CN112981141A - 一种四氯化钛精制尾渣制备钒铁合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冶金技术领域，公开了一种四氯化钛精制尾渣制备钒铁合金的方法。该方法包括以下步骤：(1)将四氯化钛精制尾渣破碎磨细，于回转窑中氧化焙烧，得到含钒焙烧熟料；(2)将含钒焙烧熟料和钒氧化物与铁粒、还原剂、造渣剂、发热剂混合均匀作为钒铁冶炼混合料，然后将钒铁冶炼混合料均匀分布于冶炼炉中，进行冶炼；(3)冶炼结束后，待炉体和渣、金自然冷却后，拆炉并分离渣、金，得到钒铁合金饼和冶炼渣。该方法将四氯化钛精制尾渣焙烧得到含钒焙烧熟料，和钒氧化物作为混合含钒原料，按照电热还原工艺和自蔓延冶炼工艺进行冶炼，不仅能够制备得到合格的钒铁合金产品，钒冶炼收率高，而且产生的冶炼渣可作为提钛原料进一步资源化利用。

Description

一种四氯化钛精制尾渣制备钒铁合金的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种四氯化钛精制尾渣制备钒铁合金的方法。
背景技术
钒铁合金被广泛应用于含钒微合金钢中，它具有细晶强化和沉淀强化的双重强化机制，从而降低过热敏感性，提高钢材的强度以及耐磨性，广泛应用于建筑、航空航天、路桥等行业。钒铁合金的生产主要有铝热法、硅热法及碳热法等热还原法，其中，铝热还原应用最为广泛。当前钒铁生产企业冶炼主要含钒原料以V2O5为主，随着新技术及新工艺的开发，国内外少数几家企业掌握了以V2O3为原料电铝热法制备钒铁合金的方法。
中国专利CN103397208A(申请号：201310291195.5)和CN101693932A(申请号：200910180853)分别以V2O5、V2O3为原料，并混以还原剂(铝、硅铁)和氧化钙后在电弧炉或直筒炉中进行直接还原，得到具有一定V、Fe比的合金。中国专利CN102146527A(申请号：201110074002.1)将V2O5等原料配料后进行第一步炉外法冶炼，并在第二步还原期将V2O5和石灰混合投入电弧炉内进行精炼操作，使炉渣含钒量达到0.5％以下。中国专利CN105018828A(申请号：201510496769.1)提出一种以金属铝作为还原剂，以V2O3和V2O5混合钒氧化物为原料，以带有出渣和出铁功能的大型电炉为主体设备的多期铝热还原钒铁制备方法。
对于四氯化钛精制尾渣的综合利用，中国专利CN108677035A(申请号：201811010162.8)提供了一种回转窑连续焙烧四氯化钛精制尾渣脱氯脱碳的方法，通过富氧焙烧后获得钒氧化率高、回收率高的脱氯尾渣。中国专利CN103911517A(申请号：201410135826.9)提供了一种利用TiCl4精制尾渣生产含钒熟料的方法，通过对该原料水浸处理后与钠盐混合焙烧，得到水溶性含钒熟料可作为优质提钒原料，具有流程短、收率高的特点。中国专利CN110551907A(申请号：201910968734.1)公开了一种利用精制尾渣制备钒钛合金的方法，将铝作为自耗电极对精制尾渣进行电渣重熔制备钒钛合金，实现了钒和钛的综合回收。
从上述公开的技术来看，目前用于钒铁合金生产的原料仍然以钒氧化物为主，对于以四氯化钛精制尾渣为原料的综合利用方法主要是将其改性处理后作为一种提钒原料，未见以其为原料制备钒铁合金的相同报道。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的未见以四氯化钛精制尾渣为原料制备钒铁合金的问题，提供一种四氯化钛精制尾渣制备钒铁合金的方法，该方法将四氯化钛精制尾渣焙烧获得含钒焙烧熟料，以该焙烧熟料和钒氧化物作为含钒原料，并将上述含钒原料与铁粒、还原剂、造渣剂、发热剂按一定比例混合均匀后置于冶炼炉中进行自蔓延冶炼或电热还原冶炼，实现了四氯化钛精制尾渣的资源化利用，该方法不仅能够制备得到合格的钒铁合金产品，反应产生的冶炼渣还可作为提钛原料进一步资源化利用。
为了实现上述目的，本发明提供了一种四氯化钛精制尾渣制备钒铁合金的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将四氯化钛精制尾渣破碎磨细，于回转窑中氧化焙烧，得到含钒焙烧熟料，其中，含钒焙烧熟料中钒含量≥25重量％，钛含量≤30重量％，铁含量≤10重量％，硅含量≤2重量％，其他杂质含量≤4重量％；
(2)将含钒焙烧熟料、钒氧化物、铁粒、还原剂和造渣剂混合均匀作为钒铁冶炼混合料，然后将钒铁冶炼混合料均匀分布于冶炼炉中，采用电热还原工艺进行冶炼，其中，50:25-105:9-15:30-50:9-13；或
将含钒焙烧熟料、钒氧化物、铁粒、还原剂、造渣剂和发热剂混合均匀作为钒铁冶炼混合料，然后将钒铁冶炼混合料均匀分布于冶炼炉中，采用自蔓延工艺进行冶炼，其中，50:25-105:9-15:30-50:9-13:4-6；
(3)冶炼结束后，待炉体和渣、金自然冷却后，拆炉并分离渣、金，得到钒铁合金饼和冶炼渣。
优选地，电热还原工艺和自蔓延工艺中含钒焙烧熟料和钒氧化物的质量比为2:1-4。
优选地，所述电热还原工艺的冶炼过程为：通过石墨电极给电，同时石墨电极与钒铁冶炼混合料接触促发反应，并且逐渐下降石墨电极使石墨电极与物料保持接触直至钒铁冶炼混合料完全形成熔体，反应结束后持续通电至冶炼结束。
优选地，所述自蔓延工艺的冶炼过程为：以钛粉或镁条为点火剂促发反应，钒铁冶炼混合料自上而下进行自蔓延反应，在发热剂存在条件下形成熔池，待钒铁冶炼混合料全部熔化后，5分钟内在炉体上表面添加保温盖至渣、金完全冷却。
优选地，四氯化钛精制尾渣中钒含量≥15重量％，钛含量≤30重量％。
优选地，在步骤(1)中，将四氯化钛精制尾渣破碎磨细至粒度≤100目。
优选地，在回转窑中氧化焙烧的温度为300-600℃，时间为55-65min。
优选地，在回转窑中氧化焙烧至含钒焙烧熟料中碳的含量≤1重量％，氯的含量≤1重量％时结束焙烧。
优选地，所述钒氧化物为五氧化二钒或五氧化二钒与三氧化二钒的混合物，其中，在所述钒氧化物中，五氧化二钒的用量≥50重量％。
优选地，所述还原剂为Al和/或Ca，更优选为Al。
优选地，所述造渣剂为钙氧化物或钙盐，更优选为氧化钙。
优选地，所述发热剂为氯酸钾和/或高氯酸钾。
优选地，所述发热剂为氯酸钾。
优选地，电热还原工艺中单位合金给电功率为300-600kVA/t。
优选地，所述冶炼炉为倾翻电炉或直筒炉。
更优选地，炉体内衬材料为纯度≥98％的镁砂。
优选地，电热还原工艺冶炼和自蔓延工艺冶炼结束以冶炼渣中钒的含量降低幅度≤0.05质量％/min为标准。
在本发明所述的方法中，通过将四氯化钛精制尾渣焙烧得到化学结构和性质稳定的含钒焙烧熟料，以该焙烧熟料和钒氧化物作为混合含钒原料，并将含钒原料与铁粒、还原剂、造渣剂、发热剂按一定比例进行配料，混合均匀后作为钒铁冶炼混合料，按照电热还原工艺和自蔓延冶炼工艺进行冶炼。该方法不仅能够制备得到合格的钒铁合金产品，钒冶炼收率高，实现了四氯化钛精制尾渣的资源化利用，节约了生产成本，而且反应产生的冶炼渣中钛含量高，可作为提钛原料进一步资源化利用。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种四氯化钛精制尾渣制备钒铁合金的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将四氯化钛精制尾渣破碎磨细，于回转窑中氧化焙烧，得到含钒焙烧熟料，其中，含钒焙烧熟料中钒含量≥25重量％，钛含量≤30重量％，铁含量≤10重量％，硅含量≤2重量％，其他杂质含量≤4重量％；
(2)将含钒焙烧熟料和钒氧化物与铁粒、还原剂和造渣剂混合均匀作为钒铁冶炼混合料，然后将钒铁冶炼混合料均匀分布于冶炼炉中，采用电热还原工艺进行冶炼，其中，50:25-105:9-15:30-50:9-13；或
将含钒焙烧熟料和钒氧化物与铁粒、还原剂、造渣剂和发热剂混合均匀作为钒铁冶炼混合料，然后将钒铁冶炼混合料均匀分布于冶炼炉中，采用自蔓延工艺进行冶炼，其中，50:25-105:9-15:30-50:9-13:4-6；
(3)冶炼结束后，待炉体和渣、金自然冷却后，拆炉并分离渣、金，得到钒铁合金饼和冶炼渣。
在本发明所述的方法中，通过将四氯化钛精制尾渣焙烧得到化学结构和性质稳定的含钒焙烧熟料，以该焙烧熟料和钒氧化物作为混合含钒原料，并将含钒原料与铁粒、还原剂、造渣剂、发热剂按一定比例进行配料，混合均匀后作为钒铁冶炼混合料，按照电热还原工艺和自蔓延冶炼工艺进行冶炼。该方法不仅能够制备得到合格的钒铁合金产品，钒冶炼收率高，实现四氯化钛精制尾渣的资源化利用，节约生产成本，而且反应产生的冶炼渣还可作为提钛原料进一步资源化利用。
在本发明所述的方法中，还原剂的添加量为理论添加量的0.95-1.15倍，其中理论添加量指原料中钒、铁、发热剂所需理论添加量的总和；所述造渣剂的添加量为理论产渣量的5-15％，其中理论产渣量指铝热反应物氧化铝、造渣剂添加量、炉衬侵蚀量以及原料中未反应的钛氧化重量的总和；发热剂以单位原料热效应3000-4200kJ/kg为标准添加。
在本发明所述的方法中，为了便于得到钒、钛含量符合要求的含钒焙烧熟料，对四氯化钛精制尾渣的化学组成具有一定的限制。具体地，四氯化钛精制尾渣中钒含量≥15重量％，钛含量≤30重量％。
进一步，为了进一步提高四氯化钛精制尾渣的氧化焙烧效率，可以将四氯化钛精制尾渣磨细至适当的粒度。具体地，在步骤(1)中，可以将四氯化钛精制尾渣破碎磨细至粒度≤100目。
在回转窑中氧化焙烧四氯化钛精制尾渣过程中，窑头需要持续通入空气，并保证窑内为负压。氧化焙烧的作用主要是为了将四氯化钛精制尾渣中的氯化物和碳化物进行优化形成氧化物，从而达到脱除尾渣中氯和碳的目的。
为了提升焙烧效果，需要合理控制焙烧温度。在具体实施方式中，在回转窑中氧化焙烧的温度可以为300-600℃，例如可以为300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃或600℃。在优选实方式中，在回转窑中氧化焙烧的温度可以为400-500℃。
在本发明所述的方法中，在回转窑中氧化焙烧的时间为55-65min。具体地，例如可以为55min、56min、57min、58min、59min、60min、61min、62min、63min、64min或55min。
在具体实施方式中，在回转窑中氧化焙烧至含钒焙烧熟料中碳的含量≤1重量％，氯的含量≤1重量％时结束焙烧。
在本发明所述的方法中，所述钒氧化物可以为五氧化二钒，也可以为五氧化二钒与三氧化二钒的混合物，当钒氧化物为五氧化二钒与三氧化二钒的混合物，要保证在所述钒氧化物中，五氧化二钒的用量≥50重量％。
在本发明所述的方法中，所述还原剂可以为强还原性金属，具体地，例如可以为Al和/或Ca，优选为Al。
在具体实施方式中，所述造渣剂可以为钙氧化物或钙盐，优选为氧化钙。
在具体实施方式中，所述发热剂为氯酸钾和/或高氯酸钾。在优选实施方式中，所述发热剂为氯酸钾。
在优选实施方式中，电热还原工艺和自蔓延工艺中含钒焙烧熟料和钒氧化物的质量比可以为2:1、2:1.5、2:2、2:2.5、2:3、2:3.5或2:4。
在本发明所述的方法中，电热还原工艺冶炼过程和自蔓延工艺冶炼过程可以按照本领域的常规操作进行。
在具体实施方式中，所述电热还原工艺的冶炼过程为：通过石墨电极给电，同时石墨电极与钒铁冶炼混合料接触促发反应，并且逐渐下降石墨电极使石墨电极与物料保持接触直至钒铁冶炼混合料完全形成熔体，反应结束后持续通电至冶炼结束。
在具体实施方式中，所述自蔓延冶炼工艺的冶炼过程为：以钛粉或镁条为点火剂促发反应，钒铁冶炼混合料自上而下进行自蔓延反应，在发热剂存在条件下形成熔池，待钒铁冶炼混合料全部熔化后，迅速在炉体上表面添加保温盖至渣、金完全冷却，优选5分钟内在炉体上表面添加保温盖。
在具体实施方式中，电热还原工艺冶炼和自蔓延冶炼工艺持续通电至渣中钒含量不再发生显著降低时结束冶炼。具体地，冶炼结束以冶炼渣中钒的含量降低幅度≤0.05质量％/min为标准。
进一步地，电热还原工艺中单位合金(合金是指制备得到的钒铁合金)给电功率可以为300-600kVA/t。具体地，例如可以为300kVA/t、350kVA/t、400kVA/t、450kVA/t、500kVA/t、550kVA/t或600kVA/t。
在优选实施方式中，所述冶炼炉为倾翻电炉或直筒炉，更优选地，炉体内衬材料为纯度≥98％的镁砂。
按照本发明所述的方法能够制备出表观质量优异、化学成分合格的钒铁合金产品，钒冶炼收率高，同时还能得到冶炼渣作为提钛原料进一步资源化利用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
本发明中，所述钒铁合金饼产品中化学组成的测量方法为：V:GB/T8704.5、Ti:GOST 14250.1-90、Al:GB/T 8704.8、Si:GB/T 8704.6、C:GB/T8704.1。冶炼渣中化学组成的测量方法为：采用X射线荧光分析仪(XRF)进行测量。
实施例1
将V、Ti、Fe、Cl、C、Si质量分数分别为16.8％、28.1％、1.1％、13.1％、6.8％和0.7％的四氯化钛精制尾渣破碎磨细至粒度≤100目，然后在400℃条件下氧化焙烧60min后得到焙烧熟料，焙烧过程中窑头持续通入空气，保证窑内为负压，焙烧熟料中V、Ti、Fe、Cl、C、Si的质量分数分别为35.1％、21.0％、1.4％、0.05％、0.1％和0.9％。
将焙烧熟料、五氧化二钒、铁粒、铝粉、石灰、高氯酸钾按照50:50:9.5:34:9:5的重量比进行配料，混合均匀后平铺于冶炼炉中，以金属钛粉为点火剂促发反应进行自蔓延冶炼，待物料全部熔化且形成良好熔池后，迅速在炉体上表面添加石棉保温盖进行保温，直至渣金完全冷却，拆炉并分离渣金得钒铁合金饼和冶炼渣。
通过上述自蔓延工艺冶炼，获得表观质量优异的钒铁合金饼以及含钛冶炼渣。渣中TV、TiO2和Al2O3的质量分数分别为2.31％、15.93％和63.5％，合金产品中V、Ti、Al、Si、C的质量分数分别为79.1％、0.27％、0.1％、1.2％和0.13％。
实施例2
将V、Ti、Fe、Cl、C、Si质量分数分别为16.8％、28.1％、1.1％、13.1％、6.8％和0.7％的四氯化钛精制尾渣破碎磨细至粒度≤100目，然后在400℃条件下氧化焙烧60min后得到焙烧熟料，焙烧过程中窑头持续通入空气，保证窑内为负压，焙烧熟料中对应V、Ti、Fe、Cl、C、Si质量分数分别为35.1％、21.0％、1.4％、0.08％、0.10％和0.9％。
将焙烧熟料、五氧化二钒、铁粒、铝粉、石灰按照50:50:9.5:34:9的重量比进行配料，混合均匀后平铺冶炼炉中，通过石墨电极给电并与冶炼混合料接触促发反应进行电铝热反应，待物料全部熔化且形成良好熔池后，持续通电至渣中钒含量不再发生显著降低，停止通电至渣金完全冷却，拆炉并分离渣金得钒铁合金饼和冶炼渣。
通过上述电铝热还原冶炼，获得表观质量优异的钒铁合金饼以及含钛冶炼渣。渣中TV、TiO2和Al2O3的质量分数分别为1.30％、15.4％和65.2％，合金产品中V、Ti、Al、Si、C的质量分数分别为81.9％、0.26％、0.2％、1.1％和0.12％。
实施例3
将V、Ti、Fe、Cl、C、Si质量分数分别为25.7％、16.3％、0.9％、15.2％、5.6％和0.4％的四氯化钛精制尾渣破碎磨细至粒度≤100目，然后在500℃条件下氧化焙烧60min后得到焙烧熟料，焙烧过程中窑头持续通入空气，保证窑内为负压，焙烧熟料中对应V、Ti、Fe、Cl、C、Si质量分数分别为32.1％、20.4％、1.1％、0.05％、0.05％和0.5％。
将焙烧熟料、五氧化二钒、铁粒、铝粉、石灰按照50:50:10.5:41:10的重量比进行配料，混合均匀后平铺冶炼炉中，通过石墨电极给电并与冶炼混合料接触促发反应进行电铝热反应，待物料全部熔化且形成良好熔池后，持续通电至渣中钒含量不再发生显著降低，停止通电至渣金完全冷却，拆炉并分离渣金得钒铁合金饼和冶炼渣。
通过上述电铝热还原冶炼，获得表观质量优异的钒铁合金饼以及含钛冶炼渣。渣中TV、TiO2和Al2O3的质量分数分别为1.10％、15.4％、69.3％，合金产品中V、Ti、Al、Si、C的质量分数分别为81.5％、0.45％、0.3％、1.0％和0.10％。
实施例4
将V、Ti、Fe、Cl、C、Si质量分数分别为25.7％、16.3％、0.9％、15.2％、5.6％和0.4％的四氯化钛精制尾渣破碎磨细至粒度≤100目，然后在500℃条件下氧化焙烧60min后得到焙烧熟料，焙烧过程中窑头持续通入空气，保证窑内为负压，焙烧熟料中对应V、Ti、Fe、Cl、C、Si质量分数分别为32.1％、20.4％、1.1％、0.05％、0.05％和0.5％。
将焙烧熟料、五氧化二钒、三氧化二钒、铁粒、铝粉、石灰按照40:40:20:11.5:40:10的重量比进行配料，混合均匀后平铺冶炼炉中，通过石墨电极给电并与冶炼混合料接触促发反应进行电铝热反应，待物料全部熔化且形成良好熔池后，持续通电至渣中钒含量不再发生显著降低，停止通电至渣金完全冷却，拆炉并分离渣金得钒铁合金饼和冶炼渣。
通过上述电铝热还原冶炼，获得表观质量优异的钒铁合金饼以及含钛冶炼渣。渣中TV、TiO2和Al2O3的质量分数分别为0.87％、14.3％、70.5％，合金产品中V、Ti、Al、Si、C的质量分数分别为81.6％、0.47％、0.5％、0.9％和0.08％。
对比例1
按照实施例4的方法实施例，不同的是，不加入钒氧化物，只以焙烧熟料为含钒原料。
渣中TV、TiO2和Al2O3的质量分数分别为3.2％、44.3％、46.5％，合金产品中V、Ti、Al、Si、C的质量分数分别为77.2％、0.35％、3.6％、2.1％和0.35％。
通过对比例1实施效果可以发现，由于纯焙烧熟料反应放热量低，且杂质含量高，如果只以焙烧熟料为含钒原料进行钒铁合金冶炼，反应过程传质动力学条件变差，导致渣中V含量升高；原料中夹杂含量比例升高，导致合金中Al、Si、C含量升高，V、Ti含量降低。
对比例2
按照实施例4的方法实施例，不同的是，氧化焙烧温度为200℃。
渣中TV、TiO2和Al2O3的质量分数分别为3.3％、16.7％、46.5％，合金产品中V、Ti、Al、Si、C的质量分数分别为74.3％、0.06％、0.2％、0.9％和5.8％。
通过对比例2实施效果可以发现，如果在低于300℃下进行氧化焙烧，精制尾渣中C、Cl脱除效果不佳，不仅会额外消耗一部分还原剂，导致合金C含量超标、钒还原效果变差以及炉衬寿命降低。
对比例3
按照实施例4的方法实施例，不同的是，电热还原工艺中单位合金给电功率可以为200kVA/t。
渣中TV、TiO2和Al2O3的质量分数分别为5.9％、15.3％、62.1％，合金产品中V、Ti、Al、Si、C的质量分数分别为78.9％、0.43％、1.2％、0.8％和0.14％。
通过对比例3实施效果可以发现，如果在低给电功率条件下，会恶化熔渣特性，使熔渣粘度显著增加，同时体系过热度降低，从而导致渣金分离不彻底，钒铁合金冶炼收率显著降低。
测试例
测试实施例1-4和对比例1-3中钒冶炼收率，结果如表1所示。
其中，钒冶炼收率的计算公式为：钒冶炼收率＝渣中钒质量分数×渣量÷原料含钒量×100％。
表1钒冶炼收率
实施例编号 钒冶炼收率/％
实施例1 94.0
实施例2 96.7
实施例3 97.2
实施例4 98.1
对比例1 76.2
对比例2 83.3
对比例3 84.2
通过表1的结果可以看出，按照本发明所述的方法制备钒铁合金，钒冶炼收率明显提高，达94.0％以上。
另外，按照本发明所述的方法制备的钒铁合金中钛含量均≤0.5％，不影响产品合金质量以及冶炼渣的后续提钛处理。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种四氯化钛精制尾渣制备钒铁合金的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将四氯化钛精制尾渣破碎磨细，于回转窑中氧化焙烧，得到含钒焙烧熟料，其中，含钒焙烧熟料中钒含量≥25重量％，钛含量≤30重量％，铁含量≤10重量％，硅含量≤2重量％，其他杂质含量≤4重量％；
(2)将含钒焙烧熟料、钒氧化物、铁粒、还原剂和造渣剂混合均匀作为钒铁冶炼混合料，然后将钒铁冶炼混合料均匀分布于冶炼炉中，采用电热还原工艺进行冶炼，其中，含钒焙烧熟料、钒氧化物、铁粒、还原剂和造渣剂的重量比为50:25-105:9-15:30-50:9-13；或
将含钒焙烧熟料、钒氧化物、铁粒、还原剂、造渣剂和发热剂混合均匀作为钒铁冶炼混合料，然后将钒铁冶炼混合料均匀分布于冶炼炉中，采用自蔓延工艺进行冶炼，其中，含钒焙烧熟料、钒氧化物、铁粒、还原剂、造渣剂和发热剂的重量比为50:25-105:9-15:30-50:9-13:4-6；
(3)冶炼结束后，待炉体和渣、金自然冷却后，拆炉并分离渣、金，得到钒铁合金饼和冶炼渣。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电热还原工艺和自蔓延工艺中含钒焙烧熟料和钒氧化物的质量比为2:1-4。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电热还原工艺的冶炼过程为：通过石墨电极给电，同时石墨电极与钒铁冶炼混合料接触促发反应，并且逐渐下降石墨电极使石墨电极与物料保持接触直至钒铁冶炼混合料完全形成熔体，反应结束后持续通电至冶炼结束。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优选地，所述自蔓延工艺的冶炼过程为：以钛粉或镁条为点火剂促发反应，钒铁冶炼混合料自上而下进行自蔓延反应，在发热剂存在条件下形成熔池，待钒铁冶炼混合料全部熔化后，5分钟内在炉体上表面添加保温盖至渣、金完全冷却。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，四氯化钛精制尾渣中钒含量≥15重量％，钛含量≤30重量％；
优选地，在步骤(1)中，将四氯化钛精制尾渣破碎磨细至粒度≤100目。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在回转窑中氧化焙烧的温度为300-600℃，时间为55-65min；
优选地，在回转窑中氧化焙烧至含钒焙烧熟料中碳的含量≤1重量％，氯的含量≤1重量％时结束焙烧。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钒氧化物为五氧化二钒或五氧化二钒与三氧化二钒的混合物，其中，在所述钒氧化物中，五氧化二钒的用量≥50重量％；
优选地，所述还原剂为Al和/或Ca，优选为Al；
优选地，所述造渣剂为钙氧化物或钙盐，优选为氧化钙；
优选地，所述发热剂为氯酸钾和/或高氯酸钾，更优选为氯酸钾。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，电热还原工艺中单位合金给电功率为300-600kVA/t。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冶炼炉为倾翻电炉或直筒炉，优选地，炉体内衬材料为纯度≥98％的镁砂。
10.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，电热还原工艺和自蔓延工艺冶炼结束以冶炼渣中钒的含量降低幅度≤0.05质量％/min为标准。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113913677A (zh) * 2021-09-29 2022-01-11 河钢承德钒钛新材料有限公司 一种50钒铁合金及其冶炼方法
CN114277304A (zh) * 2021-11-23 2022-04-05 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种直筒炉冶炼钒铁合金的方法
CN115058606A (zh) * 2022-07-22 2022-09-16 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种降低钒铁冶炼吨产品铝耗的方法
CN115572876A (zh) * 2022-10-24 2023-01-06 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种超纯钒铁合金及其制备方法和应用

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010229525A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Kobe Steel Ltd フェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法
KR20130013395A (ko) * 2011-07-28 2013-02-06 한국기계연구원 탄소강 미소체 및 그의 탄화물 피복 방법
CN103031484A (zh) * 2011-09-30 2013-04-10 攀钢集团有限公司 一种冶炼钒铁的方法
CN103045928A (zh) * 2012-12-31 2013-04-17 攀钢集团西昌钢钒有限公司 电铝热法生产钒铁的方法
CN104004920A (zh) * 2014-06-11 2014-08-27 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法
CN105838892A (zh) * 2016-04-06 2016-08-10 北京科技大学 一种提取钢铁厂钒渣中钛、铁、锰、钒和铬的方法
CN107099715A (zh) * 2017-06-13 2017-08-29 东北大学 基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钒铁合金的方法
CN107447160A (zh) * 2017-07-25 2017-12-08 攀钢集团研究院有限公司 降低钒铁冶炼炉渣残钒的冶炼工艺
CN108677035A (zh) * 2018-08-31 2018-10-19 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 回转窑连续焙烧四氯化钛精制尾渣脱氯脱碳的方法
CN109825704A (zh) * 2019-04-12 2019-05-31 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 钒铁合金的冶炼方法
CN110551907A (zh) * 2019-10-12 2019-12-10 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 利用精制尾渣制备钒钛合金的方法
CN111041206A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 永平县勇泰工业废渣有限公司 一种基于钒渣制备钒铁合金的方法
CN111254344A (zh) * 2020-03-06 2020-06-09 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 钒铁合金的制备方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010229525A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Kobe Steel Ltd フェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法
KR20130013395A (ko) * 2011-07-28 2013-02-06 한국기계연구원 탄소강 미소체 및 그의 탄화물 피복 방법
CN103031484A (zh) * 2011-09-30 2013-04-10 攀钢集团有限公司 一种冶炼钒铁的方法
CN103045928A (zh) * 2012-12-31 2013-04-17 攀钢集团西昌钢钒有限公司 电铝热法生产钒铁的方法
CN104004920A (zh) * 2014-06-11 2014-08-27 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法
CN105838892A (zh) * 2016-04-06 2016-08-10 北京科技大学 一种提取钢铁厂钒渣中钛、铁、锰、钒和铬的方法
CN107099715A (zh) * 2017-06-13 2017-08-29 东北大学 基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钒铁合金的方法
CN107447160A (zh) * 2017-07-25 2017-12-08 攀钢集团研究院有限公司 降低钒铁冶炼炉渣残钒的冶炼工艺
CN108677035A (zh) * 2018-08-31 2018-10-19 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 回转窑连续焙烧四氯化钛精制尾渣脱氯脱碳的方法
CN109825704A (zh) * 2019-04-12 2019-05-31 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 钒铁合金的冶炼方法
CN110551907A (zh) * 2019-10-12 2019-12-10 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 利用精制尾渣制备钒钛合金的方法
CN111041206A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 永平县勇泰工业废渣有限公司 一种基于钒渣制备钒铁合金的方法
CN111254344A (zh) * 2020-03-06 2020-06-09 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 钒铁合金的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
余彬: "基于铝热还原制备FeV50渣中钒的赋存状态", 《钢铁钒钛》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113913677A (zh) * 2021-09-29 2022-01-11 河钢承德钒钛新材料有限公司 一种50钒铁合金及其冶炼方法
CN114277304A (zh) * 2021-11-23 2022-04-05 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种直筒炉冶炼钒铁合金的方法
CN115058606A (zh) * 2022-07-22 2022-09-16 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种降低钒铁冶炼吨产品铝耗的方法
CN115058606B (zh) * 2022-07-22 2023-11-07 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种降低钒铁冶炼吨产品铝耗的方法
CN115572876A (zh) * 2022-10-24 2023-01-06 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种超纯钒铁合金及其制备方法和应用
CN115572876B (zh) * 2022-10-24 2023-10-13 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种超纯钒铁合金及其制备方法和应用

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