[发明专利]一种低杂质钒铝合金及其制备方法

说明书

一种低杂质钒铝合金及其制备方法，所述低杂质钒铝合金中V的质量百分含量≥80%；且C、Si、Fe、P、S、B、O、N、H以及不可避免杂质的质量百分数之和≤0.2%，余量为Al。所述低杂质钒铝合金的制备方法，包括以下步骤：(1)酸浸；(2)除杂；(3)制备浆料；（4）电解，得到钒铝合金。本发明首次将旋流电解浸出技术应用于钒铝合金的生产中，相比传统的生产提纯过程，极大强化传质过程，实现目标金属离子的高效传递，提高效率和纯度。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其是涉及一种低杂质钒铝合金及其制备方法。

背景技术

钒铝合金是生产钛合金和不含铁含钒特殊合金的元素添加剂，在钛合金中钒是一种强的稳定剂。钒铝合金能改善合金的耐热性能与冷加工性能，使合金具有好的焊接性能和相当高的机械强度。钒铝合金目前的生产方法均基于铝热还原法，所用原料为五氧化二钒、铝、石灰和萤石等，各原料经干燥、配料、混料后，放入反应炉内，在表面添加镁屑并点火，开始自放热反应的冶炼过程，反应结束后，经过一段时间冷却，去除合金氧化皮，得到钒铝合金。该方法反应速度快，但放热量过大，容易造成喷溅，且高温熔炼过程中，加入的造渣剂和还原剂容易造成合金污染，增加杂质含量。另外，熔炼过程还会产生一定的含钒废渣，不仅造成了钒资源的浪费，还给环境带来了压力。并且由于现有工艺冶炼钒铝合金的回收率低，对原料要求苛刻，这样很大程度上限制了钒铝合金的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种成本较低的低杂质钒铝合金及其制备方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，

本发明之低杂质钒铝合金，其中V的质量百分含量≥80%；且C、Si、Fe、P、S、B、O、N、H以及不可避免杂质的质量百分数之和≤0.2%，余量为Al。

本发明之低杂质钒铝合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)酸浸：将钒渣磁选去铁，破碎，过100目筛，加入质量浓度为30-40%的稀硫酸，在60-80℃进行酸浸，得到酸解液；

过100目筛，保证钒渣的细度，可以节省浸取的时间，提高效率。

控制稀硫酸的浓度，研究证明，硫酸浓度过低，浸取效率低，浸取率也较低；但硫酸浓度过高，一方面操作不安全，另一方面，粘度增加，不利于反应的进行。

升温浸取，可以提高浸取速率，但温度过高，安全性降低。

(2)除杂：向步骤（1）所得酸解液中加入氢氧化钾溶液，调整PH值为4，形成钒酸钙的沉淀，过滤后洗涤，得到含钒滤渣；

(3) 制备浆料：将步骤（2）所得含钒滤渣与铝粉以摩尔比 2.1～ 2.3∶1.0 进行配比，并加入到稀硫酸中，稀硫酸溶液与含钒滤渣按液固体积质量比为13-15ml:1g混合均匀，得浆料；

所述稀硫酸浓度为220-230g/L；

（4）电解：将步骤（3）所得浆料置于浆料槽中，浆料通过气动泵进入旋流电解系统（浆料的进料速度为1.0-1.5L/min），进行旋流电解，旋流电解的条件为：温度60-70℃，阴极电流密度为120-150A/m²；经电解后浆料重新进入浆料槽中，如此循环，直至电解浸出完全，阴极得到钒铝合金。

本发明之制备方法所得钒铝合金，其中V的质量百分含量≥80%；且C、Si、Fe、P、S、B、O、N、H以及不可避免杂质的质量百分数之和≤0.2%，余量为Al。

本发明的突出优点在于：

1、首次将旋流电解浸出技术应用于钒铝合金的生产中，相比传统的生产提纯过程，极大强化传质过程，实现目标金属离子的高效传递，提高效率和纯度。