CN113073254A - 利用低含钒刚玉渣制备的硅钒合金及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于合金材料领域，具体涉及一种低含钒刚玉渣制备的硅钒合金及制备方法。本发明所要解决的技术问题是利用低含钒刚玉渣制备的硅钒合金及制备方法。制备方法包括以下步骤：将低含钒刚玉渣、还原剂、造渣剂、脱硫剂和水混合均匀得到混合料，将混合料压制成球得料球，将料球干燥、熔炼，熔炼过程中加入脱磷剂，熔炼后分离渣和合金得到硅钒合金；所述造渣剂为石灰石和萤石。本发明方法所得硅钒合金杂质含量低，钒收率高。

Description

利用低含钒刚玉渣制备的硅钒合金及制备方法
技术领域
本发明属于合金材料领域，具体涉及一种低含钒刚玉渣制备的硅钒合金及制备方法。
背景技术
刚玉渣是利用V2O5为主要原料，采用铝热法冶炼50或80钒铁过程中，铝还原V2O5产生的固体废渣，刚玉渣中含有大量的Al2O3和少量的V。从目前的利用方式可知，对刚玉渣的利用附加值不高，同时，造成了刚玉渣中钒资源的浪费。迫切需要开发出一种能够综合回收利用刚玉渣的绿色环保新工艺，回收刚玉渣中的少量钒，较大地提高刚玉渣的利用价值。
发明内容
本发明提供了一种低含钒刚玉渣制备的硅钒合金及制备方法。
本发明低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法，包括以下步骤：将低含钒刚玉渣、还原剂、造渣剂、脱硫剂和水混合均匀得到混合料，将混合料压制成球得料球，将料球干燥、熔炼，熔炼过程中加入脱磷剂，熔炼后分离渣和合金得到硅钒合金；所述造渣剂为石灰石和萤石。
其中，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，所述低含钒刚玉渣中TV 1.3～1.4％。Tv是指低含钒刚玉渣中不同价态钒的总和。
进一步的，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，所述低含钒刚玉渣主要化学成分为：MgO 12～15％、SiO20.5～1.0％、CaO 7～13％、Al2O363～74％、Fe2O30.5～0.8％、TV 1.3～1.4％。
其中，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，所述还原剂为硅铁。硅铁选择90牌号，硅含量为90％。
其中，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，所述脱硫剂为碳酸钠。
其中，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，所述脱磷剂为碳化钙。
其中，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，按质量百分比计，低含钒刚玉渣33％～55％，还原剂15％～20％，石灰石18％～23％，萤石5％～10％，脱磷剂3％～6％，脱硫剂4％～8％。
进一步的，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，按质量百分比计，低含钒刚玉渣33％～55％，硅铁15％～20％，石灰石18％～23％，萤石5％～10％，碳化钙3％～6％，碳酸钠4％～8％。
其中，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，所述低含钒刚玉渣粒度≤10mm。
其中，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，所述硅铁粒度≤0.088mm。
其中，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，所述石灰石粒度≤0.088mm。
其中，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，所述萤石粒度≤0.088mm。
其中，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，所述碳酸钠粒度≤0.088mm。
其中，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，所述碳化钙粒度≤5mm。
其中，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，所述水的添加量为低含钒刚玉渣、还原剂、造渣剂、脱硫剂和脱磷剂总质量的4～8％。
其中，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，所述料球的粒度为30～40mm。
其中，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，所述干燥至含水量小于1％。进一步的，所述干燥的温度为200～300℃，干燥时间在10h以上。
其中，上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法中，所述熔炼的温度为1600～1800℃。
本发明还提供了由上述低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法制备得到的硅钒合金。
本发明方法能够回收刚玉渣中低品位钒，得到的硅钒合金可用于冶炼特殊钢的添加剂，提高钢材的质量，残渣可开发成陶瓷透水砖和烧结广场砖。本发明方法节约了低品位的钒资源，提高了刚玉渣的利用价值。本发明方法采用石灰石与萤石复合造渣，钒的收率大于89％。
具体实施方式
本发明低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法，包括以下步骤：
1、破碎或粉磨：将刚玉渣用反击式破碎机破碎成粒度≤10mm，将碳化钙用反击式破碎机破碎成粒度≤5mm，将硅铁、萤石和石灰石用球磨机磨制成粒度≤0.088mm；将碳酸钠粒径控制为≤0.088mm；
2、预混合：称量低含钒刚玉渣、硅铁、萤石、石灰石和碳酸钠，采用强制搅拌机对低含钒刚玉渣、硅铁、萤石、石灰石和碳酸钠进行预混合，保证粉料预混合均匀；
3、加水混合：称量水，倒入强制搅拌机中，继续混合，得到成型混合料；
4、成球：将成型混合料送入成球机压制成球，成球粒度控制在30～40mm；
5、干燥、电炉熔炼：将成型好的料球装入干燥箱中送入干燥窑中进行干燥，干燥至含水量小于1％；干燥后将料球装入电炉进行熔炼，熔炼温度控制在1600～1800℃，高温点熔炼时间控制在100～180min，熔炼过程中添加碳化钙，熔炼完成后经过渣与合金分离，得到硅钒合金成品。
本发明方法中，加入的石灰石也具有脱硫的作用。
本发明中，未特殊说明书的，含量均为质量百分比。
实施例1
表1生产配比
原料名称 配比/％
低含钒刚玉渣 47
硅铁 18
石灰石 18
萤石 8
碳酸钠 5
碳化钙 4
水(外加) 5
按表1配方进行称量低含钒刚玉渣、硅铁、石灰石、萤石、水和碳酸钠，经过破碎或粉磨、强制搅拌混合、成球、干燥、电炉熔炼，冶炼过程中添加碳化钙，冶炼结束后渣与合金分离得到硅钒合金成品。经检测，硅钒合金化学指标为：Si含量为15％、V含量为25％、S含量为0.1％、P含量为0.2％。本发明所得钒收率为91％。
在其他条件相同的情况下，采用与本发明石灰石和萤石等量的石灰石进行冶炼，钒收率为85％。
在其他条件相同的情况下，采用与本发明石灰石和萤石等量的萤石进行冶炼，钒收率为83％。
实施例2
表2生产配比
原料名称 配比/％
低含钒刚玉渣 43
硅铁 20
石灰石 20
萤石 6
碳酸钠 6
碳化钙 5
水(外加) 5
按表2配方进行称量低含钒刚玉渣、硅铁、石灰石、萤石、水和碳酸钠，经过破碎或粉磨、强制搅拌混合、成球、干燥、电炉熔炼，冶炼过程中添加碳化钙，冶炼结束后渣与合金分离得到硅钒合金成品。经检测，硅钒合金化学指标为：Si含量为16.5％、V含量为26％、S含量为0.085％、P含量为0.15％。本发明所得钒收率为90％。
在其他条件相同的情况下，采用与本发明石灰石和萤石等量的石灰石进行冶炼，钒收率为84％。
在其他条件相同的情况下，采用与本发明石灰石和萤石等量的萤石进行冶炼，钒收率为82％。

Claims (10)

1.低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法，其特征在于：包括以下步骤：将低含钒刚玉渣、还原剂、造渣剂、脱硫剂和水混合均匀得到混合料，将混合料压制成球得料球，将料球干燥、熔炼，熔炼过程中加入脱磷剂，熔炼后分离渣和合金得到硅钒合金；所述造渣剂为石灰石和萤石。
2.根据权利要求1所述的低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法，其特征在于：所述低含钒刚玉渣中TV1.3～1.4％；进一步的，所述低含钒刚玉渣主要化学成分为：MgO 12～15％、SiO20.5～1.0％、CaO 7～13％、Al2O363～74％、Fe2O30.5～0.8％、TV 1.3～1.4％。
3.根据权利要求1或2所述的低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法，其特征在于：所述还原剂为硅铁；所述脱硫剂为碳酸钠；所述脱磷剂为碳化钙。
4.根据权利要求1～3任一项所述的低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法，其特征在于：按质量百分比计，低含钒刚玉渣33％～55％，还原剂15％～20％，石灰石18％～23％，萤石5％～10％，脱磷剂3％～6％，脱硫剂4％～8％；进一步的，按质量百分比计，低含钒刚玉渣33％～55％，硅铁15％～20％，石灰石18％～23％，萤石5％～10％，碳化钙3％～6％，碳酸钠4％～8％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法，其特征在于：所述低含钒刚玉渣粒度≤10mm；所述硅铁粒度≤0.088mm；所述石灰石粒度≤0.088mm；所述萤石粒度≤0.088mm；所述碳酸钠粒度≤0.088mm；所述碳化钙粒度≤5mm。
6.根据权利要求1～5任一项所述的低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法，其特征在于：所述水的添加量为低含钒刚玉渣、还原剂、造渣剂、脱硫剂和脱磷剂总质量的4～8％。
7.根据权利要求1～6任一项所述的低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法，其特征在于：所述料球的粒度为30～40mm。
8.根据权利要求1～7任一项所述的低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法，其特征在于：所述干燥至含水量小于1％；进一步的，所述干燥的温度为200～300℃，干燥时间在10h以上。
9.根据权利要求1～8任一项所述的低含钒刚玉渣制备硅钒合金的方法，其特征在于：所述熔炼的温度为1600～1800℃。
10.由权利要求1～9任一项所述的方法制备得到的硅钒合金。
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