[发明专利]一种钙热还原低价钒氧化物制备金属钒的方法

说明书

本发明涉及一种钙热还原低价钒氧化物制备金属钒的方法，属于钙蒸气还原低价钒氧化物制备金属钒粉技术领域。将低价钒氧化物和氯化钙均匀混合得到混合料，冷压成块料或者加水进行造球成型，然后干燥得到成型混合物料；按成型混合物料质量的1.5~3倍在反应器底部加入金属钙，金属钙上层设置成型混合物料，然后冷态抽真空，炉内压力为10^‑2~10Pa，以5~15℃/min升温至900~1200℃，反应2~36h，反应结束后在室温下自然冷却，得到块状物料；将得到的块状物料破碎，盐酸浸洗，然后过滤、水洗、醇洗，真空干燥得到含氢化钒的金属钒粉；最后将得到的含氢化钒的金属钒粉，在压力小于10^‑2Pa、温度为600~2000℃下进行真空烧结或熔炼脱氢处理得到金属钒块。本方法工艺流程较短，能耗较低。

技术领域

本发明涉及一种钙热还原低价钒氧化物制备金属钒的方法，属于钙蒸气还原低价钒氧化物制备金属钒粉技术领域。

背景技术

金属钒具有较高的熔点、良好的机械加工性能、耐腐蚀性强、良好核物理性能，被广泛应用于航空航天工业、原子能工业、合金工业、以及电子工业等方面。

制备金属钒的方法主要有：熔盐电解法、真空碳热还原法、硅热还原法、以及铝热还原法等，其中铝热还原法制备金属钒和熔盐电解的方法较为普遍。在金属钒的制备研究进展论文和申请号为201310395114.6公布专利中指出铝热还原法制备金属钒或钒合金，其工艺制备的金属钒或钒合金纯度不超过97%，后续需在高温高真空条件下完成脱除其中杂质，纯度可达99%，且需分两次或三次将其转化为纯净的钒锭，采用这个工艺生产的钒的总收率大约为77％，因此大大增加了其工艺流程和成本。而熔盐电解法主要针对粗钒或废钒合金，在申请号为201410794842.9中公布了“金属钒制备的方法”，其方法是将碳粉与五氧化二钒混合并烧结成块体，再通过氯化钙熔盐电解制备金属钒。真空碳热还原法制备的金属钒中含有较多的间隙杂质，特别是里面由于存在较多的碳和氧而显得脆硬，产品不适宜加工。

在助熔剂CaCl₂存在的情况下，采用V₂O₅与金属钙反应得到金属钒的小颗粒。由于钙和钒氧化物的反应放热量较小，可在钙热还原的过程中加入增热剂，如硫和碘等。上述常规的钙热还原制备金属钒过程中，金属钒中含有较高的残量杂质，而且金属也相当的硬，加工比较困难的。只有在加入碘增热剂作为辅助剂的情况下制备得到纯度为99.5%的块状金属钒。但是加入更多类型的辅助剂，将引入更多的杂质。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种钙热还原低价钒氧化物制备金属钒的方法。本方法工艺流程较短，能耗较低，污染小，且产出的金属钒纯度可达99%。本发明通过以下技术方案实现。

一种钙热还原低价钒氧化物制备金属钒的方法，其包括以下步骤：

步骤1、将低价钒氧化物和氯化钙按照质量比为1:1~4:1均匀混合得到混合料，冷压成块料或者加水进行造球成型，然后干燥得到成型混合物料；

步骤2、按照步骤1的成型混合物料质量的1.5~3倍在底部加入金属钙，金属钙上层设置步骤1的成型混合物料，然后冷态抽真空，炉内压力为10^-2~10Pa，以5~15℃/min升温至900~1200℃，反应2~36h，反应结束后在室温下自然冷却，得到块状物料；

步骤3、将步骤2得到的还原后块状物料破碎，按照液固比为25:1~35:1mL/g加入浓度小于3%的盐酸，在常温下搅拌速率为100~300r/min浸洗20~60min，然后过滤、水洗、醇洗，真空干燥得到含氢化钒的金属钒粉；

步骤4、将步骤3得到的含氢化钒的金属钒粉，于压力小于10^-2Pa、温度为600~2000℃下进行真空烧结或熔炼30min以上得到脱氢处理后的金属钒块。