用於釩鋁合金冶煉的氧化釩顆粒及製備方法和用途與流程

2023-12-04 22:57:06 1

本發明屬於冶金技術領域，具體涉及用於釩鋁合金冶煉的氧化釩顆粒及製備方法和用途。

背景技術：

釩鋁冶煉主要以粉劑五氧化二釩和金屬鋁粒為原料，冶煉前期將五氧化二釩與鋁粒按一定比例混合後加入反應爐內準備冶煉，對配料過程控制和混料均勻程度控制難度較高。目前釩鋁合金大多採用一步法生產，所使用的原料主要為粉劑五氧化二釩和鋁粉或鋁粒，粉劑五氧化二釩堆比重較小，在混料過程中與鋁粒或鋁粉混合過程中很難混合均勻，由於粉劑五氧化二釩堆比重較小，單爐投料量偏低，如果生產過程中進行分批投料，在爐內高溫條件下，與金屬鋁粉或鋁粒易發生爆炸，另外，加料過程中粉劑五氧化二釩易揚塵，影響釩收率，同時受單爐投料量較小影響，增加了釩鋁合金的生產成本並且降低了生產效率。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供用於釩鋁合金冶煉的氧化釩顆粒及製備方法和用途，尤其是用於釩鋁合金冶煉的高純度、低密度的粉劑五氧化二釩制粒的方法。

為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是：用於釩鋁合金冶煉的氧化釩顆粒，所述氧化釩的粒徑大小為3～10mm的不規則顆粒，堆比重為1.40～1.55g/cm3。

本發明還提供一種用於釩鋁合金冶煉的氧化釩顆粒的製備方法，其步驟為：將粉劑五氧化二釩經過造粒機進行預成型造粒得到預成型顆粒；所述預成型顆粒經過整粒機進行整粒後再破碎，再經振動篩進行篩分，得到五氧化二釩顆粒。

本發明所述粉劑五氧化釩的堆比重為0.3～0.8g/cm3,粉劑五氧化二釩的含量≥98%，粉劑五氧化二釩粒度為20～40目，粉劑五氧化二釩的溫度0～50℃。

本發明所述造粒機預成型擠壓輥為不鏽鋼材質，擠壓輥上的預成型模呈條狀，其尺寸為：長80～200mm；寬3～8mm；高1～3mm。

本發明所述振動篩的篩網為可更換的不鏽鋼篩網，篩網尺寸為2～10mm。

本發明所述預成型造粒擠壓輥壓力為50～120MPa。

本發明所述得到預成型顆粒長為80～100mm，堆比重1.15～1.25g/cm3，成型率為60～80%。

本發明所述預成型顆粒經過整粒機再次壓制整粒，整粒壓力為10～50MPa並對整粒後的顆粒進行破碎。

本發明所述破碎後的顆粒經過震動篩篩分後，得到粒徑大小為3～10mm的不規則顆粒，顆粒率為65～75%，堆比重為1.40～1.55g/cm3；粉料返回後繼續造粒。

本發明還提供一種用於釩鋁合金冶煉的氧化釩顆粒在製備釩鋁合金中的用途。所述顆粒狀五氧化二釩與鋁粒進行配料、混料並分批加入爐內進行冶煉，最後得到釩鋁合金。

本發明所述的顆粒狀五氧化二釩與鋁粒混合後進行釩鋁冶煉，得到的釩鋁合金破碎、篩分後得到釩鋁合金粒度為1～6mm，產品合格率達到95%以上。

採用上述技術方案所產生的有益效果在於：1、本方法將粉劑氧化釩經過制粒後與還原劑鋁粒混合作為冶煉釩鋁原料，可以有效增加氧化釩密度，現場粉塵減少，釩的回收率高，釩的回收率在90～97%；五氧化二釩堆比重增加1.0～4.5倍，分2～4批投料後單爐投料量增加了30%以上，解決了低密度粉劑氧化釩投料量少的問題，具有釩回收率高、產量高、經濟效益好等特點。2、本發明中的產生的未成粒的粉料可返回再次造粒，工藝全過程實現介質循環、無副產物產生，具有高效、環境效益好等特點。3、本方法為提升單爐釩鋁產量提供了有效途徑，大大減少了粉劑五氧化二釩配料過程中的揚塵，可以使混料過程中與還原劑鋁粒混合更均勻，單爐產量得到有效提升，易操作且安全性能好。

具體實施方式

本粉劑五氧化二釩造粒的方法的工藝步驟為：（1）將純度大於98%的粉劑五氧化二釩進行預成型造粒，壓輥在壓力為50～120Mpa下得到長約80～100mm條狀顆粒，堆比重1.15～1.25g/cm3。

（2）所述的條狀顆粒進一步經過壓力為10～50Mp下進行擠壓整粒後再破碎，使顆粒堆比重達到1.40～1.55g/cm3。將破碎後得到的顆粒與粉料混合物進行篩分，篩上物為顆粒粒度3～10mm的五氧化二釩顆粒，用於冶煉釩鋁合金原料，篩下物作為返料返回繼續造粒。

（3）所述的五氧化二釩顆粒用於冶煉釩鋁合金；將顆粒狀五氧化二釩與鋁粒按一定比例混合後作為冶煉釩鋁合金原料；然後將混合後物料分2～4批加入到冶煉電爐內，完成冶煉中繼續投料過程；最後冶煉釩鋁結束得到釩鋁合金錠，合金錠經破碎篩分得到釩鋁合金粒度為1～6mm的產品。

下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細的說明，實施例中的粉劑氧化釩選自：河北鋼鐵股份有限公司承德分公司釩鈦事業部產生的五氧化二釩；其主要成分的重量含量如下：V2O5：98.5～99%、Si：0.05～0.06%、Fe：0.05～0.07%、P：0.006%～0.01%、S：0.07%～0.08%、Na2O+Ka2O：0.6%～0.75%。

實施例1

本冶煉釩鋁所需的五氧化二釩顆粒製備方法的具體工藝如下所述：

（1）稱取500kg粉狀五氧化二釩、其中V2O5 含量為98.56%，測其堆比重為0.35g/cm3，粒度為20～40目，溫度25℃；

（2）對粉料進行預成型擠壓造粒，壓輥在壓力為55Mpa下得到長約85mm條狀顆粒，測其堆比重為1.15g/cm3，測其條狀物料顆粒成型率為63.5%；

（3）對上述預成型擠壓得到的顆粒進行整粒，整粒壓輥在壓力為10Mpa下對預成型顆粒進行整粒，整粒後的物料經過孔徑為3mm的整粒篩網，得到顆粒粒徑約為3mm，顆粒率為68.5%，測其製備的顆粒總量為340kg，顆粒堆比重為1.41g/cm3；

（4）取上述製備的五氧化二釩顆粒100kg、金屬鋁粒75kg、氟化鈣25kg混合後放置釩鋁合金冶煉專業爐體內，進行爐外引燃，使冶煉反應發生。將剩餘240kg五氧化二釩顆粒與金屬鋁粒180kg混合均分成2批分別經加料器加入冶煉爐內，使物料充分反應；

（5）使用該物料進行冶煉，對得到的釩鋁合金錠進行破碎篩分得到釩鋁合金粒度平均為2.5mm，對其成分分析，按質量百分比為：V：67.15%，Fe：0.20%，Si：0.24%，C：0.12%，O：0.1%，其餘量為Al；釩收率為94.5%。

實施例2

本冶煉釩鋁所需的五氧化二釩顆粒製備方法的具體工藝如下所述：

（1）稱取550kg粉狀五氧化二釩、其中V2O5含量為98.61%，測其堆比重為0.37g/cm3，粒度為20～40目，溫度30℃；

（2）對粉料進行預成型擠壓造粒，壓輥在壓力為60Mpa下得到長約88mm條狀顆粒，測其堆比重為1.21g/cm3，測其條狀物料顆粒成型率為64.4%；

（3）對上述預成型擠壓得到的顆粒進行整粒，整粒壓輥在壓力為15Mpa下對預成型顆粒進行整粒，整粒後的物料經過孔徑為3mm的整粒篩網，得到顆粒粒徑約為3mm，顆粒率為72.8%，測其製備的顆粒總量為400kg，顆粒堆比重為1.46g/cm3；

（4）取上述製備的五氧化二釩顆粒100kg、金屬鋁粒75kg、氟化鈣25kg混合後放置釩鋁合金冶煉專業爐體內，進行爐外引燃，使冶煉反應發生。將剩餘300kg五氧化二釩顆粒與金屬鋁粒225kg混合均分成3批分別經加料器加入冶煉爐內，使物料充分反應；

（5）使用該物料進行冶煉，對得到的釩鋁合金錠進行破碎篩分得到釩鋁合金粒度平均為3.5mm，對其成分分析，按質量百分比為：V：66.15%，Fe：0.18%，Si：0.26%，C：0.14%，O：0.11%，其餘量為Al；釩收率為95.1%。

實施例3

本冶煉釩鋁所需的五氧化二釩顆粒製備方法的具體工藝如下所述：

（1）稱取500kg粉狀五氧化二釩、其中V2O5含量為98.87%，測其堆比重為0.45g/cm3，粒度為20～40目，溫度18℃；

（2）對粉料進行預成型擠壓造粒，壓輥在壓力為60Mpa下得到長約80mm條狀顆粒，測其堆比重為1.25g/cm3，測其條狀物料顆粒成型率為67.6%；

（3）對上述預成型擠壓得到的顆粒進行整粒，整粒壓輥在壓力為15Mpa下對預成型顆粒進行整粒，整粒後的物料經過孔徑為4mm的整粒篩網，得到顆粒粒徑約為4mm，顆粒率為70%，測其製備的顆粒總量為350kg，顆粒堆比重為1.41g/cm3；

（4）取上述製備的五氧化二釩顆粒100kg、金屬鋁粒75kg、氟化鈣25kg混合後放置釩鋁合金冶煉專業爐體內，進行爐外引燃，使冶煉反應發生。將剩餘250kg五氧化二釩顆粒與金屬鋁粒188kg混合均分成2批分別經加料器加入冶煉爐內，使物料充分反應；

（5）使用該物料進行冶煉，對得到的釩鋁合金錠進行破碎篩分得到釩鋁合金粒度平均為3.0mm，對其成分分析，按質量百分比為：V：68.34%，Fe：0.23%，Si：0.21%，C：0.17%，O：0.14%，其餘量為Al；釩收率為96.5%。

實施例4

本冶煉釩鋁所需的五氧化二釩顆粒製備方法的具體工藝如下所述：

（1）稱取550kg粉狀五氧化二釩、其中V2O5含量為99.11%，測其堆比重為0.45g/cm3，粒度為20～40目，溫度10℃；

（2）對粉料進行預成型擠壓造粒，壓輥在壓力為65Mpa下得到長約90mm條狀顆粒，測其堆比重為1.24g/cm3，測其條狀物料顆粒成型率為70.5%；

（3）對上述預成型擠壓得到的顆粒進行整粒，整粒壓輥在壓力為20Mpa下對預成型顆粒進行整粒，整粒後的物料經過孔徑為4mm的整粒篩網，得到顆粒粒徑約為4mm，顆粒率為70.5%，測其製備的顆粒總量為385kg，顆粒堆比重為1.5g/cm3；

（4）取上述製備的五氧化二釩顆粒100kg、金屬鋁粒75kg、氟化鈣25kg混合後放置釩鋁合金冶煉專業爐體內，進行爐外引燃，使冶煉反應發生。將剩餘285kg五氧化二釩顆粒與金屬鋁粒214kg混合均分成3批分別經加料器加入冶煉爐內，使物料充分反應；

（5）使用該物料進行冶煉，對得到的釩鋁合金錠進行破碎篩分得到釩鋁合金粒度平均為4.5mm，對其成分分析，按質量百分比為：V：66.85%，Fe：0.26%，Si：0.20%，C：0.16%，O：0.13%，其餘量為Al；釩收率為96.5%。

實施例5

本冶煉釩鋁所需的五氧化二釩顆粒製備方法的具體工藝如下所述：

（1）稱取550kg粉狀五氧化二釩、其中V2O5含量為98.87%，測其堆比重為0.6g/cm3，粒度為20～40目，溫度20℃；

（2）對粉料進行預成型擠壓造粒，壓輥在壓力為70Mpa下得到長約85mm條狀顆粒，測其堆比重為1.2g/cm3，測其條狀物料顆粒成型率為75.5%；

（3）對上述預成型擠壓得到的顆粒進行整粒，整粒壓輥在壓力為35Mpa下對預成型顆粒進行整粒，整粒後的物料經過孔徑為4mm的整粒篩網，得到顆粒粒徑約為4mm，顆粒率為71.5%，測其製備的顆粒總量為390kg，顆粒堆比重為1.46g/cm3；

（4）取上述製備的五氧化二釩顆粒100kg、金屬鋁粒75kg、氟化鈣25kg混合後放置釩鋁合金冶煉專業爐體內，進行爐外引燃，使冶煉反應發生。將剩餘290kg五氧化二釩顆粒與金屬鋁粒218kg混合均分成3批分別經加料器加入冶煉爐內，使物料充分反應；

（5）使用該物料進行冶煉，對得到的釩鋁合金錠進行破碎篩分得到釩鋁合金粒度平均為3.5mm，對其成分分析，按質量百分比為：V：65.55%，Fe：0.22%，Si：0.18%，C：0.13%，O：0.10%，其餘量為Al；釩收率為95.1%。

實施例6

本冶煉釩鋁所需的五氧化二釩顆粒製備方法的具體工藝如下所述：

（1）稱取500kg粉狀五氧化二釩、其中V2O5含量為98.96%，測其堆比重為0.71g/cm3，粒度為20～40目，溫度19℃；

（2）對粉料進行預成型擠壓造粒，壓輥在壓力為90Mpa下得到長約85mm條狀顆粒，測其堆比重為1.21g/cm3，測其條狀物料顆粒成型率為78.6%；

（3）對上述預成型擠壓得到的顆粒進行整粒，整粒壓輥在壓力為20Mpa下對預成型顆粒進行整粒，整粒後的物料經過孔徑為4mm的整粒篩網，得到顆粒粒徑約為4mm，顆粒率為70.5%，測其製備的顆粒總量為350kg，顆粒堆比重為1.51g/cm3；

（4）取上述製備的五氧化二釩顆粒100kg、金屬鋁粒75kg、氟化鈣25kg混合後放置釩鋁合金冶煉專業爐體內，進行爐外引燃，使冶煉反應發生。將剩餘250kg五氧化二釩顆粒與金屬鋁粒188kg混合均分成3批分別經加料器加入冶煉爐內，使物料充分反應；

（5）使用該物料進行冶煉，對得到的釩鋁合金錠進行破碎篩分得到釩鋁合金粒度平均為5.0mm，對其成分分析，按質量百分比為：V：68.01%，Fe：0.27%，Si：0.2%，C：0.15%，O：0.14%，其餘量為Al；釩收率為96.1%。

實施例7

本冶煉釩鋁所需的五氧化二釩顆粒製備方法的具體工藝如下所述：

（1）稱取550kg粉狀五氧化二釩、其中V2O5含量為98.88%，測其堆比重為0.75g/cm3，粒度為20～40目，溫度31℃；

（2）對粉料進行預成型擠壓造粒，壓輥在壓力為110Mpa下得到長約95mm條狀顆粒，測其堆比重為1.23g/cm3，測其條狀物料顆粒成型率為79.3%；

（3）對上述預成型擠壓得到的顆粒進行整粒，整粒壓輥在壓力為40Mpa下對預成型顆粒進行整粒，整粒後的物料經過孔徑為4mm的整粒篩網，得到顆粒粒徑約為3mm，顆粒率為69.7%，測其製備的顆粒總量為383kg，顆粒堆比重為1.52g/cm3；

（4）取上述製備的五氧化二釩顆粒100kg、金屬鋁粒75kg、氟化鈣25kg混合後放置釩鋁合金冶煉專業爐體內，進行爐外引燃，使冶煉反應發生。將剩餘283kg五氧化二釩顆粒與金屬鋁粒213kg混合均分成3批分別經加料器加入冶煉爐內，使物料充分反應；

（5）使用該物料進行冶煉，對得到的釩鋁合金錠進行破碎篩分得到釩鋁合金粒度平均為5.5mm，對其成分分析，按質量百分比為：V：66.78%，Fe：0.22%，Si：0.21%，C：0.17%，O：0.16%，其餘量為Al；釩收率為96.8%。

以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，儘管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和範圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。