驟中的CaO可以用CaO含量為66. 45 90. OOwt %的 生石灰或熟石灰代替。其中，b步驟按常規(guī)方法造球即可，所造球大小與常規(guī)球團(tuán)大小相同即可(一般為 直徑5cm左右)。為了便于造球，b步驟混合物料造球時(shí)還可加入粘結(jié)劑，粘結(jié)劑可以采用 常規(guī)方法造球所用粘結(jié)劑，粘結(jié)劑的用量使所制球團(tuán)能滿足強(qiáng)度要求即可。粘結(jié)劑的用量 一般為混合物料重量的2 7%。進(jìn)一步的，為了提高造球效果，所述的粘結(jié)劑優(yōu)選為聚乙 烯醇水溶液。所述的粘結(jié)劑更優(yōu)選為濃度為1 5g/L的聚乙烯醇水溶液。本發(fā)明方法所用爐可以是冶金行業(yè)常用的爐，優(yōu)選電弧爐(單相電弧爐、三相電 弧爐等均可)。其中，本發(fā)明方法所用爐為電弧爐時(shí)，按常規(guī)的電弧爐操作規(guī)程操作即可，即先投 少量球團(tuán)或上一爐少量剩余渣，插入電極起弧(通電)后，投料。一邊投料一邊冶煉。球團(tuán) 完全加入電弧爐并熔融后，繼續(xù)通電保持熔融2 ％iin，混合物料即反應(yīng)完全。投料結(jié)束 后，還需通電加熱并保持熔融狀態(tài)一段時(shí)間，這是因?yàn)橥读辖Y(jié)束后，熔體很快冷卻，在熔體 中還有部份未來得及沉淀到金屬相中的金屬態(tài)的釩和鐵，這部份金屬態(tài)的釩和鐵就會(huì)留在渣中，從而導(dǎo)致合金的收率降低。另外還有部份未還原完的金屬氧化物保持在渣中，繼續(xù)通 電加熱，保持熔融狀態(tài)一段時(shí)間，可以使已還原的金屬態(tài)的釩和鐵沉淀入金屬相中，未還原 完的部份金屬氧化物繼續(xù)還原完畢后沉入金屬相中。本發(fā)明方法所述生產(chǎn)的中釩鐵的釩含量為48. 00 55. 49wt%，鐵含量為41. 00 49. OOwt %。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，如果直接采用多釩酸銨或偏釩酸銨為含 釩原料，采用現(xiàn)有的生產(chǎn)釩鐵的工藝(即不造球，直接投料生產(chǎn))，是不能生產(chǎn)得到符合要 求的中釩鐵的。而采用本發(fā)明方法，將混合物料造球后再投料生產(chǎn)，不僅能夠得到符合要求 的中釩鐵，且釩的回收率較高，能夠達(dá)到98%以上。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步的描述，并不因此將本發(fā)明限 制在所述的實(shí)施例范圍之中。實(shí)施例1采用本發(fā)明方法生產(chǎn)中釩鐵合金取多釩酸銨(V2O5 = 80. 23wt %，粒度為0. 05 0. 20謹(jǐn))1000克、鐵粉(IFe =96. 12wt %, MFe = 89. Olwt % )373. 6 克、鋁粉(Al = 99. 97wt % 粒度為 0. 075 0. 200mm) 464. 2 克、石灰(CaO = 66. 40wt%,粒度為 1. 00 5. 15mm) 283. 5 克，將它們混合均 勻。聚乙烯醇水溶液的濃度為3g/L，取聚乙烯醇水溶液84. 8g，將其和混合料混勻后壓成球 團(tuán)，將球團(tuán)置于烘箱中在100°C保溫12小時(shí)成干燥后的球團(tuán)。投少量這種球團(tuán)入單相電弧 爐內(nèi)，起弧后，在不斷電的情況下，逐漸將剩余球團(tuán)投入電弧爐內(nèi)冶煉，球團(tuán)投完并熔融后， 繼續(xù)通電冶煉2. 4分鐘，待爐子冷卻后出爐，得到中釩鐵合金。經(jīng)檢測(cè)，所得釩鐵合金中V、 Fe的質(zhì)量百分含量分別為55. 43wt%,42. 57wt%，雜質(zhì)Al的質(zhì)量百分含量為0. Mwt%，釩 收率為98. 2%0實(shí)施例2采用本發(fā)明方法生產(chǎn)中釩鐵合金取多釩酸銨(V2O5 = 80. 23wt %，粒度為0. 05 0. 20謹(jǐn))1100克、鐵粉(IFe =96. 12wt %, MFe = 89. Olwt % )411. 0 克、鋁粉(Al = 99. 97wt % 粒度為 0. 075 0. 200mm) 510. 6 克、石灰(CaO = 66. 40wt%，粒度為 1. 00 5. 15mm) 311. 8 克，將它們混合均 勻。聚乙烯醇水溶液的濃度為3g/L，取聚乙烯醇水溶液93. 3g，將其和混合料混勻后壓成球 團(tuán)，將球團(tuán)置于烘箱中在100°C保溫12小時(shí)成干燥后的球團(tuán)。投少量這種球團(tuán)入單相電弧 爐中，起弧后，在不斷電的情況下，逐漸將剩余球團(tuán)投入電弧爐內(nèi)冶煉，球團(tuán)投完并熔融后， 繼續(xù)通電冶煉3. 0分鐘，待爐子冷卻后出爐，得到中釩鐵合金。經(jīng)檢測(cè)，所得釩鐵合金中V、 Fe的質(zhì)量百分含量分別為52. 77wt%,44. 32wt%，雜質(zhì)Al的質(zhì)量百分含量為0. 60wt%，釩 收率為97.0%。實(shí)施例3采用本發(fā)明方法生產(chǎn)中釩鐵合金取多釩酸銨(V2O5 = 90. 23wt %，粒度為0. 04 0. 18謹(jǐn))892克、鐵粉(IFe =96. 12wt %, MFe = 89. Olwt % )375. 4 克、鋁粉(Al = 99. 97wt % 粒度為 0. 075 0. 200mm) 463. 8 克、石灰(CaO = 66. 60wt%，粒度為 1. 00 5. 15mm) 285. 0 克，將它們混合 均勻。聚乙烯醇水溶液的濃度為5g/L，取聚乙烯醇水溶液100. 6g，將其和混合料混勻后壓 成球團(tuán)，將球團(tuán)置于陽光下曬48小時(shí)成干燥后的球團(tuán)。投少量這種球團(tuán)入單相電弧爐內(nèi)， 起弧后，在不斷電的情況下，逐漸將剩余球團(tuán)投入電弧爐內(nèi)冶煉，球團(tuán)投完并熔融后，繼續(xù) 通電冶煉3. 0分鐘，待爐子冷卻后出爐，得到中釩鐵合金。經(jīng)檢測(cè)，所得釩鐵合金中Vle的質(zhì)量百分含量分別為54. OSwt43. ^wt%，雜質(zhì)Al的質(zhì)量百分含量為0. 47wt%，釩收率 為 98. 8%。
權(quán)利要求
1.生產(chǎn)中釩鐵的方法，其特征在于包括如下步驟a、配料將含釩原料、含鐵原料、鋁粉、CaO混勻得到混合物料；其中，所述的含釩原料 為多釩酸銨、偏釩酸銨中至少一種；所述的含鐵原料為鐵粉、鐵紅粉中至少一種；含釩原料 以釩計(jì)、含鐵原料以鐵計(jì)的重量配比為1 0.73 0.75;配鋁系數(shù)為1.15 1.18，所述 的配鋁系數(shù)為實(shí)際加入的純鋁重量與理論計(jì)算需要加入的純鋁重量之比；配CaO系數(shù)為 0. 46 0. 48，所述的配CaO系數(shù)為實(shí)際加入的CaO重量與理論計(jì)算需加入的純鋁重量之 比；b、造球所得混合物料造球，球團(tuán)干燥；C、入爐冶煉干燥后的球團(tuán)入爐冶煉至混合物料反應(yīng)完全；d、出爐，得到中釩鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)中釩鐵的方法，其特征在于所述含釩原料的粒度為 0. 040 0. 300mm,所述含鐵原料的粒度為0. 040 0. 250mm,所述鋁粉的粒度為0. 063 0. 250mm，所述 CaO 的粒度為 0. 09 10. 00mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生產(chǎn)中釩鐵的方法，其特征在于所述的含釩原料為多 釩酸銨，所述的含鐵原料為鐵粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的生產(chǎn)中釩鐵的方法，其特征在于a步驟所述的多 釩酸銨的V2O5含量為80. 00 91. OOwt % ；鐵紅粉以1 計(jì)其!^e2O3含量彡97. Owt % ；Fe 粉以金屬鐵含量計(jì)，其含量為TFe彡95. OwtMFe彡89. Owt% ；鋁粉的Al彡99. Owt% ； 所述的CaO為CaO含量為66. 45 90. OOwt %的生石灰或熟石灰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的生產(chǎn)中釩鐵的方法，其特征在于b步驟混合物料 造球時(shí)還加入粘結(jié)劑，粘結(jié)劑的用量為混合物料重量的2 7%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)中釩鐵的方法，其特征在于所述的粘結(jié)劑為聚乙烯醇 水溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)中釩鐵的方法，其特征在于所述的粘結(jié)劑為濃度為 1 5g/L的聚乙烯醇水溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述的生產(chǎn)中釩鐵的方法，其特征在于c步驟入爐冶煉 所用爐為電弧爐。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生產(chǎn)中釩鐵的方法，其特征在于球團(tuán)完全加入電弧爐并熔 融后，繼續(xù)通電保持熔融2 ％iin，混合物料即反應(yīng)完全。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9任一項(xiàng)所述的生產(chǎn)中釩鐵的方法，其特征在于d步驟所得的 中釩鐵的釩含量為48. 00 55. 49wt%，鐵含量為41. 00 49. OOwt%。
全文摘要
本發(fā)明涉及生產(chǎn)中釩鐵的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供了一種生產(chǎn)成本較低的生產(chǎn)中釩鐵的方法。本發(fā)明方法包括如下步驟a、配料將含釩原料、含鐵原料、鋁粉、CaO混勻得到混合物料；其中，所述的含釩原料為多釩酸銨、偏釩酸銨中至少一種；所述的含鐵原料為鐵粉、鐵紅粉中至少一種；含釩原料以釩計(jì)、含鐵原料以鐵計(jì)的重量配比為1∶0.73～0.75；配鋁系數(shù)為1.15～1.18；配CaO系數(shù)為0.46～0.48；b、造球所得混合物料造球，球團(tuán)干燥；c、入爐冶煉干燥后的球團(tuán)入爐冶煉至混合物料反應(yīng)完全；d、出爐，得到中釩鐵。
文檔編號(hào)C22B4/06GK102127640SQ20111009947
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者姜德泉, 彭再立, 方民憲, 鄧本山 申請(qǐng)人:攀枝花學(xué)院