[发明专利]一种冰晶石体系铝热还原钒氧化物制备钒或钒铝合金的方法

说明书

本发明涉及一种冰晶石体系铝热还原钒氧化物制备钒或钒铝合金的方法，包括如下步骤：将冰晶石体系熔盐、钒氧化物和铝粒在混料机中充分混匀得到复合料，制备钒或钒铝合金时，冰晶石体系熔盐、钒氧化物和铝粒的质量比分别为：85～95：18.57：7.2～8.0，85～95：18.57：19～20。将所述复合料在密闭高温炉中指定温度焙烧，得到渣金混料，其中，焙烧温度960～1020℃，炉内保温时间为2～4h；将渣金混料进行渣金分离后获得钒或钒铝合金。本方法一方面降低了反应温度，铝热还原反应温度在1000℃左右；另一方面采用冰晶石体系熔盐，分离后渣进电解、破碎后得铝粒，使铝粒可在工艺中循环使用，极大降低生产成本。

技术领域

本发明涉及冶金领域，特别涉及一种冰晶石体系铝热还原钒氧化物制备钒或钒铝合金的方法

背景技术

我国是世界第二大的钒资源拥有国，其蕴藏量按照V₂O₅共计超过了2000万吨，仅次于南非。虽然钒以及钒的合金价格高，但钒的用量较少，而且钒对改善钢铁性能效果显著，故其有较大的推广应用的价值。钒具有较高的熔点且在低温时有很好的抗腐蚀性，所以被广泛用于航空航天、冶金、能源、交通、化工、生物医药等领域。据报道，非钢铁合金中以上的是用来生产有色合金和磁性合金，其中钛合金占绝大多数。钛合金中的钒(添加量为1％)可作为强化剂和稳定剂，铁合金添加4％钒时，合金具有好的延性和成形性。在宇航工业中，目前还没有可以替代铁合金的材料。而含钒钛合金，可以用来生产喷气式发动机、高速航天器和火箭发动机外壳。钒铝合金是一种广泛用于航空航天领域的高级合金材料，具有很高的硬度、弹性，耐海水、轻盈，用来制造水上飞机和水上滑翔机。随着我国神舟系列飞船、嫦娥探测器的发射，以及大飞机项目的立项，钒铁合金、钒铝合金中间体技术将成为我国一些主要科研单位及厂商的主攻课题。因此，生产高纯钒或钒铝合金显得无比重要。

目前钒或钒铝合金的制备方法有很多，例如真空碳热还原法、硅热还原法、钙热还原法、铝热还原法等，但推广应用的只有铝热还原工艺。铝热还原工艺是在通过在钒的氧化物V₂O₅和V₂O₃中添加铝作为还原剂来提炼钒的过程，但是该方法存在如下不足：1)会消耗大量金属铝；2)冶炼温度较高，能耗较大；3)需要消耗大量的石灰，产生大量的渣，且渣难以回收利用。为从源头上降低钒或钒铝合金冶炼温度、钒损失及还原铝的用量，找到一种新的钒或钒铝合金和钒铝合金制备方法是亟需且必要的。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的要解决的技术问题是：如果提供一种能耗低，铝消耗少，且钒产率高的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种冰晶石体系铝热还原钒氧化物制备钒或钒铝合金的方法，包括如下步骤：

S1:将冰晶石体系熔盐、钒氧化物和铝粒在混料机中充分混匀得到复合料：其中，

制备钒时，冰晶石体系熔盐、钒氧化物和铝粒的质量比为：85～95：18.57：7.2～8.0；

制备钒铝合金时冰晶石体系熔盐、钒氧化物和铝粒的质量比为：85～95：18.57：19～20；

S2:将所述复合料在密闭高温炉中指定温度焙烧，得到渣金混料，其中，焙烧温度960～1020℃，炉内保温时间为2～4h；

S3:将渣金混料进行渣金分离后获得钒或钒铝合金。

作为优化，还包括渣金分离后渣料的处理步骤：S4：将S3得到的渣料进行电解、破碎后得到铝粒，该铝粒再次加入S1中参与钒或钒铝合金的制备。