[发明专利]一种中钒铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种中钒铁的制备方法。

背景技术

钒铁主要用作炼钢的合金添加剂。钢中加入钒铁之后，可以显著提高钢的硬度、强度、韧性、耐磨性。钒铁常用于碳素钢、低合金钢、强度钢、高合金钢、工具钢和铸铁生产。

目前，国内外冶炼钒铁主要有三氧化二钒、五氧化二钒、钒酸铁和钒酸钙冶炼等方法。其中，以三氧化二钒和五氧化二钒为原料冶炼钒铁，采用硅热法、铝热法或碳热法得到合格中钒铁产品。但是三氧化二钒和五氧化二钒通常是从钠化焙烧提钒浸出液中提取，中间过程复杂，而且产生难以处理的酸性含铵废水，生产成本高。

CN101104891A介绍了一种二价铁从低钒溶液中沉淀钒酸铁，然后利用钒酸铁制备含钒铁的方法，这种方法中钒直接用二价铁沉淀得到钒酸铁，沉淀物中含钒、铁和氧元素，可直接用于钒铁冶炼，简化了工艺，得到的废水中不含铵盐，降低了生产成本。但是这种方法采用的是二价铁沉钒，由于二价铁具有还原性，能与提钒浸出液中的V⁵⁺和Cr⁶⁺发生反应，形成V⁴⁺、Cr³⁺和Fe³⁺，在加碱调节pH值5-6过程中，除了形成钒酸铁沉淀外，还会形成VO(OH)₂、Cr(OH)₃，Fe(OH)₃，Fe(OH)₂等沉淀物，沉淀产物成分复杂，造成洗涤和过滤困难，同时杂质Cr(OH)₃进入沉淀物会使钒铁冶炼过程中带入杂质Cr。

CN101100720A介绍了用钒酸钙冶炼钒铁的工艺，其方法是将钒酸钙、铝粉、铁质料按照一定的比例加入，通电冶炼制得钒铁合金。这种方法省去了氧化钒的生产环节，避免了氧化钒生产带来的酸性铵盐废水的问题，熔渣流动性好，但是这种方法渣量大，而且需要另外加入铁粉，生产过程控制复杂。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有中钒铁冶炼技术中存在的问题，提供了一种生产工艺简单，成本低的一种从提钒浸出液中制备中钒铁的方法。

本发明提供了一种中钒铁的制备方法，该方法包括将提钒浸出液与水溶性三价铁盐接触，接触过程中通过加入氢氧化钙和/或氧化钙控制反应体系的pH值保持在1.8-2.8范围内，接触后的产物经固液分离得到含有钒酸铁和钒酸钙的固体，将得到的该固体经煅烧脱水后，再与铝粉、氧化钙、氧化镁混合均匀，将该混合均匀的混合物在感应炉中冶炼得到中钒铁。

本发明的中钒铁制备方法与现有技术相比具有以下优势。

1)在本发明中，钒酸铁为结晶形态的FeVO4·xH2O，沉淀率高，并且产品易于洗涤和过滤；

2)能够通过加入石灰乳调节pH值，石灰乳价格低廉，易于节约成本；且不产生含铵废水，钒铁冶炼过程中渣量少，减少了后续处理成本；不需添加铁粉或氧化钒，节约了原料的成本。

3)固体产物中含有钙，分布均匀，有利于冶炼的进行，同时节省后步混料工序石灰的加入量。

具体实施方式

本发明提供了一种中钒铁的制备方法，该方法包括将提钒浸出液与水溶性三价铁盐接触，接触过程中通过加入氢氧化钙和/或氧化钙控制反应体系的pH值保持在1.8-2.8范围内，接触后的产物经固液分离得到含有钒酸铁和钒酸钙的固体，将得到的该固体经煅烧脱水后，再与铝粉、氧化钙、氧化镁混合均匀，将该混合均匀的混合物在感应炉中冶炼得到中钒铁。

在本发明中，所述提钒浸出液可以为采用本领域公知的方法所制备的各种提钒浸出液。例如可以为钒渣钠化焙烧-水浸的方法制备的钠化提钒浸出液。优选地、所述提钒浸出液中的钒浓度可以为20-30g/L。

本发明中各阶段的涉及的化学反应方程式如下：

将提钒浸出液与水溶性三价铁盐接触，接触过程中通过加入氢氧化钙和/或氧化钙控制反应体系的pH值保持在1.8-2.8范围内，生成沉淀的反应：

2VO₃^-+Ca(OH)₂→Ca(VO₃)₂↓+2OH^-

Fe³⁺+VO₃^-+2.5H₂O＝FeVO₄·1.5H₂O↓+2H⁺

将钒酸铁煅烧脱水：