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钒铁的生产过程是什么？

发布时间：

2022-08-03

地壳中钒的丰度为135×10%钒矿物有70多种，但单个钒矿床很少（只有秘鲁的米纳拉格拉是单个矿床，已被开采），与其他矿山共生。生产钒的原料包括钒铁矿（含vo.4%-1.4%）、铀钒矿（含v2o51.5%-2.0%）、原油灰烬（含v2o520%-40%）、含钒磷酸铁（含v3%-6%）、废钒催化剂、氧化铝生产残渣等。这些原料含低钒，因此，需要采用湿法冶金方法。首先，从这些原料中提取Vanadium pentoxide，然后将Vanadium pentoxide冶炼成钒铁和钒添加剂。钒铁矿精矿是生产钒的主要原料，世界钒产量的90%是用钒钛精矿生产的。

（1）钒铁矿生产Vanadium pentoxide

钒铁矿的化学成分为：v0.3%-1.4%，Fe约60%，TiO2约14%。含钒生铁是在高炉（或电炉）中用焦炭还原钒铁矿获得的。它含有v0.4%-1.2%，si<0.5%，Ti约0.3%。该生铁在顶吹氧气转炉（或钢包）中吹氧获得的钒渣含有V10%-15%、feo25%-45%、sio213%-20%、TiO2约10%、cr2o31%-5.0%。炉渣与金属铁（半钢）混合。经过破碎和球磨，粒径小于0 1mm，金属铁经空气分离器或磁选机选择后，用作生产Vanadium pentoxide的原料。钒在钒渣中以尖晶石相存在。V2O3应通过氧化法氧化为V2O5，然后与Na2O结合形成水溶性钒酸钠。使用纯碱、芒硝。

（2）铝热法

很早的钒铁生产方法至今仍在使用，铝是很强的还原剂。用铝还原Vanadium pentoxide产生的热量相当大（4577kj/kg混合物），不仅可以完成铝热熔炼过程，还可以将钒铁废料添加回炉中以降低反应温度；加入石灰、镁砂和萤石以降低炉渣的粘度；调整铝颗粒和Vanadium pentoxide熔片的粒度，以降低反应速度，减少飞溅损失，提高钒的收率。冶炼用镁炉衬，或用钒铁渣打结的环形反应炉筒。熔炼采用低点火法。要求V2O5易熔片的V2O5含量为≥ 98%. 块状度<20mm×20mm，板材厚度3～5mm。铝是铝含量大于98%、粒径小于3mm的铝颗粒和3～10mm的铝气泡。钢屑为普通碳钢车屑，卷长＜15mm。熔炼反应完成后，自然冷却16～24h。拉出炉筒，取出钒铁锭，清洗包装。冶炼得到的钒铁成分为：V75%-80%、al1%-4%、si1.0%-1.5%、co.13%-0.2%、s≤ 0.05%，P≤ 0.075%. 炉渣的成分包括约55%-6%的V2O3、约85%（cao+mgo）的Al2O3和约10%。生产1t80%钒的钒铁消耗量：1500～1600kg熔融氧化钒（v2o598%）、810～860kg铝（al98%）。钒的冶炼回收率为90%-95%。为了降低炉渣中的钒含量，在反应结束后立即加热炉渣，使悬浮在炉渣中的金属颗粒下沉，并继续与炉渣中的氧化钒和残余铝反应，以提高钒的回收率。

（3）硅电热法

75%的硅铁和铝用作还原剂。在改进的三相碱性电弧炉中生产V40%-60%的钒铁。电弧炉变压器容量为1800kVA，工作电压为127/220v，额定电流为4750a。石墨电极直径为200mm。镁砖用作炉衬。炉盖由铬镁砖制成。使用的原材料为：V2O5熔合板（V2O5≥ 98%，Si≤ 0.25%，铁≤ 0.30%，P≤ 0.05%，s≤ 0.03%as≤ 0.02%，na2o+k2o≤ 1.5%，板材厚度约8.0mm，碎片大小≤ 200mm×200mm）硅铁（75%硅铁，块状≤ 30mm）；铝块（加工铝锭至≤ 20mm）；石灰（Cao≥ 85%，P≤ 0.015%，块尺寸30～50mm）和普通碳钢的废钢或钢屑。

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