钒铁的生产方法简介PPT文档格式.ppt

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用五氧化二钒五氧化二钒、三氧三氧化二钒化二钒原料冶炼的方法和用原料冶炼的方法和用钒渣直接冶炼钒渣直接冶炼钒铁的钒铁的方法。

方法。

第十七节第十七节硅热法冶炼钒铁的基本原理硅热法冶炼钒铁的基本原理整体生产概念的形成整体生产概念的形成：

生产钒铁的原料：

V2O5、硅铁、硅铁生产钒铁的辅料：

石灰、铝块、废钢石灰、铝块、废钢最终产品：

块状块状FeV合金合金生产钒铁的主体设备：

电弧炉电弧炉生产钒铁的工艺：

硅热还原法对于给定的原料，如何通过使用主体设备使之变成最终对于给定的原料，如何通过使用主体设备使之变成最终产品？

以下图示可直观表达：

产品？

电硅热还原法片状V2O5钒铁电弧炉电弧炉用用硅还原钒的氧化物时硅还原钒的氧化物时，由于，由于热量不足热量不足，反应进，反应进行得很缓慢且不完全，为了加速反应必须外加热行得很缓慢且不完全，为了加速反应必须外加热源。

一般硅热法冶炼钒铁是将源。

一般硅热法冶炼钒铁是将V2O5铸片铸片在炼钢电在炼钢电弧炉内弧炉内用硅铁冶炼成钒铁。

用硅铁冶炼成钒铁。

2/5V2O5（l）+Si=4/5V+SiO2（Si）=-326840+46.89TV2O5（l）+Si=V2O3+SiO2（Si）=-1150300+259.57T2V2O3+3Si=4V+3SiO2（Si）=-103866.7+17.17T2VO+Si=2V+SiO2（Si）=-56400+15.44T硅热还原，在高温下用硅还原钒的低价氧化物硅热还原，在高温下用硅还原钒的低价氧化物自自由能的变化是正值由能的变化是正值，说明在酸性介质中用硅还原，说明在酸性介质中用硅还原钒的低价氧化物是不可能的。

此外，这些氧化物钒的低价氧化物是不可能的。

此外，这些氧化物与二氧化硅进行反应后生成硅酸钒，钒自硅酸钒与二氧化硅进行反应后生成硅酸钒，钒自硅酸钒中再还原就更为困难。

因此中再还原就更为困难。

因此炉料中配加石灰炉料中配加石灰，其，其作用是：

作用是：

（1）它与二氧化硅反应使SiO2与CaO生成稳定的硅酸钙，防止生成硅酸钒。

（2）降低炉渣的熔点和粘度，改善炉渣的性能，）降低炉渣的熔点和粘度，改善炉渣的性能，强化了冶炼条件。

强化了冶炼条件。

（3）在有氧化钙存在的情况下，提高炉渣的）在有氧化钙存在的情况下，提高炉渣的碱度碱度，改善还原的热力学条件，从而使热力反应的可能性改善还原的热力学条件，从而使热力反应的可能性更大了。

其反应为：

更大了。

2/5V2O5（l）+Si+CaO=4/5V+CaO.SiO2（Si）=-419340+49.398T（J/mol）2/5V2O5（l）+Si+2CaO=4/5V+2CaOSiO2（Si）-445640+35.588T（J/mol）2/3V2O3+Si+2CaO=4/3V+2CaO.SiO2（Si）=-341466.675.43T（J/mol）还原生成的V和Fe形成固溶体，即为钒铁！

形成固溶体，即为钒铁！

第十八节第十八节硅热法冶炼钒铁的生产工艺与设备硅热法冶炼钒铁的生产工艺与设备A、原料、原料硅热法所用原料如下：

V2O5：

厚度不超过5mm，块度不大于200mm；

硅铁硅铁：

通常用75%硅铁，块度2030mm；

石灰石灰：

应煅烧良好，有效CaO85%，P80%的钒铁，产品含碳量一般难于降到0.2%0.3%以下。

第十九节第十九节铝热法冶炼钒铁的基本原理铝热法冶炼钒铁的基本原理整体生产概念的形成：

整体生产概念的形成：

生产钒铁的生产钒铁的原料原料：

V2O5、铝豆、铝豆生产钒铁的生产钒铁的辅料辅料：

石灰、铁屑石灰、铁屑最终最终产品产品：

块状：

块状FeV合金合金生产钒铁的生产钒铁的主体设备主体设备：

反应炉反应炉生产钒铁的生产钒铁的工艺工艺：

铝热：

铝热还原法还原法对于给定的原料，如何通过使用主体设备使之变成最终产品？

以下图示可直对于给定的原料，如何通过使用主体设备使之变成最终产品？

观表达：

铝热还原法片状V2O5钒铁反应炉反应炉金属热法冶炼铁合金一般是用比较活泼的金属去还原比较不活泼的金属氧化物，并获得该金属与铁熔于一起，从而生成铁合金。

主要反应原理为：

MexOy+AlAl2O3+Me（Al）=QkJ/mol（5-1）（MexOy+SiSiO2+Me（Si）=QkJ/mol（5-2）MexOy+MgMgO+Me（Mg）=QkJ/mol（5-3）MexOy+CaCaO+Me（Ca）=QkJ/mol（5-4）用用铝热法生法生产钒铁的原理的原理：

钒的价态较多，通常可以描述为（5-710）反应式：

3V2O5（s）+10Al6V+5Al2O3（Al）=-368.36kJ/mol（5-7）（Al）=681180+112.773T（J/mol）3VO2+4Al3V+2Al2O3（Al）=-299.50kJ/mol（5-8）（Al）=-307825+40.1175T（J/mol）V2O3+2Al2V+Al2O3（Al）=-221.02kJ/mol（5-9）（Al）=-236100+37.835T（J/mol）3VO+2Al3V+Al2O3（Al）=-195.90kJ/mol（5-10）（Al）-200500+36.54T（J/mol）从反应方程式可见：

上述反应的从反应方程式可见：

上述反应的均为负值均为负值，在热，在热力学上都是容易进行的。

从反应放热值来说，力学上都是容易进行的。

从反应放热值来说，（5-7）式铝热反应完全可满足反应自发进行要求的热式铝热反应完全可满足反应自发进行要求的热量，量，称为称为铝热法铝热法。

实际上该反应是。

实际上该反应是爆炸性的爆炸性的（在在绝热情况下，绝热情况下，反应温度可以达到反应温度可以达到3000左右左右），因此必须人为地控制反应速度。

因此必须人为地控制反应速度。

*用三氧化二钒还原的（5-9）式反应比（5-7）式少耗铝40%。

但是在用铝热法冶炼高钒铁时，反应的热量明显不足，无法维持反应自动进行，所以需要补充一部分热量才行，目前是以通电的方式来补充热量的称为电铝热法。

当然也可以采用副反应如（5-6）式等。

铝热法冶炼可制得含钒品位高，杂质少的钒铁合金。

第二十节第二十节铝热法生产钒铁的工艺流程与设备铝热法生产钒铁的工艺流程与设备图铝热法冶炼钒铁流程A、原料、原料

（1）五氧化二钒五氧化二钒：

符合GB3283-87标准的V2O598牌号。

粒度：

55555mm。

（2）铝豆铝豆：

Al99.2，Fe0.13，C0.005，Si0.1，P0.05，S0.0016。

1015mm。

（3）石灰石灰：

CaO85，MgO5，SiO23.5，S0.15，P0.03，灼减7。

（4）铁屑：

铁屑：

含含C0.40，粒度，粒度15mm。

（5）返回渣返回渣：

即铝热法生产得到的炉渣：

即铝热法生产得到的炉渣（刚玉渣刚玉渣），粒度：

510mm。

B、配料、配料首先按反应：

3V2O5+10Al=6V+5Al2O3计算出理论耗铝量：

理论耗铝量铝热法冶炼钒铁配料的最佳工艺条件是单位炉料单位炉料反应热为反应热为31403350kJ/kg炉料。

配铝量按V2O5反应所需理论量的100%102%配入。

一般而言，增加铝热反应的铝量，可使反应进行得很完全、充分，达到较高的钒回收率。

铝热反应发热量超过发热量超过需要数值，故炉料中加入惰加入惰性料性料，如返回渣、石灰、碎合金等，以降低炉料发热量，保证反应平稳进行。

32由于铝热反应后即成为自发反应，反应时间短，难以控制，因而配料工序质量的好坏直接影响到钒铁产品质量，故要求配料务必准确配料务必准确（计算与称量）、混料均匀、以免造成炉料偏析。

生产钒铁的各类原料都要彻底干燥，以避免冶炼时发生喷溅喷溅。

C、冶炼主要设备、冶炼主要设备

（1）混料机：

根据情况选择。

（2）反应炉反应炉：

用铸铁或钢制成的圆筒型炉壳，外部用钢夹紧环加固，内衬镁砖镁砖砌筑，为了提高镁砖寿命，炉子内壁用磨细的刚玉渣和卤水混合料打结，炉底可铺镁砂，然后烘烤干燥。

可将整体炉子按放在可移动的平车上。

炉子大小视其产量确定，一般内径为0.51.7m，高0.61.0m。

（3）反应室反应室：

带有抽风烟罩系统的冶炼空间。

是铝热法进行冶炼的场所。

D、冶炼操作、冶炼操作钒铁冶炼是在筒式炉筒式炉内进行的。

冶炼炉准备过程分砌炉、打结和烘炉三道工序。

钒铁冶炼炉的炉衬分永久层和临时层。

永久层是用镁砖和高铝砖分三段砌筑的，临时层是用返回渣打结的，耐急冷急热性较差，拆炉时，砖很容易损坏。

良好的炉衬打结质量炉衬打结质量是防止漏炉的关键，打结强度适中，以免拆炉困难，同时炉体底部打结层要比上半部厚一些。

另外，打结材料中不得混入其它低熔点的杂物；

炉身和炉底的接缝处必须塞紧。

冶炼钒铁时，先先将冶炼炉吊放到平车上，采用下部点火时在炉筒底部装入少量炉料，布好底料，表面放一些混合好的V2O5粉末和铝粉粉末和铝粉，在放一些点火剂，点火剂有BaO2、氯酸钾或镁屑等。

再将平车送入冶炼室内。

用点火剂点火后，依据反应情况逐渐从上部加入全部炉料，加料速度要合适加料速度要合适，加料速度过快，炉料反应速度快，炉温升高，喷溅严重，使钒和铝损失增加；

加料速度过慢加料速度过慢，反应进行慢，冶炼温度低，会使炉渣过早粘结，渣铁分离不完全，合金凝聚不好，钒回收率随之下降。

经验表明，加料速度控制在160200kg/（m2.min）较合适。

采用上部点火上部点火时，先将炉料全部加入炉内，再点火，这种方法由于反应激烈，热量集中，炉料喷溅严重，因此一般采用下部点火法一般采用下部点火法。

冶炼拆炉后冶炼拆炉后，先将合金锭进行水淬冷却处理，然后进行合金表面精整，再进行砸铁、