CN1228389A - 粒状钒氧化物的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粒状钒氧化物的生产方法,是把粉末状的钒酸铵连续地加入外热式容器中,通入保护气体,加热至一定温度,使炉料发生脱氨反应而分解为低价态钒的氧化物。钒氧化物呈粒状,可用来冶炼钒铁等合金。与传统的片状五氧化二钒的生产方法相比,该方法的优点是:大大简化了钒氧化物的生产工艺,降低了能耗,提高了钒收率,以及降低了生产成本。

Description

粒状钒氧化物的生产方法

本发明属于钒的氧化物技术领域，特别是涉及一种在工业上制取粒状钒氧化物的方法。

钒氧化物的主要用途是冶炼钒铁，尤其是粒状的钒氧化物特别适合于钒铁冶炼工艺的要求。因此，在工业上实现低能耗高效率地制取粒状钒氧化物具有重要实用价值和经济价值。

在现有技术中制取钒氧化物的方法：

锦州铁合金厂在《钒铁生产工艺》文献中介绍了制取五氧化二钒的生产方法是以多钒酸铵为原料，在重油加热的反射炉中加热至1000℃左右进行脱水、脱氨、熔化处理得到熔融状的V₂O₅，然后送粒化台冷却制成片状的V₂O₅。该方法目前为国内普遍采用。

Л.А.Смпнов等在《ПроизВодствоииспопьэоВание ВанадиеВцхшпакоВ》文献中介绍了与我国相同的制取片状五氧化二钒的设备和方法，反射炉温度控制在900～1100℃。

上述制取五氧化二钒方法的缺点是加热温度高，熔化周期长，能耗高；由于五氧化二钒飞扬及蒸发损失，钒收得率低，且片状的五氧化二钒用于冶炼钒铁时消耗的还原剂量大。

在“J.S.Afr.Min.Metal,(1968),№9,p385～396”等资料中介绍了南非海威尔德钢钒公司用偏钒酸铵为原料，先在回转窑内加热至450℃以上进行脱水、脱氨制得粉末状五氧化二钒，然后在硅碳棒加热的外热式电炉里将粉末状五氧化二钒熔化，最后注入到旋转的水冷钢轮中制成片状无氧化二钒。

《钢铁钒钛》1982,№1等资料中介绍了原西德GFE公司采用多钒酸铵在天然气间接加热的回转筒内以500℃左右脱水、脱氨，先制得粉状五氧化二钒，然后在三相电弧炉内熔化，用粒化台制成片状五氧化二钒。

上述的两步法或三步法制取片状五氧化二钒方法的缺点是能耗高、工艺流程烦琐。

库拉也夫等在专利SU-1084327中提出的制作熔融的粒状五氧化二钒的方法是：首先将钒酸铵原料制成10mm--25mm的颗粒，然后在500--650℃下热分解，得到熔融的粒状五氧化二钒。该方法的优点是可降低能耗，缺点是先要将钒酸铵制粒。

据考察，国外有个别企业以多钒酸铵为原料，利用天然气、氢气或氨气作还原剂，在耐热耐压的高镍不锈钢容器中，在600--1000℃还原得到低价态钒的氧化物。此方法的缺点是：还原温度高，还原设备制造成本高，还原气体纯度要求较高、耗量大，还原气体来源受到一定程度限制。

本发明的目的是，提供一种以粉状钒酸铵为原料，用工业氮气或二氧化碳气体或工业煤气作还原剂来生产粒状钒氧化物的方法。该方法不仅可以大大降低还原温度，缩短还原时间，而且生产工艺简单，设备制造成本低。

针对上述发明目的，提出如下技术解决方案：

粒状钒氧化物的生产方法，是把粉末状钒酸铵连续地加入到外热式容器中，通入保护气体，加热钒酸铵至一定温度区域内停留一段时间，使其分解并生成低价态钒的氧化物，其特征在于：

(1)通入的保护气体可根据氧化物要求选择工业氮气或二氧化碳气体或工业煤气；

(2)炉料加热温度为：500～800℃，炉内停留时间15～40分钟，炉料冷却到90～100℃后出炉。

进一步地，如上所述的粒状钒氧化物的生产方法，所使用的炉料钒酸铵为工业生产的粉状多钒酸铵或粉状偏钒酸铵或二者的混合料。

进一步地，如上所述的粒状钒氧化物的生产方法，所述的作保护气体用的煤气，可以是高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气或它们的混合气体。

进一步地，如上所述的粒状钒氧化物的生产方法，所述的炉料冷却方法是根据钒氧化物钒价态的要求，可在空气中或隔绝空气条件下自然冷却。

进一步地，如上所述粒状钒氧化物的生产方法，所述的冷却方法还可以是待炉料出炉后用水冷却。

进一步地，如上所述的粒状钒氧化物的生产方法，所述的外热式容器可以是采用普通钢材质制成的加热炉。

更进一步地，如上所述的粒状钒氧化物的生产方法，所述的加热炉最好是旋转式加热炉。

进一步地，如上所述的粒状钒氧化物的生产方法，使用该方法制得的成品为低价态钒的粒状钒氧化物，其粒度为5～20mm，其组成包括V₂O₄、V₂O₃和少量V₂O₅。

更进一步地，如上所述的粒状钒氧化物的生产方法，使用该方法制得的粒状钒氧化物组成为(重量％)：V₂O₄ 70～99.5,V₂O₃ 10～20,V₂O₅ 5～10。

与现有技术相比，本发明具有以下显著的优点：

1、工艺简单，仅用简单的外热式旋转加热设备即可制得粒状的钒氧化物，省去了专门的熔化炉和制粒设备；

2、采用工业氮气或二氧化碳气体或工业煤气作为保护气体，在低温常压条件下，实现了快速分解及还原反应，提高了生产效率，降低了能耗，更适合于工业上大批量生产；

3、对制作还原加热设备的材质要求低，显著降低了设备制造成本；

4、还原用的工业氮气或二氧化碳气体或工业煤气在一般冶金工厂容易获取，且可以不作任何提纯处理即可直接使用。

现通过实施例对本发明的具体技术方案作进一步阐述：

实施例1

将粉末状的工业生产的多钒酸铵或偏钒酸铵通过管道连续地加入外热式普通钢质制造的旋转加热炉内，同时通过管道将工业氮气或二氧化碳气体通入炉内，控制加热炉升温至500～800℃，让炉料在此温度区域加热15～40分钟，使其分解还原，待炉料在空气中或隔绝空气条件下自然冷却至90～100℃出炉，即可得到以四氧化二钒为主的低价态钒的粒状钒氧化物，其组成为(重量％)：

V₂O₄ 70～99.5,V₂O₃ 10～20,V₂O₅ 5～10。

实施例2

将粉末状的工业生产的多钒酸铵或偏钒酸铵通过管道连续地加入外热式普通钢质制的旋转加热炉内，同时通过管道将高炉煤气或焦炉煤气或转炉煤气通入炉内，控制加热炉升温至500～800℃，让炉料在此温度区域加热15～40分钟，使其分解还原，待炉料在空气中或隔绝空气条件下自然冷却至90～100℃出炉，即可得到以四氧化二钒为主的低价态钒的粒状钒氧化物，其组成为(重量％)：V₂O₄ 70～99.5,V₂O₃ 10～20,V₂O₅ 5～10。

实施例3

将粉末状的工业生产的多钒酸铵或偏钒酸铵通过管道连续地加入外热式普通钢质制的旋转加热炉内，同时通过管道将工业氮气或二氧化碳气体通入炉内，控制加热炉升温至500～800℃，让炉料在此温度区域加热15～40分钟，使其分解还原，待炉料出炉后用水冷却即可得到以四氧化二钒为主的低价态钒的粒状钒氧化物，其组成为(重量％)：V₂O₄ 70～99.5,V₂O₃ 10～20,V₂O₅ 5～10。

实施例4

将粉末状的工业生产的多钒酸铵或偏钒酸铵通过管道连续地加入外热式普通钢质制的旋转加热炉内，同时通过管道将高炉煤气或焦炉煤气或转炉煤气通入炉内，控制加热炉升温至500～800℃，让炉料在此温度区域加热15～40分钟，使其分解还原，待炉料出炉后用水冷却即可得到以四氧化二钒为主的低价态钒的粒状钒氧化物，其组成为(重量％)：V₂O₄ 70～99.5,V₂O₃ 10～20,V₂O₅ 5～10。

Claims (9)

1、粒状钒氧化物的生产方法，是把粉末状钒酸铵连续地加入到外热式容器中，通入保护气体，加热钒酸铵至一定温度区域内停留一段时间，使其分解并生成低价态钒的氧化物，其特征在于：

(1)通入的保护气体可根据低价态钒的氧化物要求选择工业氮气或二氧化碳气体或工业煤气；

(2)炉料加热温度为500～800℃，炉内停留时间为15～40分钟，炉料冷却到90～100℃后出炉。

2、如权利要求1所述的粒状钒氧化物的生产方法，其特征在于：所使用的炉料钒酸铵为工业生产的粉状多钒酸铵或粉状偏钒酸铵或二者的混合料。

3、如权利要求1所述的粒状钒氧化物的生产方法，其特征在于：所述的作保护气体用的煤气，可以是高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气或它们的混合气体。

4、如权利要求1,2或3所述的粒状钒氧化物的生产方法，其特征在于：所述的炉料冷却方法是根据钒氧化物钒价态的要求，可在空气中或隔绝空气条件下自然冷却。

5、如权利要求1,2或3所述的粒状钒氧化物的生产方法，其特征在于：所述的冷却方法还可以是待炉料出炉后用水冷却。

6、如权利要求1所述的粒状钒氧化物的生产方法，其特征在于：所述的外热式容器可以是采用普通钢材质制成的加热炉。

7、如权利要求6所述的粒状钒氧化物的生产方法，其特征在于：所述的加热炉最好是旋转式加热炉。

8、如权利要求1或6所述的粒状钒氧化物的生产方法，其特征在于：使用该方法制得的成品为低价态钒的粒状钒氧化物，其粒度为5～20mm，其组成包括V₂O₄、V₂O₃、V₂O₅。

9、如权利要求8所述的粒状钒氧化物的生产方法，其特征在于：使用该方法制得的粒状钒氧化物组成为(重量％)：V₂O₄ 70～99.5,V₂O₃ 10～20,V₂O₅ 5～10。