[发明专利]三步法生产高纯金属钒锭的方法

说明书

本发明实施例提供了一种三步法生产高纯金属钒锭的方法，该方法以高纯的五氧化二钒和高纯铝粉为原料，采用真空铝热法用氩气保护生产出含钒90%左右的钒铝合金，采用水平电子束熔炼炉熔炼成金属钒板，去除一些易除出的杂质，如铝、铁、铬等，采用电子束铸锭炉继续熔炼成金属钒柱锭，进一步去除铝、铁、铬、等杂质和难除杂质如硅，本发明提供的方法为在水平电子束炉熔炼步骤后增加电子束铸锭炉熔炼步骤，在电子束铸锭炉内金属钒板熔化后，滴入铸锭坩埚中，由于杂质元素和金属钒的比重不同，使得杂质元素在柱锭内下沉或上浮，最后剔除金属钒柱锭的上下端，从而得到如硅含量低于0.004%、钒含量提高到99.9%以上的高纯金属钒锭。

技术领域

本发明涉及高纯金属钒生产技术领域，特别涉及一种三步法生产高纯金属钒锭的方法。

背景技术

金属钒主要应用于航天材料及原子能工业中，在原子反应堆里，金属钒是较好的中子反射层材料，同时，高纯金属钒也是较好的屏蔽材料，在宇航和航空工业中用于制造火箭、导弹的转接壳体等。目前国内金属钒的制备方法有电解法、碘化法、铝热还原法等，电解法和碘化法生产金属钒，得到的金属钒纯度更高，但产量低，设备要求高，不适合工业生产，而采用水平电子束炉熔炼不能对金属钒中的一些杂质，如硅、碳进行有效去除，导致金属钒的纯度偏低，只能达到99.7%左右，硅含量偏高，不能满足使用要求。

发明内容

有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种能使硅含量低于0.004%的三步法生产高纯金属钒锭的方法。

一种三步法生产高纯金属钒锭的方法，包括如下步骤：

原料混合步骤：以五氧化二钒含量大于99.8%的粉状五氧化二钒和铝含量大于99.9%的铝粉为原料，将粉状五氧化二钒和铝粉按1:0.55～1:0.58的比例混合均匀，得到混合原料；

铝热反应步骤：将混合原料放入真空反应器内，引燃反应，得到含钒90%左右钒铝合金，冷却出炉，然后破碎；

水平电子束炉熔炼步骤：将破碎后的钒铝合金装入水平电子束炉的水平坩埚中，启动电子枪，使水平坩埚内的钒铝合金完全熔化，以降低铝、铁、铬的含量，得到金属钒板；

电子束铸锭炉熔炼步骤：将金属钒板装入电子束铸锭炉，启动电子枪，以使金属钒板熔化，并滴入铸锭坩埚中，然后凝固成金属钒柱锭；

柱锭切除步骤：将金属钒柱锭的上下端切除，以降低硅、碳的含量。

本发明提供的方法为在水平电子束炉熔炼步骤后增加电子束铸锭炉熔炼步骤，在电子束铸锭炉内金属钒板熔化后，滴入铸锭坩埚中，由于杂质元素和金属钒的比重不同，使得杂质元素在柱锭内下沉或上浮，最后剔除金属钒柱锭的上下端，从而得到如硅含量低于0.004%、碳含量低于0.02%，钒含量提高到99.9%以上的高纯金属钒锭。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对结合实施例作进一步的说明。

本发明实施例提供了一种三步法生产高纯金属钒锭的方法，包括如下步骤：

原料混合步骤：以五氧化二钒含量大于99.8%的粉状五氧化二钒和铝含量大于99.9%的铝粉为原料，将粉状五氧化二钒和铝粉按1:0.55～1:0.58的比例混合均匀，得到混合原料；

铝热反应步骤：将混合原料放入真空反应器内，引燃反应，得到含钒90%左右钒铝合金，冷却出炉，然后破碎；

水平电子束炉熔炼步骤：将破碎后的钒铝合金装入水平电子束炉的水平坩埚中，启动电子枪，使水平坩埚内的钒铝合金完全熔化，以降低铝、铁、铬的含量，得到金属钒板；

电子束铸锭炉熔炼步骤：将金属钒板装入电子束铸锭炉，启动电子枪，以使金属钒板熔化，并滴入铸锭坩埚中，然后凝固成金属钒柱锭；