一種生產釩鐵的方法
2023-11-30 08:56:26
專利名稱：一種生產釩鐵的方法
技術領域：
本發明涉及鐵合金製備技術領域，更具體地說，涉及一種生產釩鐵的方法。
背景技術：
目前國內提釩多採用的是酸性銨鹽沉釩工藝，但是此工藝的沉釩廢水中含有大量 NH4+、 V5+、 Cr6+等有害離子，導致廢水氨氮、COD、重金屬等多項指標不合格，不能達到國家排 放標準，而且惡劣的生產環境嚴重損害著操作人員的身體健康。對沉釩廢水的無公害處理， 很大程度的增加了生成成本。 在申請號為200710201334、發明名稱為"從釩的低含量溶液中製取釩鐵的方法"的 專利中，公開了一種從釩的低含量溶液中製取釩鐵的方法，其中，先將溶液的pH值調節至 5 6，然後加入二價的鐵離子，再調節溶液的pH為7 8. 5，生成沉澱物，在沉澱物中加入 鋁粒和石灰，混合均勻，放入感應爐中升溫反應得釩鐵。在該方法中，因為在酸性溶液中部 分Fe2+會氧化為Fe3+同時部分V03—會還原為四價釩氧基離子V02+，所以生成的沉澱物是組 成不固定的混合物，其中有Fe(V0》2、 Fe(V03)3、 V02 xH20和Fe(OH)2等。由於該方法所得 到的釩酸鐵中釩和鐵的高低價的氧化物共存，所以該方法難以穩定的進行生產。此外，由於 該方法所得到的釩酸鐵沉澱物中V/Fe摩爾比為1 : l，所以這種釩酸鐵沉澱物一般用來生 產釩含量在50%以下的釩鐵，且還原劑利用率低，缺乏經濟性，從而難以實現大規模生產。
發明內容
為解決傳統沉釩工藝中的環境汙染和高成本等問題，本發明採用三價鐵鹽來沉積
含釩浸出液中的釩元素，得到釩元素和鐵元素的摩爾比為3 : i的釩酸鐵沉澱物，並通過電
弧爐電解還原由釩酸鐵沉澱物、鋁粒和氧化鈣所形成的混合物料，實現了大規模生產釩重
量百分比在70 % 80%的釩鐵合金。 本發明提供了一種生產釩鐵的方法，可包括以下步驟將三價鐵鹽按比例加入釩 溶液，以形成釩元素和鐵元素摩爾比為3 : 1的混合溶液；加熱混合溶液至沸騰，以生成釩 酸鐵沉澱物，再經洗滌、過濾並高溫乾燥釩酸鐵沉澱物得到釩酸鐵；在釩酸鐵中按比例加 入鋁粒和氧化*丐，均勻混合形成冶煉爐料，其中，鋁粒的加入重量為釩酸鐵重量的0.41 0. 44倍，氧化鈣的加入重量為釩酸鐵重量的0. 086 0. 092倍；將冶煉爐料加入電弧爐中 進行冶煉，以生成釩鐵。 根據本發明的示例實施例，所述釩溶液中全釩含量可以為15 40g/L。 根據本發明的示例實施例，所述釩酸鐵沉澱物中的釩元素和鐵元素的摩爾比可以
為3 : i。 根據本發明的示例實施例，所述釩鐵中各元素的重量百分比可以為釩70 80 % ，碳《0. 2 % ，矽《0. 5 % ，磷《0. 05 % ，硫《0. 05 % ，鋁《2. 0 % ，錳《0. 5 % ，鉻 《0. 02%，鉀《0. 05%，鈉《0. 05%，餘量為鐵。 綜上所述，在滿足環保要求的前提下，本發明從含釩浸出液中製得釩重量百分比在70% 80%的釩鐵合金，而且通過在冶煉過程中大幅度地提高還原劑的利用率，降低了生產成本。
具體實施例方式
本發明的原理是，將釩酸鐵沉澱物的溫度和pH值控制在一定的範圍內，能夠製得Fe (V03) 3，所得到釩酸鐵V/Fe摩爾比為3 : 1 ，相對於傳統沉澱法得到的正釩酸鐵FeV04和Fe203 2、05，冶煉過程中還原劑利用率大幅提高。
本發明描述的一種生產釩鐵方法，包括以下步驟 (1)將全釩含量為15 40g/L的釩溶液加熱到50 60°C ，在攪拌條件下將釩溶液pH值調節至5 6。 (2)加入由硫酸鐵或氯化鐵中至少一種組成的三價鐵鹽，加熱溶液至沸騰，反應至少30min，優選地，反應時間為30 40min，得到釩酸鐵沉澱物。
(3)將沉澱有釩酸鐵的溶液靜置15min，排出上清液。 (4)採用如板框壓濾機或帶式過濾機的過濾設備，來洗滌並過濾釩酸鐵沉澱物，然後將釩酸鐵在20(TC乾燥2h，使得乾燥後的釩酸鐵中H20的含量不大於1%。在此，釩酸鐵中個元素的重量百分比為釩39 41%，鐵14 15%，矽《0. 2%，磷《0. 05%，硫《0. 05%，鉻《0. 05%，鉀和鈉的和《1. 2%，餘量為氧。 (5)取乾燥後的釩酸鐵，按比例配加鋁粒、氧化鈣，並將物料混合均勻形成冶煉爐料，其中，鋁粒的加入重量為釩酸鐵重量的0. 41 0. 44倍，氧化鈣的加入重量為釩酸鐵重量的0. 086 0. 092倍。 (6)將片狀五氧化二釩和鋁粒按比例配製成冶煉引弧料，其中鋁粒的重量為五氧化二釩重量的0. 48 0. 49倍。 (7)將冶煉引弧料加入電弧爐點燃，待充分反應後，立即啟動振動給料機，快速加入一定量冶煉爐料，停止下料，迅速降電極，通電，二次電壓100 160V，初期低電流，爐況平穩時大電流。通電期間，熔池堆料處必須攪拌，保證爐料充分反應。 (8)通電10 15min後，停電，升電極，開始第二次加料，加完料後，降電極，繼續
通電15 20min。在此，需要說明的是，經過上述步驟(7)的冶煉，就可以得到釩重量百分
比在70% 80%的釩鐵合金。然而，這裡將物料分兩批加入電弧爐中進行電解，即在步驟
(7)之後進行步驟(8)，主要原因有兩點一是待第一批料反應形成熔池之後，再加入第二
批料，可以使電極更加容易地接觸到引弧料；二是本發明的實施例所用的電弧爐容量比較
大，適合於分兩批加入冶煉爐料，能提高設備的利用率，且方便操作。雖然這裡提到了將物
料按一批或分兩批加入電弧爐中進行電解的情況，但是本發明不限於此。 (9)冶煉結束後，提升電極，爐體靜置10min以上，然後吊運至冷卻場，再加保溫蓋
保溫6 8小時。得到重量百分比如下的釩鐵釩70 80%，碳《0. 2%，矽《0. 5%，磷
《0. 05%，硫《0. 05%，鋁《2.0%，錳《0.5%，鉻《0. 02%，鉀《0. 05%，鈉《0. 05%，餘
量為鐵。 實施例1 將20m3含釩25g/L釩溶液泵入沉澱罐，開啟攪拌，蒸汽加熱到60°C ，加入鹽酸調節釩溶液pH值到5，加入538kg無水氯化鐵(含鐵34% )，加熱至沸騰，反應30min後，停止攪拌，靜置15min，排出上清液，沉澱物泵入板框壓濾機過濾洗滌，於20(TC乾燥2h後製得釩酸鐵，其成分為釩40.5%，鐵14.8%，矽0. 1%，磷0.01%，硫0. 005%，鉻0. 03%，鉀0. 1%，鈉O. 35%，餘量為氧。 將含釩40. 5%的釩酸鐵3000kg、氧化f丐270kg、鋁粉1290kg混合均勻作為冶煉爐料；將含釩98%的片狀五氧化二釩250kg、鋁粒120kg混合均勻作為冶煉引弧料；將冶煉引弧料加入電弧爐點燃，待充分反應後，立即啟動振動給料機，快速加入1500kg冶煉爐料，停止下料，迅速降電極，通電，二次電壓160V，初期低電流，爐況平穩時大電流。通電期間攪拌，保證爐料充分反應。通電10min後，停電，升電極，加入剩餘爐料，加完料後，降電極，繼續通電15min。冶煉結束後，提升電極，爐體靜置10min以上，然後吊運至冷卻場，再加保溫蓋保溫6小時。 一天後水淬冷卻，破碎製得釩鐵，其成分為釩75.6%，碳0. 2%，矽0. 15%，磷0. 01%，硫0. 005%，鋁0. 5%，錳0. 01%，鉻0. 02%，鉀0. 05%，鈉0. 05%，餘量為鐵。
實施例2 將20m3含釩30g/L釩溶液泵入沉澱罐，開啟攪拌，蒸汽加熱到60°C ，加入硫酸調節釩溶液pH值到5，加入1050kg硫酸鐵(含鐵21 % )，加熱至沸騰，反應30min後，停止攪拌，靜置15min，排出上清液，沉澱物泵入板框壓濾機過濾洗滌，於20(TC乾燥2h後製得釩酸鐵，其成分為:釩39.5%，鐵14.2%，矽0. 13%，磷0.01%，硫0. 03%，鉻0. 02%，鉀0. 1%，鈉0. 6%，餘量為氧。 將含釩39. 5%的釩酸鐵3000kg、氧化f丐258kg、鋁粉1230kg混合均勻作為冶煉爐料；將含釩98%的片狀五氧化二釩250kg、鋁粒120kg混合均勻作為冶煉引弧料；將冶煉引弧料加入電弧爐點燃，待充分反應後，立即啟動振動給料機，快速加入1500kg冶煉爐料，停止下料，迅速降電極，通電，二次電壓160V，初期低電流，爐況平穩時大電流。通電期間攪拌，保證爐料充分反應。通電15min後，停電，升電極，加入剩餘爐料，加完料後，降電極，繼續通電20min。冶煉結束後，提升電極，爐體靜置10min以上，然後吊運至冷卻場，再加保溫蓋保溫8小時。 一天後水淬冷卻，破碎製得釩鐵，其成分為釩76. 3%，碳0. 1 %，矽0. 1 %，磷0. 01%，硫0. 02%，鋁1. 2%，錳0. 01%，鉻0. 02%，鉀0. 05%，鈉0. 05%，餘量為鐵。
實施例3 將20m3含釩25g/L釩溶液泵入沉澱罐，開啟攪拌，蒸汽加熱到60°C ，加入硫酸調節釩溶液pH值到5，加入872kg硫酸鐵(含鐵21 % )，加熱至沸騰，反應30min後，停止攪拌，靜置15min，排出上清液，沉澱物泵入板框壓濾機過濾洗滌，於20(TC乾燥2h後製得釩酸鐵，其成分為:釩40. 1%，鐵14. 7%，矽0. 11%，磷0. 01%，硫0. 04%，鉻0. 03%，鉀0. 12%，鈉0. 48%，餘量為氧。 將含釩40. 1 %的釩酸鐵3000kg、氧化f丐267kg、鋁粉1275kg混合均勻作為冶煉爐料；將含釩98%的片狀五氧化二釩250kg、鋁粒120kg混合均勻作為冶煉引弧料；將冶煉引弧料加入電弧爐點燃，待充分反應後，立即啟動振動給料機，快速加入1500kg冶煉爐料，停止下料，迅速降電極，通電，二次電壓160V，初期低電流，爐況平穩時大電流。通電期間攪拌，保證爐料充分反應。通電10min後，停電，升電極，加入剩餘爐料，加完料後，降電極，繼續通電15min。冶煉結束後，提升電極，爐體靜置10min以上，然後吊運至冷卻場，再加保溫蓋保溫6小時。 一天後水淬冷卻，破碎製得釩鐵，其成分為釩74.8%，碳0. 12%，矽0. 16%，磷0. 01%，硫0. 02%，鋁0. 8%，錳0. 01%，鉻0. 02%，鉀0. 05%，鈉0. 05%，餘量為鐵。
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由以上可知，本發明提供了一種生產釩鐵的方法，所述方法中釩酸鐵沉澱物產生的廢水由於只含部分鈉鹽和少量重金屬離子，不含氨氮，經還原中和後，就能達到環保要求，具有很好的環保效益。另外，所述方法製備出了高V/Fe摩爾比的Fe (V03) 3，而且在用釩酸鐵生產釩鐵的過程中，還原劑更多的作用於高價值的釩，產品成本相對降低，更具有市場競爭力。 儘管結合示例性實施例示出並描述了本發明，但是本領域的技術人員應該清楚，在不脫離由權利要求所限定的本發明的精神和範圍的情況下，可進行各種添加、更改和刪除。
權利要求
一種生產釩鐵的方法，包括以下步驟將三價鐵鹽按比例加入釩溶液，以形成釩元素和鐵元素摩爾比為3∶1的混合溶液；加熱所述混合溶液至沸騰，以生成釩酸鐵沉澱物，再經洗滌、過濾並高溫乾燥所述釩酸鐵沉澱物得到釩酸鐵；在所述釩酸鐵中按比例加入鋁粒和氧化鈣，均勻混合形成冶煉爐料，其中，鋁粒的加入重量為釩酸鐵重量的0.41～0.44倍，氧化鈣的加入重量為釩酸鐵重量的0.086～0.092倍；將所述冶煉爐料加入電弧爐中進行冶煉，以生成釩鐵。
2. 如權利要求1所述生產釩鐵的方法，所述釩溶液中全釩含量為15 40g/L。
3. 如權利要求1所述生產釩鐵的方法，其特徵在於所述三價鐵鹽是硫酸鐵或氯化鐵中 的至少一種。
4. 如權利要求1所述生產釩鐵的方法，其特徵在於所述混合溶液的反應時間至少是 30min。
5. 如權利要求1所述生產釩鐵的方法，其特徵在於所述釩酸鐵沉澱物中的釩元素和鐵元素的摩爾比為3 : i。
6. 如權利要求1所述生產釩鐵的方法，其特徵在於高溫乾燥後的釩酸鐵中H20的含量 不大於1%，且其中各元素的重量百分比為釩39 41%，鐵14 15%，矽《0. 2%，磷 《0. 05%，硫《0. 05%，鉻《0. 05%，鉀和鈉的和《1. 2%，餘量為氧。
7. 如權利要求1所述生產釩鐵的方法，其特徵在於在電弧爐中冶煉所述冶煉爐料的過 程中，需要充分攪拌熔池堆料，且通電的二次電壓為100 160V，通電時間為10 15min。
8. 如權利要求l所述生產釩鐵的方法，其特徵在於所述釩鐵中各元素的重量百分 比為釩70 80%，碳《0.2%，矽《0.5%，磷《0. 05%，硫《0. 05%，鋁《2.0%，錳 《0. 5%，鉻《0. 02%，鉀《0. 05%，鈉《0. 05%，餘量為鐵。
全文摘要
本發明提供一種生產釩鐵的方法，所述方法採用三價鐵鹽來沉積含釩浸出液中的釩元素，得到釩元素和鐵元素的摩爾比為3∶1的釩酸鐵沉澱物，並通過電弧爐電解還原由釩酸鐵沉澱物、鋁粒和氧化鈣所形成的混合物料，從而實現對釩重量百分比在70％～80％的釩鐵合金的大規模生產。
文檔編號C22C27/00GK101693932SQ20091018085
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月19日 優先權日2009年10月19日
發明者劉豐強, 李大標, 熊仁利, 王小江, 王永鋼, 王英, 鄧孝伯, 陳亮 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司;