CN109722581A - 85-90钒铁及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种85‑90钒铁及其制备方法。所提供的85‑90钒铁，以质量％计包含V＝83.0‑92.0％、C＝0.30‑4.0％。所提供的制备方法为通过碳热固相还原制备法制备所述85‑90钒铁，原料为包含：粉剂氧化钒、碳粉、氧化铁粉、以及复合粘结剂，将上述原料加入到混料机中，加入水进行混匀，将混匀好的原料加入到压球机或压块机中进行压球或压块，再将湿的将得到的压球或压块放到烘干机中干燥，再将干燥好的压球或压块装入真空电阻炉或真空中频电炉，密闭抽真空，加热，进行碳热固相还原，生产出所述85‑90钒铁合金。产品钒含量83‑92％，钒回收率达到98％及以上，生产成本低，无废渣、废水和废气烟尘污染。
Description
技术领域
本发明涉及金属基复合材料技术领域，具体提供了一种85-90钒铁及其制备方法。
背景技术
80钒铁(FeV80)是指含钒78～82％的钒铁合金，目前国内外普遍采用炉外铝热法和电铝热法生产，即将片剂三氧化二钒或五氧化二钒、铁屑或废钢、铝粉或铝屑(还原剂)及石灰等分批次加入耐火容器中点火燃烧熔炼，或在电弧炉中，经多批次冶炼还原、精炼后得到钒铁水，经浇注、得到80钒铁产品，冷却后破碎至用户所需粒度。该方法的缺点是：不能满足含钒≥85-90％用户的要求，钒损失率高达6-8％、生产成本高、废气烟尘和废渣污染严重及劳动条件不好。一些污染严重的生产线被关停。
本发明采用真空碳热固相还原钒氧化物法，产品钒含量83-92％，钒回收率达到98％及以上，生产成本低，无废渣、废水和废气烟尘污染，劳动条件和环境保护好，克服了炉外铝热法和电铝热法的上述缺点。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种85-90钒铁产品及其制备方法。
本发明提供了一种85-90钒铁，以质量％计包含V＝83.0-92.0％、C＝0.30-4.0％，余量为铁及不可避免的杂质。本发明所提供的85-90钒铁优选为致密球状或块状物，可以用于在低合金高强度钢、工具钢、合金钢或铸钢作为钒合金添加剂。
一种通过碳热固相还原制备权利要求书1所述85-90钒铁的方法，其特征在于，原料包含：粉剂氧化钒、碳粉、氧化铁粉以及复合粘结剂；其粉剂氧化钒为①三氧化二钒(V2O3)、②五氧化二钒(V2O5)或③四氧化二钒(V2O4)。
所述粉剂氧化钒、碳粉(C)、氧化铁粉(Fe3O4)、复合粘结剂的质量配比为(本文未特殊标明，均为质量比)：100:(24-32):(1-10):(1-5)；
将上述原料加入到混料机中，加入水进行混匀，优选加入原料总重量的10-15％的水进行混匀，混匀后加入到压球机或压块机中进行压球或压块，将得到的压球或压块放到烘干机中干燥，再将干燥好的压球或压块装入电炉，密闭抽真空，加热，进行碳热固相还原，生产出所述85-90钒铁。
所述粉剂氧化钒优选为三氧化二钒、五氧化二钒或四氧化二钒中的一种。所述电炉可以为真空电阻炉或真空中频电炉。
将湿的压球或压块放到烘干机中干燥，所述干燥，优选干燥至水份小于1％。
所述密闭抽真空的压力优选为50Pa及以下。本发明所提供的85-90钒铁的化学成分可以为下表所示：
85-90钒铁的化学成分
注：余量为铁元素。
本发明所提供的制备方法，由于钒回收率的提高和使用便宜的碳粉代替高价格的铝作还原剂，生产成本较铝热还原法生产钒铁的成本大幅度降低。本方法在真空电阻炉或真空中频电炉中采用真空碳热固相还原钒氧化物法生产85-90钒铁，取代铝热还原法和电炉铝热还原法，尚未见专利报道和生产厂家，是国内首创。
并且，本生产方法无废渣、废水或废气烟尘污染，只排出CO2，是环境友好的生产技术；钒的回收率达到98％及以上，比铝热还原法和电炉铝热还原法的回收率92-94％提高4-6％。生产成本低。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步的说明，实施例中如无特殊说明，百分比均指质量百分比。
实施例1：
1)原料配比、混料、压球和干燥：
取含V2O5量为98％的粉剂五氧化二钒、含C量为98％的石墨粉、含Fe量为72％的轧钢铁鳞和复合粘结剂粉，其配比为：
粉状五氧化二钒(98％V2O5):石墨粉(98％C):轧钢铁鳞(72％Fe):复合粘结剂粉＝20kg:6.9kg:8.4kg:0.54kg。将以上35.84kg原料加入到混料机中，加入3.95kg(原料重量的11％)的水，混合8小时后装入压球机压球；将湿球团放到干燥机中，在120℃条件下干燥至水分小于1％；取24.67kg干球装入石墨匣钵，放进真空电阻炉中，密闭，抽真空至31Pa以下。
2)升温曲线：
以10℃/分钟升温至650℃，保温0.5小时，然后以10℃/分钟升温至1270℃，保温10分钟；再以5℃/分钟升温至1625℃，保温4小时，碳热还原反应结束，停电，待炉温降至200℃以下出炉。升温及保温过程中最低真空度为31Pa。升温及保温总计6小时54分钟，降温时间13小时，总计19小时54分钟。排出CO2气体。得到85钒铁(FeV85)11.18kg，85钒铁成品含钒(V)85.83％，含碳(C)3.37％，余量为铁(Fe)及不可避免的杂质。
本实施例钒的回收率为99％，无废渣、废水或废气烟尘污染。
实施例2：
1)原料配比、混料、压球和干燥：
取含V2O3量为98％的粉剂三氧化二钒、含C量为98％的石墨粉、含Fe量为72％的轧钢铁鳞和复合粘结剂粉，其配比为：
粉状三氧化二钒(98％V2O3):石墨粉(98％C):轧钢铁鳞粉(72％Fe):复合粘结剂粉＝7.7kg:2.22kg:0.5kg:0.10kg。合计10.52kg,将其装入混料机中，加入1.26kg(原料总重12％)的水，混合8小时后，装入压球机压球；将湿球团装入干燥机中，在130℃条件下干燥至水分小于1％，取8.88kg干球装入石墨匣钵，放进真空中频电炉中，密闭抽真空至50Pa。
2)升温曲线：
以10℃/分钟升至1270℃保温10分钟；再以5℃/分钟升至1625℃保温4小时，停电，待炉温降至200℃以下出炉。升温及保温过程中最低真空度为50Pa。升温及保温总计6小时17分钟，降温时间13小时，总计19小时17分钟。得到成品90钒铁4.92kg,90钒铁(FeV90)含钒(V)90.16％，含碳(C)3.05％，余量为铁(Fe)和不可避免的杂质。
本实施例钒的回收率为98.7％，无废渣、废水或废气烟尘污染。
实施例3：
1)原料配比、混料、压球和干燥：
取含V2O4量为98％的粉剂四氧化二钒、含C量为98％的石墨粉、含Fe量为72％的轧钢铁鳞和复合粘结剂粉，复合粘结剂粉成分为：淀粉85％，水分14％，蛋白质0.2％，灰分0.3％，其它0.5％。其配比为：
粉状四氧化二钒(98％V2O4):石墨粉(98％C):轧钢铁鳞(72％Fe):粘结剂粉＝7.7kg:2.52kg:0.50kg:0.10kg。合计10.82kg，将其装入混料机混合8小时后，加入1.3kg(原料总重的12％)的水，混匀后装入压块机中压块；将压好的湿块装入干燥机中，在130℃条件下干燥至水分小于1％，取8.08kg干块装入石墨匣钵，放进真空电阻炉中，密闭抽真空至50Pa。
2)升温曲线：
以10℃/分钟升至1270℃保温10分钟；再以5℃/分钟升至1625℃保温4小时，停电，待炉温降至200℃以下出炉。升温及保温过程中最低真空度为50Pa。升温及保温总计6小时40分钟，降温时间13小时，总计19小时40分钟。得到90钒铁(FeV90)成品5.28kg，90钒铁含钒(V)90.09％，含碳(C)3.28％，余量为铁及不可避免的杂质。
本实施例钒的回收率为98％，无废渣、废水或废气烟尘污染。
Claims (9)
1.一种85-90钒铁，其特征在于，以质量％计包含V＝83.0-92.0％、C＝0.30-4.0％。
2.根据权利要求1所述85-90钒铁，其特征在于，所述85-90钒铁为致密球状或块状物。
3.权利要求书1所述85-90钒铁，在低合金高强度钢、工具钢、合金钢或铸钢作为钒合金添加剂的应用。
4.一种通过碳热固相还原制备权利要求书1所述85-90钒铁的方法，其特征在于，原料包含：粉剂氧化钒、碳粉、氧化铁粉以及复合粘结剂；其粉剂氧化钒为三氧化二钒、五氧化二钒或四氧化二钒；
所述粉剂氧化钒、碳粉、氧化铁粉、复合粘结剂的质量配比为：100:(24-32):(1-10):(1-5)；
将上述原料加入到混料机中，加入水进行混匀，混匀后加入到压球机或压块机中进行压球或压块，将得到的压球或压块放到烘干机中干燥，再将干燥好的压球或压块装入电炉，密闭抽真空，加热，进行碳热固相还原，生产出所述85-90钒铁。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述粉剂氧化钒为三氧化二钒、五氧化二钒或四氧化二钒中的一种。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述电炉为真空电阻炉或真空中频电炉。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述加入水进行混匀，需加入原料总重量的10-15％的水进行混匀。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述干燥，需干燥至水份小于1％。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述密闭抽真空的压力为50Pa及以下。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190507 |
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