CN109182869A - 一种钒铁合金清洁生产工艺 - Google Patents

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Abstract

一种钒铁合金清洁生产工艺，包括以下步骤：（1）混料；（2）铝热反应；(3)制备浆料；（4）电解。本发明添加40‑50重量份的铝粒，不需要二次添加金属铝，反应工艺简单，本发明配入适量B2O3，可提高成品中钒的含量；添加TiO2的主要作用是：增加熔渣的活度，使得反应体系的反应温度降低，节省能源，反应更完全，提高生产效率；本发明通过调整配比，辅以B2O3和TiO2的加入；使得反应可以一次进行；可以得到含钒量≥80%的高钒铁，本发明工艺简单，操作方便，成本低，对环境影响较小，所得产品杂质含量低。

Description

一种钒铁合金清洁生产工艺
技术领域
本发明涉及铁合金冶炼技术领域，特别是涉及一种钒铁合金清洁生产工艺。
背景技术
钒铁是一种重要的铁合金添加剂，目前世界上生产的钒产品绝大部分以钒铁形式应用于钢铁工业，钒在钢中所起的作用主要是细化钢的组织和晶粒，提高晶粒粗化温度，从而降低钢的过热敏感性，提高钢的强度和韧性，改善钢的切削性能。随着市场导向和用户要求的不断提高，品位高、杂质含量低的高钒铁应用日趋广泛，对其品质要求也越来越高。很多高钒铁的生产工艺中，能耗高，废渣较多，所得高钒铁的纯度也不高，生产成本较高，影响其市场应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种工艺较简单，生产效率高，对环境影响较小的钒铁合金清洁生产工艺。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种钒铁合金清洁生产工艺，包括以下步骤：
（1）混料：将回炉料混合均匀，回炉料中各原料的重量配比为：三氧化二钒32-35份、铝粒40-50份、五氧化二钒10-12份、铁屑3-8份、B2O3 2-3份，TiO2 1-2份。
（2）铝热反应：将回炉料投入到冶炼炉中进行铝热还原反应，反应的温度为1450－1500℃，反应时间为60-100分钟，冷却，翻炉分离，即可得到钒铁合金产品和钒渣；钒渣中含有钒、铝、铁等元素。
(3) 制备浆料：将步骤（2）所得钒渣与铝粉以摩尔比 2.1～ 2.3∶1.0 进行配比，并加入到稀硫酸中，稀硫酸溶液与钒渣按液固体积质量比为20-25ml:1g混合均匀，得浆料；
所述稀硫酸浓度为220-230g/L。
（4）电解：将步骤（3）所得浆料置于浆料槽中，浆料通过气动泵进入旋流电解系统，进行旋流电解，旋流电解的条件为：温度60-70℃，阴极电流密度为120-150A/m2；经电解后浆料重新进入浆料槽中，如此循环，直至电解浸出完全，阴极得到钒铝铁合金。
可将钒铝铁合金另作他用，或将其中的钒、铝、铁计量加入步骤（1）中代替三氧化二钒、铝粒和铁屑，以循环使用。
本发明添加40-50重量份的铝粒，不需要二次添加金属铝，反应工艺简单，本发明配入适量B2O3，可提高成品中钒的含量；添加TiO2的主要作用是：增加熔渣的活度，使得反应体系的反应温度降低，节省能源，反应更完全，提高生产效率； 本发明通过调整配比，辅以B2O3和TiO2的加入；使得反应可以一次进行；可以得到含钒量≥80%的高钒铁，本发明工艺简单，操作方便，成本低，对环境影响较小，所得产品杂质含量低。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例之钒铁合金清洁生产工艺，包括以下步骤：
（1）混料：将回炉料混合均匀，回炉料中各原料的重量配比为：三氧化二钒35份、铝粒50份、五氧化二钒12份、铁屑8份、B2O3 3份，TiO2 2份。
（2）铝热反应：将回炉料投入到冶炼炉中进行铝热还原反应，反应的温度为1500℃，反应时间为100分钟，冷却，翻炉分离，即可得到钒铁合金产品和钒渣；钒渣中含有钒、铝、铁等元素。
(3) 制备浆料：将步骤（2）所得钒渣与铝粉以摩尔比 2.1∶1.0 进行配比，并加入到稀硫酸中，稀硫酸溶液与钒渣按液固体积质量比为25ml:1g混合均匀，得浆料。
所述稀硫酸浓度为230g/L。
（4）电解：将步骤（3）所得浆料置于浆料槽中，浆料通过气动泵进入旋流电解系统，进行旋流电解，旋流电解的条件为：温度70℃，阴极电流密度为150A/m2；经电解后浆料重新进入浆料槽中，如此循环，直至电解浸出完全，阴极得到钒铝铁合金。
可将钒铝铁合金另作他用，或将其中的钒、铝、铁计量加入步骤（1）中代替三氧化二钒、铝粒和铁屑，以循环使用。
本实施例所得钒铁合金产品中，钒含量为80.05%，钒的回收率为97.1%。
实施例2
本实施例之钒铁合金清洁生产工艺，包括以下步骤：
（1）混料：将回炉料混合均匀，回炉料中各原料的重量配比为：三氧化二钒35份、铝粒50份、五氧化二钒12份、铁屑8份、B2O3 3份，TiO2 2份。
（2）铝热反应：将回炉料投入到冶炼炉中进行铝热还原反应，反应的温度为1450℃，反应时间为60分钟，冷却，翻炉分离，即可得到钒铁合金产品和钒渣；钒渣中含有钒、铝、铁等元素。
(3) 制备浆料：将步骤（2）所得钒渣与铝粉以摩尔比 2.1∶1.0 进行配比，并加入到稀硫酸中，稀硫酸溶液与钒渣按液固体积质量比为20ml:1g混合均匀，得浆料；
所述稀硫酸浓度为220g/L。
（4）电解：将步骤（3）所得浆料置于浆料槽中，浆料通过气动泵进入旋流电解系统，进行旋流电解，旋流电解的条件为：温度60℃，阴极电流密度为120A/m2；经电解后浆料重新进入浆料槽中，如此循环，直至电解浸出完全，阴极得到钒铝铁合金。
可将钒铝铁合金另作他用，或将其中的钒、铝、铁计量加入步骤（1）中代替三氧化二钒、铝粒和铁屑，以循环使用。
本实施例所得高钒铁合金产品中，钒含量为80.01%，钒的回收率为97.2%。
对比例1
本对比例，除未添加B2O3外，其他参数与实施例1相同。
本对比例所得钒铁合金产品中，钒含量为75.10%。钒的回收率为92.1%。
对比例2
本对比例，除未添加TiO2外，其他参数与实施例1相同。
本对比例所得钒铁合金产品中，钒含量为75.60%。钒的回收率为93.2%。
对比例3
本对比例，回炉料中各原料的重量配比为：三氧化二钒30份、铝粒26份、五氧化二钒10份、铁屑8份、B2O3 3份，TiO2 2份。其他参数与实施例1相同。
本对比例所得高钒铁合金产品中，钒含量为76.65%。钒的回收率为91.0%。

Claims (2)

1.一种钒铁合金清洁生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）混料：将回炉料混合均匀，回炉料中各原料的重量配比为：三氧化二钒32-35份、铝粒40-50份、五氧化二钒10-12份、铁屑3-8份、B2O3 2-3份，TiO2 1-2份；
（2）铝热反应：将回炉料投入到冶炼炉中进行铝热还原反应，反应的温度为1450－1500℃，反应时间为60-100分钟，冷却，翻炉分离，即可得到钒铁合金产品和钒渣；钒渣中含有钒、铝、铁元素；
（3）制备浆料：将步骤（2）所得钒渣与铝粉以摩尔比 2.1～ 2.3∶1.0 进行配比，并加入到稀硫酸中，稀硫酸溶液与钒渣按液固体积质量比为20-25ml:1g混合均匀，得浆料；
（4）电解：将步骤（3）所得浆料置于浆料槽中，浆料通过气动泵进入旋流电解系统，进行旋流电解，旋流电解的条件为：温度60-70℃，阴极电流密度为120-150A/m2；经电解后浆料重新进入浆料槽中，如此循环，直至电解浸出完全，阴极得到钒铝铁合金。
2.根据权利要求1所述的钒铁合金清洁生产工艺，其特征在于，步骤（3）中，所述稀硫酸浓度为220-230g/L。
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