一種釩鐵合金的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及釩鐵合金的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 釩鐵合金被廣泛應(yīng)用于含釩微合金鋼中，它具有細晶強化和沉淀強化的雙重強化 機制，從而降低過熱敏感性，提高鋼材的強度以及耐磨性。廣泛應(yīng)用于建筑、航空航天、路橋 等行業(yè)。釩鐵合金的生產(chǎn)主要有硅熱還原法、鋁熱還原法及碳熱還原法等熱還原法。由于鋁 的還原活性較強，還原過程發(fā)熱量大，鋁熱還原應(yīng)用最為廣泛。當(dāng)前釩鐵生產(chǎn)企業(yè)冶煉主要 含釩原料以V 2O5為主，隨著新技術(shù)及新工藝的開發(fā)，國內(nèi)外少數(shù)幾家企業(yè)逐漸掌握了以V 203 為原料電鋁熱法制備釩鐵合金的方法。以釩計重量的釩氧化物為標準，采用V2O3為原料的 釩鐵冶煉過程理論上比使用V 2O5降低鋁耗達40%，降低產(chǎn)渣量40%，在大幅降低生產(chǎn)成本 的同時，減少了大渣量導(dǎo)致的釩損失。
[0003] 世界上多采用鋁熱一步法冶煉釩鐵，將混合料加入冶煉爐中，進行高溫鋁熱還原， 待反應(yīng)完畢，出渣出鐵，冷凝分層，得到沉淀合金餅和冶煉渣。雖然此方法冶煉工藝簡單， 但釩收率相對偏低，產(chǎn)品質(zhì)量完全受控于原料品質(zhì)和配料精確度。隨著冶煉設(shè)備大型化、 自動化，使得單爐多期加料，分次出渣成為可能，促進了兩步鋁熱法釩鐵冶煉工藝的提出與 推廣。與傳統(tǒng)工藝相比，兩步法工藝第一步混料時配鋁量高于理論計算值（配鋁系數(shù)大于 1. 0)，能夠改變鋁熱反應(yīng)平衡，加速冶煉貧渣時間，從提高釩氧化物的還原率，得到釩含量 更低的貧渣；出掉大部分渣后，加入配鋁系數(shù)較低的V 2O5混合料進行第二步精煉工藝，消耗 掉合金相中過剩的鋁，從而獲得合格釩鐵合金產(chǎn)品和部分釩含量較高的富渣。
[0004] 為了能夠兼顧以V2O5為原料冶煉釩鐵放熱量大、冶煉效率高，以及以V 203為原料冶 煉釩鐵耗鋁量低、產(chǎn)渣量少的冶煉特點，并優(yōu)化上游產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，采用混合釩氧化物進行多 個配鋁系數(shù)條件下的兩步法冶煉操作。
[0005] (1)、專利CN 101724752 A介紹了一種中釩鐵的冶煉方法：將底料成分為6. 5~ 8. 5份V2O3, 3. 5~4份鋁，1. 5~2份石灰，以及2. 5~3份鐵混合并冶煉，反應(yīng)平穩(wěn)后加入 20~40份V2O5,15~40份V 2O3, 23~28份鋁，10~13份石灰，4~5份螢石，30~40份 鐵的主料進行精煉。該發(fā)明充分利用了反應(yīng)熱，簡化了工藝過程，降低了爐渣粘度，釩鐵冶 煉收率穩(wěn)步提高達96%以上。但是該方法前期采用低價釩氧化物冶煉熱量不足，導(dǎo)致熔渣 性能惡化；同時螢石的加入會在一定程度上加速爐襯侵蝕；
[0006] (2)、專利CNlO 1100720 A將含釩物料（偏釩酸鈣、焦釩酸鈣、正釩酸鈣中的至少一 種，全釩品位為24%~43% ) 100份、鋁粉23~28份，鐵質(zhì)料23~27份混合后冶煉。該 發(fā)明工藝冶煉的釩鐵質(zhì)量好，釩回收率高，冶煉過程中不產(chǎn)生廢水污染，適應(yīng)高經(jīng)濟價值、 低環(huán)境污染的新型工業(yè)需要。但由于釩酸鈣全釩品位偏低，產(chǎn)出率不高，不利于高效節(jié)能的 冶煉目的，加大了工業(yè)化難度；
[0007] (3)、專利CN 102115821 A提供的一種釩鐵冶煉方法，將15wt%~35wt%的石灰， 15wt %~35wt %的鋁以及余量的V2O5和/或V 205混合后，加入預(yù)定量的鐵，冶煉渣中釩含量 低于0. 2wt%時出渣，出渣量占總渣量的85%~90%，再將精煉料加入電爐進行精練操作， 該發(fā)明方法能夠得到97%~99%的釩回收率，并能降低能耗。但該工藝渣中釩含量控制難 度大，并且仍然沒能從根本上解決釩鐵冶煉收率和配鋁量之間的矛盾。
[0008] 從上述公開的技術(shù)來看，目前釩鐵冶煉主要采用鋁熱還原法，主要涉及到釩氧化 物鋁熱反應(yīng)的一步還原過程。本工藝以V 2O5和V 205混和釩氧化物為原料，通過多次加料， 兩次出渣，調(diào)整配鋁量等手段進行釩鐵合金的制備，具有熱利用率高，縮短單位質(zhì)量冶煉時 間，并能大幅降低釩在渣中的損失，提高釩鐵的冶煉收率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種以混合釩氧化物為原料進行釩鐵制備的方法。為實現(xiàn) 上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案為一種釩鐵合金的制備方法。
[0010] 該方法包括以下步驟：
[0011] 以含釩氧化物的混合物為原料，采用分三期加料和分兩次出渣的方法，按各第一、 二、三期分別配制混合料，分期將配制的混合料加入到電爐中進行冶煉，第一期和第二期冶 煉完畢后分別出渣一次；所述含釩氧化物為V 2O3和V 205, ％03和V 205質(zhì)量比為7:1~0:8。
[0012] 其中，上述方法中第一、二、三期加料時各期的混合料中使用含釩氧化物的質(zhì)量比 為 4:3:1。
[0013] 其中，上述方法中第一、二、三期混合料中的石灰配入量與釩的氧化物質(zhì)量比各為 I ~3:10〇
[0014] 其中，上述方法中第一、二、三期混合料中的鐵配入量與釩的氧化物質(zhì)量比各為 II ~13:20〇
[0015] 其中，上述方法中鋁的配入量按如下規(guī)則：第一期和第二期混合料中的配鋁系數(shù) 各為1. 05~1. 25 ;在保證三期混合料中的總配鋁系數(shù)為1~1. 05的前提下，第三期混合 料的配鋁系數(shù)為0~1.0。
[0016] 其中，上述方法中第一期和第二期混合料的配鋁系數(shù)相同。
[0017] 其中，上述方法中當(dāng)?shù)谝黄诤偷诙诨旌狭系呐滗X系數(shù)都分別為I. 05、1. 10、1. 15 或L 20時，渣中的釩含量分別控制到L 5%~2. 5%、1· 0%~L 8%、0· 4%~L 0%或 0. 1 %~0. 6%后分別進行出渣操作。
[0018] 其中，上述方法中當(dāng)前兩期出渣結(jié)束后，加入第三期混合料進行電弧精煉，當(dāng)渣中 釩含量降低到2. 5%以下時，出爐澆鑄。
[0019] 其中，上述方法中的電爐為電弧爐。優(yōu)選使用傾翻電弧爐。
[0020] 進一步的，本發(fā)明方法包括以下步驟：
[0021] a、將按配比要求稱量好的合格釩氧化物與鋁、鐵、石灰于混料罐中按冶煉期次分 別進行混料，混料后按加料順序分罐運至冶煉區(qū)；
[0022] b、第一期和第二期電弧冶煉：將第一期冶煉混合料加入傾翻電爐，通電引弧，待反 應(yīng)完全，渣中釩含量達到控制標準時，第一次出渣；
[0023] 出渣結(jié)束后加入第二期冶煉混合料，當(dāng)釩含量降低到預(yù)定目標值時，第二次出渣。
[0024] c、第二期出渣操作結(jié)束后，加入第三期混合料進行精煉操作，當(dāng)渣中釩含量降低 到一定水平且穩(wěn)定不變時傾翻爐體，渣鐵同出。
[0025] d、出爐澆鑄，待合金和精煉渣冷凝分層后，得成分合格的釩鐵錠。
[0026] 本發(fā)明有益效果在于：
[0027] (1)通過改變釩氧化物原料配比，可以兼顧V2O5冶煉釩鐵放熱量大、冶煉效率高， V2O3冶煉釩鐵耗鋁量低、產(chǎn)渣量少的特點；
[0028] (2)冶煉前期提高配錯量，能夠改善冶煉動力學(xué)和熱力學(xué)條件，在加快錯熱反 應(yīng)的同時，促進反應(yīng)平衡向合金生成物方向移動，降低釩在渣中的損失；釩冶煉收率可達 98. 26%，有效的提高了釩的收率。
[0029] (3)多期冶煉、兩次出渣的冶煉方式能夠提高的設(shè)備熱利用率和單位產(chǎn)品的生產(chǎn) 效率。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的描述，并不因此將本發(fā)明限 制在所述的實施例范圍之中。
[0031] 本發(fā)明方法具體可按以下方法實施：
[0032] a、將稱量好的合格釩氧化物與鋁、鐵、石灰于混料罐中按冶煉期次進行混料，混料 后按加料順序分罐運至冶煉區(qū)；
[0033] b、第一期和第二期電弧冶煉：將第一期冶煉混合料加入傾翻電爐，通電引弧，待反 應(yīng)完全，渣中釩含量達到控制標準時，第一次出渣；出渣結(jié)束后加入第二期冶煉混合料，當(dāng) 釩含量降低到預(yù)定目標值時，第二次出渣；
[0034] c、第二期出渣操作結(jié)束后，加入第三期混合料進行精煉操作，當(dāng)渣中釩含量降低 到一定水平且穩(wěn)定不變時傾翻爐體，渣鐵同出；
[0035] d、出爐澆鑄，待合金和精煉渣冷凝分層后，得成分合格的釩鐵錠。
[0036] 即是采用混合釩氧化物（V2O5或者￥20 3與￥205的混合物）為原料，采用多期加料和 多次出渣的方法，分三期將混合料加入到傾翻電弧爐中進行冶煉，每期氧化釩的質(zhì)量比為 4:3:1