[发明专利]一种碳热还原生产金属钒的方法及装置

说明书

本发明提供一种碳还原生产金属钒的方法及装置，所述方法包括以下步骤：(1)将钒氧化合物与碳原料混合进行还原冶炼，得到低价钒氧化物和/或低价钒碳化物；(2)将步骤(1)得到的低价钒氧化物和/或低价钒碳化物破碎，并检测碳元素和氧元素的含量；(3)根据步骤(2)的测试结果进行配碳或配钒氧化合物，混合后得到混合料，对所述混合料进行真空精炼，冷却后得到金属钒产品。所述方法及装置能降低能源消耗，减少耐材消耗量，降低生产成本，工艺流程简单，投资金额少，占地较少，生产的纯金属钒的纯度可达98％以上。

技术领域

本发明属于金属钒的化工冶金生产技术领域，涉及一种生产金属钒的方法，尤其涉及一种碳热还原生产金属钒的方法及装置。

背景技术

钒是一种重要的合金元素，主要用于钢的工业中。含钒钢具有强度高，韧性大，耐磨性好等优点，因而广泛用于机械、汽车、造船、电子技术、铁路、航空、桥梁、国防工业等行业，此外，钒的氧化物已成为化学工业中最佳催化剂之一，有化学面包之称，因而钒也是一种重要的战略金属。而金属钒具有延展性、质坚硬、无磁性等特点；具有耐盐酸和硫酸的本领，并且在耐气、耐盐、耐水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好。

纯的金属钒的生产方法一般是用钾在高压下将V₂O₅还原而得到，由于钾极易氧化并且存在危险性；或用焦炭还原V₂O₅得到，但是得到的金属钒的纯度较低，目前碳还原得到的金属钒一般在94％左右；或用铝热还原法得到钒铝合金，钒铝合金在高温和真空中脱铝，可制得含量钒94～97％的粗金属钒，如果要得到到高纯度的金属钒，大都用电子竖熔炼法生产，但是电子竖熔炼炉价格特别高，由于用量少，成本高；或电解法进行生产金属钒，电解过程工序较多、工艺复杂、并且技术点控制较多。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种碳热还原生产金属钒的方法及装置，所述方法及装置能降低能源消耗，减少耐材消耗量，降低生产成本，工艺流程简单，投资金额少，占地较少，生产的纯金属钒的纯度可达98％以上。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明目的之一在于提供一种碳还原生产金属钒的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将钒氧化合物与碳原料混合进行还原冶炼，得到低价钒氧化物和/或低价钒碳化物；

(2)将步骤(1)得到的低价钒氧化物和/或低价钒碳化物破碎，并检测碳元素和氧元素的含量；

(3)根据步骤(2)的测试结果进行配碳或配钒氧化合物，混合后得到混合料，对所述混合料进行真空精炼，冷却后得到金属钒产品。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述钒氧化合物为五氧化二钒。

优选地，步骤(1)所述钒氧化合物的粒度为40～200目，如50目、60目、70目、80目、90目、100目或110目等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为80～120目。五氧化二钒的纯度≥99.5wt％。

优选地，步骤(1)所述碳原料为石墨。

优选地，步骤(1)所述碳原料的粒度为80～300目，如100目、120目、150目、180目、200目或250目等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为120～200目。石墨的纯度≥99.9wt％；

优选地，步骤(1)所述钒氧化合物以及碳源中碳元素与氧元素的摩尔比为1.1～1.2:1，如1.11:1、1.12:1、1.13:1、1.14:1、1.15:1、1.16:1、1.17:1、1.18:1或1.19等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。