一种钒合金及其制备方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及制备钒合金技术领域，具体而言，涉及一种钒合金及其制备方法与装置。钒合金的制备方法包括：将钒渣、造渣剂和还原剂混合均匀后进行熔炼，然后分离，得到粗合金；将所述粗合金、钒氧化物、还原剂和造渣剂混合后进行精炼，然后分离，得到钒合金；所述熔炼的温度为1450~1650℃；所述精炼的温度为1450~1700℃。通过采用熔炼和精炼联合冶炼工艺，先进行熔炼，实现钒渣粗还原，然后进行精炼，并通过调控熔炼和精炼过程中的温度，能够充分回收钒渣中的钒，获得钒含量高且质量符合要求的钒合金。且该制备方法生产过程无尾液，环境污染小，工艺流程短，操作简单易行，生产成本低。生产成本低。生产成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种钒合金及其制备方法与装置


[0001]本专利技术涉及制备钒合金
，具体而言，涉及一种钒合金及其制备方法与装置。

技术介绍

[0002]钒是低合金高强度钢、钒电池、航天材料、催化剂等重要基础产业的资源。其中，“高炉法”冶炼钒钛磁铁矿过程中经转炉吹氧提钒得到的“钒渣”，是冶炼和制备钒合金的主要原料之一。钒渣的回收利用主要包括“焙烧
→
浸出
→
分离”获得较高纯度V2O5和火法直接还原熔炼获取钒铁合金两种工艺。
[0003]但是，湿法工艺存在流程长、钠化焙烧成本高、尾液难处理等问题，而火法直接还原工艺处理量大。在专利US3579328A报道含钒炉渣直接还原生产钒铁工艺之后，钒渣的火法短流程工艺正逐步被研究。然而，传统碳热法获得的钒铁合金碳含量超标、钒收得率较低，硅热法获得的钒铁硅含量较高、冶炼周期长，铝热法熔炼温度高、炉衬侵蚀严重。例如，专利CN108425071A公布了一种制备钒硅锰合金的方法，熔炼温度超过1750℃，合金中的钒含量仅20~30%。再如，专利CN110699554A公开了一种富钒渣生产富钒铁的方法，虽具有较高的钒收得率，但熔炼时间长，且钒铁中的钒含量仅10~18%。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种钒合金的制备方法，通过采用熔炼和精炼联合冶炼工艺，先进行熔炼，实现钒渣粗还原，然后进行精炼，并通过调控熔炼和精炼过程中的温度，能够充分回收钒渣中的钒，获得钒含量高且质量符合要求的钒合金。同时，该制备方法还具有生产过程无尾液，环境污染小，工艺流程短，操作简单易行，可降低钒渣传统湿法回收钒资源的生产成本等优点。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种钒合金，该钒合金符合钒铁合金GB/T 4139
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2012、氮化钒铁GB/T 30896
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2014、钒铝铁中间合金YS/T 1079
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2015及其他含铁钒合金的质量要求，且该钒合金中钒的含量较高。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供一种钒合金的制备装置，通过联合采用熔炼装置和精炼装置进行熔炼和精炼，能够充分回收钒渣中的钒和铁；通过设置温度控制器实现了钒合金的精准控制，制备得到的钒合金满足质量要求，钒和铁回收率高。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供了一种钒合金的制备方法，包括以下步骤：（a）、将钒渣、造渣剂和还原剂混合均匀后进行熔炼，然后分离，得到粗合金；（b）、将步骤（a）得到的所述粗合金、钒氧化物、还原剂和造渣剂混合后进行精炼，然后分离，得到钒合金；在步骤（a）中，所述熔炼的温度为1450~1650℃；包括但不限于1470℃、1480℃、
1500℃、1520℃、1540℃、1560℃、1580℃、1600℃、1620℃、1640℃中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；在步骤（b）中，所述精炼的温度为1450~1700℃，包括但不限于1470℃、1480℃、1500℃、1520℃、1540℃、1560℃、1580℃、1600℃、1620℃、1640℃、1660℃、1680℃、1690℃中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
[0009]本专利技术提供的钒合金的制备方法以钒渣为原料，配入造渣剂和还原剂，混匀后进行熔炼；充分反应后，将得到的粗合金再进行精炼，精炼过程中加入钒氧化物、还原剂和造渣剂，充分反应后，得到钒合金。该制备方法实现了钒合金的精准控制，合金产品符合钒铁合金GB/T 4139
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2012、氮化钒铁GB/T 30896
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2014、钒铝铁中间合金YS/T 1079
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2015及其他含铁钒合金要求。
[0010]本专利技术综合了铝热反应和/或硅热反应和/或碳热反应的强放热和精准控制的特点，构筑了“一步熔炼+二步精炼”联合冶炼工艺。一步熔炼以铝热反应和/或硅热反应和/或碳热反应反应为主，快速升温，实现钒渣粗还原；二步精炼，通过调控N2或CO/CO2分压，可实现金属元素的精准控制，获得符合要求的钒合金。同时，第一阶段熔炼反应和第二阶段精炼反应的衔接调控，可实现热量的充分利用，控制好熔炼温度。
[0011]并且，该制备方法在生产过程无尾液产生，对环境污染小，钒和铁的回收率高。
[0012]更优选地，所述熔炼温度为1500~1600℃。
[0013]更优选地，所述精炼温度为1500~1600℃。
[0014]优选地，在步骤（a）中，所述钒渣中钒元素的质量分数为5%~20%，包括但不限于6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；所述钒渣中铁元素的质量分数为20%~45%，包括但不限于22%、24%、26%、28%、30%、32%、36%、38%、40%、42%、44%中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
[0015]通过采用上述具有特定钒含量和特定铁含量的钒渣，有利于钒合金的精准控制，制得更符合要求的钒合金。
[0016]在本专利技术一些具体的实施例中，所述钒渣中钒元素的质量分数为6%~18%，铁元素的质量分数为25%~40%，硫元素的质量分数<1%，磷元素的质量分数<0.5%。
[0017]和/或，在步骤（b）中，所述钒氧化物包括V2O3和/或V2O5。
[0018]优选地，所述V2O3的纯度≥98%。
[0019]优选地，所述V2O5的纯度≥98%。
[0020]通过采用上述纯度范围的钒氧化物，有利于获得更符合要求的钒合金。
[0021]优选地，在步骤（a）和步骤（b）中，所述还原剂包括金属铝、含硅还原剂和碳质还原剂中的至少一种；优选地，所述金属铝的纯度≥99%。
[0022]优选地，所述碳质还原剂包括煤、木炭、冶金焦、石油焦和石墨中的至少一种。
[0023]优选地，所述碳质还原剂的纯度≥85%。
[0024]在本专利技术一些具体的实施例中，在步骤（a）中采用金属铝作为还原剂。
[0025]在所述熔炼的过程中，采用金属铝作为还原剂，以铝热反应为主，可快速升温，实现钒渣粗还原。
[0026]在本专利技术一些具体的实施例中，在步骤（b）中，采用金属铝作为还原剂制备钒铝铁
中间合金，配铝比在5~15%。其中，配铝比是指金属铝还原剂占钒渣的重量。
[0027]在本专利技术一些具体的实施例中，在步骤（b）中，采用碳质还原剂制备碳钒铁合金，配碳比在5~10%。其中，配碳比是指含碳还原剂占钒渣的重量。
[0028]在本专利技术一些具体的实施例中，在步骤（b）中，采用含硅还原剂制备硅钒铁合金，配硅比在5~30%。其中，配硅比是指含硅还原剂占钒渣的重量。
[0029]和/或，所述含硅还原剂包括硅铁合金和/或硅粉，所述含硅还原剂中硅元素的质量分数≥65%；和/或，在步骤（本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钒合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（a）、将钒渣、造渣剂和还原剂混合均匀后进行熔炼，然后分离，得到粗合金；（b）、将步骤（a）得到的所述粗合金、钒氧化物、还原剂和造渣剂混合后进行精炼，然后分离，得到钒合金；在步骤（a）中，所述熔炼的温度为1450~1650℃；在步骤（b）中，所述精炼的温度为1450~1700℃。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（a）中，所述钒渣中钒元素的质量分数为5%~20%，所述钒渣中铁元素的质量分数为20%~45%；和/或，在步骤（b）中，所述钒氧化物包括V2O3和/或V2O5。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（a）和步骤（b）中，所述还原剂包括金属铝、含硅还原剂和碳质还原剂中的至少一种；和/或，所述含硅还原剂包括硅铁合金和/或硅粉，所述含硅还原剂中硅元素的质量分数≥65%；和/或，在步骤（a）和步骤（b）中，所述造渣剂包括生石灰、石灰石和白云石中的至少一种。4.根据权利要求1~3任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤（a）中，所述熔炼的时间为20~80min；和/或，在步骤（b）中，所述精炼的时间为10~40min。5.根据权利要求1~3任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤（a）中，所述钒渣的粒度≤10cm；和/或，在步骤（a）和步骤（b）中，所述造渣剂的粒度≤10cm。6.一种钒合金，采用如权利要求1~5任一项所述的制备方法制得。7.一种钒合金的制备装置，适用于权利要求1~5...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘三平，杨必文，周起帆，王海北，郑朝振，邓超群，苏立峰，谢铿，
申请(专利权)人：矿冶科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：