CN106591687A - 利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法 - Google Patents

利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，本方法将氮化钒粉料按每批1‑2吨组批后混料，化验每批氮化钒粉料的钒、碳含量，根据氮化钒粉料化验结果及目标产品要求确定原料中氮化钒粉料、铁粉及氧化钒的配比后按原料配比进行配料，配完料后继续进行二次混料，将二次混匀后的物料磨细至150目以下后，装罐进入推板窑，烧制得到目标氮化钒铁。本方法从氮化钒粉料性质入手，通过钒、氮与铁之间的化合反应，将氮化钒粉料烧制成新产品氮化钒铁，同时解决了氮化钒粉料内含碳量高不能生产合格氮化钒铁问题，最终得到符合GB/T30896‑2014氮化钒铁国家标准要求的氮化钒铁产品，解决了氮化钒粉料过多难题。

Description

利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法。
背景技术
氮化钒粉料是在氮化钒生产过程中产生的小粒度氮化钒产品，它本身具有成品氮化钒的性质，但又有其自身特点，主要表现为：（1）含碳量较成品氮化钒高1-2%；（2）收集过程中引入杂质成分使得杂质含量略高；（3）产品含钒量较同批次成品略低；（4）产品粒度小，粉末状成分比例高，不易利用。在目前情况下，产品粉料的比例在3-15%，最好指标为2%左右，生产氮化钒过程中产生氮化钒粉料的量较大，因此氮化钒粉料的再利用问题亟待解决。
在氮化钒粉料再利用技术方面，目前常规做法是将粉料按一定比例加入到原料中重新混料压球的方法消耗氮化钒粉料，这在一定程度上能够起到消耗粉料的目的，但此方法既增加成本又影响产品表观质量，此外还会加快压球设备磨损，因此这不是一种有效方法。
申请号为201110120993.2的专利提供了一种用于钢液合金化的包芯线及方法，该方法中芯层采用氮化钒合金、硅钙合金和铁系列的合金制成，其中的氮化钒合金、硅钙合金都是粉料，粉料粒径≤5mm，这个粒度与氮化钒粉料的粒度较为贴合，若采用此技术，应该可以有效消耗氮化钒粉料，但此技术也有一些不足之处，（1）需要单独的设备、场地等，所需投资较大；（2）技术中对氮化钒粉料的粒度组成、粉料流动性等要求较为严格，所需加工成本高。
专利号ZL201410353469.3的专利提供了一种氮化钒粉料的成块方法，它是将高钒铁（80钒铁）粉与氮化钒粉按比例混匀后，装入料罐内，粉料用隔纸隔开，将料罐入氮化钒反应炉高温烧制后出料，破碎后得到合格氮化钒产品。该方法能够很好的实现氮化钒粉料成块，但是由于氮化钒粉料本身含钒量较成品偏低，而加入的高钒铁中还含有约18%的铁，将会进一步拉低产品含钒量，所以此方法适用于含钒高于78%以上的氮化钒粉料。
此外，由于氮化钒粉料含碳量较高，一般VN16粉料含碳可达到4-6%，而VN12粉料含碳更是可达到10%，因此将氮化钒粉料与铁粉或钒铁混合直接合成氮化钒铁也是不可行的，其产品在含碳量勉强能达到氮化钒铁B级品（含碳3%以下）要求，根本不能达到氮化钒铁A级品（含碳0.5%以下）要求。因此，氮化钒粉料再加工技术，特别是一种能够利用氮化钒粉料直接加工合格氮化钒铁技术具有明显的技术创新型和技术实用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，该方法有效的解决了氮化钒粉料过多难题。
为解决上述技术问题，本发明所采取如下技术方案：一种利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，所述方法采取如下工艺步骤：
（1）组批化验：将氮化钒粉料按每批1-2吨组批后混料，混匀后取样化验每批氮化钒粉料的钒、碳含量；
（2）确定原料配比：根据目标产品要求及氮化钒粉料化验结果确定原料中氮化钒粉料、铁粉及氧化钒的配比；
（3）配料混料：根据原料配比配料后进行二次混料；
（4）磨细：将二次混匀的物料磨细至150目以下；
（5）烧制：将磨细的物料装罐入推板窑，烧制得到目标氮化钒铁。
本发明所述步骤（2）中铁粉要求铁含量≥98%，粒度≤150目，且200目以下的重量比例≥60%。
本发明所述步骤（2）中氧化钒包括三氧化二钒、五氧化二钒及其任意比例混合物。
本发明所述步骤（2）中氧化钒加入量为氮化钒粉料内总含碳量的2.5-5倍。
本发明所述步骤（2）中生产FeV45N10时铁粉加入量为氮化钒粉料量的0.65-1.15倍；生产FeV55N10时铁粉加入量为氮化钒粉料量的0.34-0.7倍；生产FeV65N10时铁粉加入量为氮化钒粉料量的0.13-0.38倍。
本发明所述步骤（3）中混料是将每批次所有原料放入同一料罐内进行混料。
本发明所述步骤（4）要求所有物料粒度均≤150目，且200目以下物料比例≥65%。
本发明所述步骤（5）中烧制温度1450-1500℃。
本发明所述步骤（5）中烧制时间为8-15h。
本发明针对氮化钒粉料性质，通过钒、氮与铁之间的化合反应，将氮化钒粉料烧制成新产品氮化钒铁，同时针对氮化钒粉料内含碳量高的问题，在原料内配入足量氧化钒，使得所得氮化钒铁成分达到GB/T30896-2014氮化钒铁国家标准要求，该方法对解决氮化钒生产过程中产生粉料的问题具有重要意义。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、将氮化钒粉料分批次混料化验，避免了因粉料成分不均匀造成的氮化钒铁原料配比不准确及产品成分不合格现象；2、根据粉料含碳量配入足量氧化钒，在不引入杂质的情况下有效消耗氮化钒粉料中的碳，使生产的氮化钒铁产品成分达到国家标准要求；3、将所有原料按比例配入后进行二次混匀，保证物料成分均匀；4、将所有物料混匀后一起磨细至指定粒度，不但保证物料粒度，还能更进一步混匀原料，保证产品成分；5、所得产品含氮量高，且杂质硅、铝含量远低于GB/T30896-2014氮化钒铁国家标准要求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，生产过程中采用的工艺步骤为：
（1）组批化验：将氮化钒粉料1吨组批后混料，混匀后取样化验得到氮化钒粉料含钒77%，含碳10%；
（2）确定原料配比：生产目标产品FeV45N10时加入5倍碳含量三氧化二钒计0.5吨，同时加入1.15倍氮化钒粉料量即1.15吨铁粉；
（3）配料混料：将1吨氮化钒粉料、0.5吨三氧化二钒、1.15吨铁粉放入同一料罐进行二次混料混匀；
（4）磨细：将二次混匀的物料磨细至150目以下，且200目以下物料比例达到68%；
（5）烧制：将磨细的物料装罐入推板窑在1450℃条件下反应15h得到含碳量0.31%的FeV45N10-A。
经本方法生产的氮化钒铁，其含碳量为0.46%，其余V：45.2%，N：11.75%，Si：0.95%，P：0.05%，S：0.04%，Al：0.15%，产品含碳量达到GB/T30896-2014氮化钒铁国家标准要求，而Si、Al含量大大降低，氮钒比达到0.26。
实施例2
利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，生产过程中采用的工艺步骤为：
（1）组批化验：将氮化钒粉料1吨组批后混料，混匀后取样化验得到氮化钒粉料含钒77%，含碳10%；
（2）确定原料配比：生产目标产品FeV55N10时加入5倍碳含量三氧化二钒计0.5吨，同时加入0.7倍氮化钒粉料量即0.7吨铁粉；
（3）配料混料：将1吨氮化钒粉料、0.5吨三氧化二钒、0.7吨铁粉放入同一料罐进行二次混料混匀；
（4）磨细：将二次混匀的物料磨细至150目以下，且200目以下物料比例达到66%；
（5）烧制：将磨细的物料装罐入推板窑在1480℃条件下反应12h得到含碳量0.37%的FeV55N10-A。
经本方法生产的氮化钒铁，其含碳量为0.47%，其余V：54.1%，N：12.97%，Si：0.75%，P：0.06%，S：0.04%，Al：0.12%，产品含碳量达到GB/T30896-2014氮化钒铁国家标准要求，而Si、Al含量大大降低，氮钒比达到0.24。
实施例3
利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，生产过程中采用的工艺步骤为：
（1）组批化验：将氮化钒粉料1吨组批后混料，混匀后取样化验得到氮化钒粉料含钒77%，含碳10%；
（2）确定原料配比：生产目标产品FeV65N10时加入5倍碳含量三氧化二钒计0.5吨，同时加入0.38倍氮化钒粉料量即0.38吨铁粉；
（3）配料混料：将1吨氮化钒粉料、0.5吨三氧化二钒、0.38吨铁粉放入同一料罐进行二次混料混匀；
（4）磨细：将二次混匀的物料磨细至150目以下，且200目以下物料比例达到65%；
（5）烧制：将磨细的物料装罐入推板窑在1500℃条件下反应8h得到FeV65N10-A。
经本方法生产的氮化钒铁，其含碳量为0.4%，其余V：63.8%，N：14.91%，Si：0.97%，P：0.06%，S：0.04%，Al：0.11%，产品含碳量达到GB/T30896-2014氮化钒铁国家标准要求，而Si、Al含量大大降低，氮钒比达到0.233。
实施例4
利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，生产过程中采用的工艺步骤为：
（1）组批化验：将氮化钒粉料2吨组批后混料，混匀后取样化验得到氮化钒粉料含钒73%，含碳3%；
（2）确定原料配比：生产目标产品FeV65N10时加入2.5倍碳含量五氧化二钒计0.15吨，同时加入0.13倍氮化钒粉料量即0.26吨铁粉；
（3）配料混料：将2吨氮化钒粉料、0.15吨三氧化二钒、0.26吨铁粉放入同一料罐进行二次混料混匀；
（4）磨细：将二次混匀的物料磨细至150目以下，且200目以下物料比例达到68%；
（5）烧制：将磨细的物料装罐入推板窑在1500℃条件下反应9h得到FeV65N10-A。
经本方法生产的氮化钒铁，其含碳量为0.13%，其余V：64.01%，N：14.85%，Si：1.01%，P：0.05%，S：0.04%，Al：0.22%，产品含碳量达到GB/T30896-2014氮化钒铁国家标准要求，而Si、Al含量大大降低，氮钒比达到0.23。
实施例5
利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，生产过程中采用的工艺步骤为：
（1）组批化验：将氮化钒粉料2吨组批后混料，混匀后取样化验得到氮化钒粉料含钒73%，含碳3%；
（2）确定原料配比：生产目标产品FeV55N10时加入2.5倍碳含量五氧化二钒计0.15吨，同时加入0.34倍氮化钒粉料量即0.68吨铁粉；
（3）配料混料：将2吨氮化钒粉料、0.15吨三氧化二钒、0.68吨铁粉放入同一料罐进行二次混料混匀；
（4）磨细：将二次混匀的物料磨细至150目以下，且200目以下物料比例达到66%；
（5）烧制：将磨细的物料装罐入推板窑在1490℃条件下反应11h得到FeV55N10-A。
经本方法生产的氮化钒铁，其含碳量为0.15%，其余V：53.8%，N：12.83%，Si：0.88%，P：0.05%，S：0.05%，Al：0.31%，产品含碳量达到GB/T30896-2014氮化钒铁国家标准要求，而Si、Al含量大大降低，氮钒比达到0.238。
实施例6
利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，生产过程中采用的工艺步骤为：
（1）组批化验：将氮化钒粉料1.5吨组批后混料，混匀后取样化验得到氮化钒粉料含钒73%，含碳3%；
（2）确定原料配比：生产目标产品FeV45N10时加入2.5倍碳含量五氧化二钒计0.1125吨，同时加入0.65倍氮化钒粉料量即0.975吨铁粉；
（3）配料混料：将1.5吨氮化钒粉料、0.1125吨三氧化二钒、0.975吨铁粉放入同一料罐进行二次混料混匀；
（4）磨细：将二次混匀的物料磨细至150目以下，且200目以下物料比例达到68%；
（5）烧制：将磨细的物料装罐入推板窑在1460℃条件下反应14h得到FeV45N10-A。
经本方法生产的氮化钒铁，其含碳量为0.2%，其余V：44.3%，N：11.96%，Si：0.95%，P：0.05%，S：0.04%，Al：0.52%，产品含碳量达到GB/T30896-2014氮化钒铁国家标准要求，而Si、Al含量大大降低，氮钒比达到0.27。
实施例7
利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，生产过程中采用的工艺步骤为：
（1）组批化验：将氮化钒粉料1吨组批后混料，混匀后取样化验得到氮化钒粉料含钒75%，含碳6%；
（2）确定原料配比：生产目标产品FeV55N10时加入3.5倍碳含量四氧化二钒计0.2吨，同时加入0.47倍氮化钒粉料量即0.47吨铁粉；
（3）配料混料：将1吨氮化钒粉料、0.2吨三氧化二钒、0.47吨铁粉放入同一料罐进行二次混料混匀；
（4）磨细：将二次混匀的物料磨细至150目以下，且200目以下物料比例达到68%；
（5）烧制：将磨细的物料装罐入推板窑在1480℃条件下反应11h得到FeV55N10-A。
经本方法生产的氮化钒铁，其含碳量为0.35%，其余V54.5%，N12.96%，Si：0.77%，P：0.05%，S：0.05%，Al：0.24%，产品含碳量达到GB/T30896-2014氮化钒铁国家标准要求，而Si、Al含量大大降低，氮钒比达到0.237。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，其特征在于，所述方法采取如下工艺步骤：
（1）组批化验：将氮化钒粉料按每批1-2吨组批后混料，混匀后取样化验每批氮化钒粉料的钒、碳含量；
（2）确定原料配比：根据目标产品要求及氮化钒粉料化验结果确定原料中氮化钒粉料、铁粉及氧化钒的配比；
（3）配料混料：根据原料配比配料后进行二次混料；
（4）磨细：将二次混匀的物料磨细至150目以下；
（5）烧制：将磨细的物料装罐入推板窑，烧制得到目标氮化钒铁。
2.根据权利要求1所述的利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，其特征在于，所述步骤（2）中铁粉要求铁含量≥98%，粒度≤150目，且200目以下的重量比例≥60%。
3.根据权利要求1所述的利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，其特征在于，所述步骤（2）中氧化钒包括三氧化二钒、五氧化二钒及其任意比例混合物。
4.根据权利要求1所述的利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，其特征在于，所述步骤（2）中氧化钒加入量为氮化钒粉料内总含碳量的2.5-5倍。
5.根据权利要求1所述的利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，其特征在于，所述步骤（2）中生产FeV45N10时铁粉加入量为氮化钒粉料量的0.65-1.15倍；生产FeV55N10时铁粉加入量为氮化钒粉料量的0.34-0.7倍；生产FeV65N10时铁粉加入量为氮化钒粉料量的0.13-0.38倍。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，其特征在于，所述步骤（3）中混料是将每批次所有原料放入同一料罐内进行混料。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，其特征在于，所述步骤（4）要求所有物料粒度均≤150目，且200目以下物料比例≥65%。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，其特征在于，所述步骤（5）中烧制温度1450-1500℃。
9.根据权利要求1-5任意一项所述的利用氮化钒粉料生产氮化钒铁的方法，其特征在于，所述步骤（5）中烧制时间为8-15h。
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