專利名稱：一種生產(chǎn)釩鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵合金制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種生產(chǎn)釩鐵的方法。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)提釩多采用的是酸性銨鹽沉釩工藝，但是此工藝的沉釩廢水中含有大量 NH4+、 V5+、 Cr6+等有害離子，導(dǎo)致廢水氨氮、COD、重金屬等多項(xiàng)指標(biāo)不合格，不能達(dá)到國(guó)家排 放標(biāo)準(zhǔn)，而且惡劣的生產(chǎn)環(huán)境嚴(yán)重?fù)p害著操作人員的身體健康。對(duì)沉釩廢水的無(wú)公害處理， 很大程度的增加了生成成本。 在申請(qǐng)?zhí)枮?00710201334、發(fā)明名稱為"從釩的低含量溶液中制取釩鐵的方法"的 專利中，公開了一種從釩的低含量溶液中制取釩鐵的方法，其中，先將溶液的pH值調(diào)節(jié)至 5 6，然后加入二價(jià)的鐵離子，再調(diào)節(jié)溶液的pH為7 8. 5，生成沉淀物，在沉淀物中加入 鋁粒和石灰，混合均勻，放入感應(yīng)爐中升溫反應(yīng)得釩鐵。在該方法中，因?yàn)樵谒嵝匀芤褐胁?分Fe2+會(huì)氧化為Fe3+同時(shí)部分V03—會(huì)還原為四價(jià)釩氧基離子V02+，所以生成的沉淀物是組 成不固定的混合物，其中有Fe(V0》2、 Fe(V03)3、 V02 xH20和Fe(OH)2等。由于該方法所得 到的釩酸鐵中釩和鐵的高低價(jià)的氧化物共存，所以該方法難以穩(wěn)定的進(jìn)行生產(chǎn)。此外，由于 該方法所得到的釩酸鐵沉淀物中V/Fe摩爾比為1 : l，所以這種釩酸鐵沉淀物一般用來(lái)生 產(chǎn)釩含量在50%以下的釩鐵，且還原劑利用率低，缺乏經(jīng)濟(jì)性，從而難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
為解決傳統(tǒng)沉釩工藝中的環(huán)境污染和高成本等問(wèn)題，本發(fā)明采用三價(jià)鐵鹽來(lái)沉積
含釩浸出液中的釩元素，得到釩元素和鐵元素的摩爾比為3 : i的釩酸鐵沉淀物，并通過(guò)電
弧爐電解還原由釩酸鐵沉淀物、鋁粒和氧化鈣所形成的混合物料，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)釩重
量百分比在70 % 80%的釩鐵合金。 本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)釩鐵的方法，可包括以下步驟將三價(jià)鐵鹽按比例加入釩 溶液，以形成釩元素和鐵元素摩爾比為3 : 1的混合溶液；加熱混合溶液至沸騰，以生成釩 酸鐵沉淀物，再經(jīng)洗滌、過(guò)濾并高溫干燥釩酸鐵沉淀物得到釩酸鐵；在釩酸鐵中按比例加 入鋁粒和氧化*丐，均勻混合形成冶煉爐料，其中，鋁粒的加入重量為釩酸鐵重量的0.41 0. 44倍，氧化鈣的加入重量為釩酸鐵重量的0. 086 0. 092倍；將冶煉爐料加入電弧爐中 進(jìn)行冶煉，以生成釩鐵。 根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，所述釩溶液中全釩含量可以為15 40g/L。 根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，所述釩酸鐵沉淀物中的釩元素和鐵元素的摩爾比可以
為3 : i。 根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，所述釩鐵中各元素的重量百分比可以為釩70 80 % ，碳《0. 2 % ，硅《0. 5 % ，磷《0. 05 % ，硫《0. 05 % ，鋁《2. 0 % ，錳《0. 5 % ，鉻 《0. 02%，鉀《0. 05%，鈉《0. 05%，余量為鐵。 綜上所述，在滿足環(huán)保要求的前提下，本發(fā)明從含釩浸出液中制得釩重量百分比在70% 80%的釩鐵合金，而且通過(guò)在冶煉過(guò)程中大幅度地提高還原劑的利用率，降低了生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的原理是，將釩酸鐵沉淀物的溫度和pH值控制在一定的范圍內(nèi)，能夠制得Fe (V03) 3，所得到釩酸鐵V/Fe摩爾比為3 : 1 ，相對(duì)于傳統(tǒng)沉淀法得到的正釩酸鐵FeV04和Fe203 2、05，冶煉過(guò)程中還原劑利用率大幅提高。
本發(fā)明描述的一種生產(chǎn)釩鐵方法，包括以下步驟 (1)將全釩含量為15 40g/L的釩溶液加熱到50 60°C ，在攪拌條件下將釩溶液pH值調(diào)節(jié)至5 6。 (2)加入由硫酸鐵或氯化鐵中至少一種組成的三價(jià)鐵鹽，加熱溶液至沸騰，反應(yīng)至少30min，優(yōu)選地，反應(yīng)時(shí)間為30 40min，得到釩酸鐵沉淀物。
(3)將沉淀有釩酸鐵的溶液靜置15min，排出上清液。 (4)采用如板框壓濾機(jī)或帶式過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾設(shè)備，來(lái)洗滌并過(guò)濾釩酸鐵沉淀物，然后將釩酸鐵在20(TC干燥2h，使得干燥后的釩酸鐵中H20的含量不大于1%。在此，釩酸鐵中個(gè)元素的重量百分比為釩39 41%，鐵14 15%，硅《0. 2%，磷《0. 05%，硫《0. 05%，鉻《0. 05%，鉀和鈉的和《1. 2%，余量為氧。 (5)取干燥后的釩酸鐵，按比例配加鋁粒、氧化鈣，并將物料混合均勻形成冶煉爐料，其中，鋁粒的加入重量為釩酸鐵重量的0. 41 0. 44倍，氧化鈣的加入重量為釩酸鐵重量的0. 086 0. 092倍。 (6)將片狀五氧化二釩和鋁粒按比例配制成冶煉引弧料，其中鋁粒的重量為五氧化二釩重量的0. 48 0. 49倍。 (7)將冶煉引弧料加入電弧爐點(diǎn)燃，待充分反應(yīng)后，立即啟動(dòng)振動(dòng)給料機(jī)，快速加入一定量冶煉爐料，停止下料，迅速降電極，通電，二次電壓100 160V，初期低電流，爐況平穩(wěn)時(shí)大電流。通電期間，熔池堆料處必須攪拌，保證爐料充分反應(yīng)。 (8)通電10 15min后，停電，升電極，開始第二次加料，加完料后，降電極，繼續(xù)
通電15 20min。在此，需要說(shuō)明的是，經(jīng)過(guò)上述步驟(7)的冶煉，就可以得到釩重量百分
比在70% 80%的釩鐵合金。然而，這里將物料分兩批加入電弧爐中進(jìn)行電解，即在步驟
(7)之后進(jìn)行步驟(8)，主要原因有兩點(diǎn)一是待第一批料反應(yīng)形成熔池之后，再加入第二
批料，可以使電極更加容易地接觸到引弧料；二是本發(fā)明的實(shí)施例所用的電弧爐容量比較
大，適合于分兩批加入冶煉爐料，能提高設(shè)備的利用率，且方便操作。雖然這里提到了將物
料按一批或分兩批加入電弧爐中進(jìn)行電解的情況，但是本發(fā)明不限于此。 (9)冶煉結(jié)束后，提升電極，爐體靜置10min以上，然后吊運(yùn)至冷卻場(chǎng)，再加保溫蓋
保溫6 8小時(shí)。得到重量百分比如下的釩鐵釩70 80%，碳《0. 2%，硅《0. 5%，磷
《0. 05%，硫《0. 05%，鋁《2.0%，錳《0.5%，鉻《0. 02%，鉀《0. 05%，鈉《0. 05%，余
量為鐵。 實(shí)施例1 將20m3含釩25g/L釩溶液泵入沉淀罐，開啟攪拌，蒸汽加熱到60°C ，加入鹽酸調(diào)節(jié)釩溶液pH值到5，加入538kg無(wú)水氯化鐵(含鐵34% )，加熱至沸騰，反應(yīng)30min后，停止攪拌，靜置15min，排出上清液，沉淀物泵入板框壓濾機(jī)過(guò)濾洗滌，于20(TC干燥2h后制得釩酸鐵，其成分為釩40.5%，鐵14.8%，硅0. 1%，磷0.01%，硫0. 005%，鉻0. 03%，鉀0. 1%，鈉O. 35%，余量為氧。 將含釩40. 5%的釩酸鐵3000kg、氧化f丐270kg、鋁粉1290kg混合均勻作為冶煉爐料；將含釩98%的片狀五氧化二釩250kg、鋁粒120kg混合均勻作為冶煉引弧料；將冶煉引弧料加入電弧爐點(diǎn)燃，待充分反應(yīng)后，立即啟動(dòng)振動(dòng)給料機(jī)，快速加入1500kg冶煉爐料，停止下料，迅速降電極，通電，二次電壓160V，初期低電流，爐況平穩(wěn)時(shí)大電流。通電期間攪拌，保證爐料充分反應(yīng)。通電10min后，停電，升電極，加入剩余爐料，加完料后，降電極，繼續(xù)通電15min。冶煉結(jié)束后，提升電極，爐體靜置10min以上，然后吊運(yùn)至冷卻場(chǎng)，再加保溫蓋保溫6小時(shí)。 一天后水淬冷卻，破碎制得釩鐵，其成分為釩75.6%，碳0. 2%，硅0. 15%，磷0. 01%，硫0. 005%，鋁0. 5%，錳0. 01%，鉻0. 02%，鉀0. 05%，鈉0. 05%，余量為鐵。
實(shí)施例2 將20m3含釩30g/L釩溶液泵入沉淀罐，開啟攪拌，蒸汽加熱到60°C ，加入硫酸調(diào)節(jié)釩溶液pH值到5，加入1050kg硫酸鐵(含鐵21 % )，加熱至沸騰，反應(yīng)30min后，停止攪拌，靜置15min，排出上清液，沉淀物泵入板框壓濾機(jī)過(guò)濾洗滌，于20(TC干燥2h后制得釩酸鐵，其成分為:釩39.5%，鐵14.2%，硅0. 13%，磷0.01%，硫0. 03%，鉻0. 02%，鉀0. 1%，鈉0. 6%，余量為氧。 將含釩39. 5%的釩酸鐵3000kg、氧化f丐258kg、鋁粉1230kg混合均勻作為冶煉爐料；將含釩98%的片狀五氧化二釩250kg、鋁粒120kg混合均勻作為冶煉引弧料；將冶煉引弧料加入電弧爐點(diǎn)燃，待充分反應(yīng)后，立即啟動(dòng)振動(dòng)給料機(jī)，快速加入1500kg冶煉爐料，停止下料，迅速降電極，通電，二次電壓160V，初期低電流，爐況平穩(wěn)時(shí)大電流。通電期間攪拌，保證爐料充分反應(yīng)。通電15min后，停電，升電極，加入剩余爐料，加完料后，降電極，繼續(xù)通電20min。冶煉結(jié)束后，提升電極，爐體靜置10min以上，然后吊運(yùn)至冷卻場(chǎng)，再加保溫蓋保溫8小時(shí)。 一天后水淬冷卻，破碎制得釩鐵，其成分為釩76. 3%，碳0. 1 %，硅0. 1 %，磷0. 01%，硫0. 02%，鋁1. 2%，錳0. 01%，鉻0. 02%，鉀0. 05%，鈉0. 05%，余量為鐵。
實(shí)施例3 將20m3含釩25g/L釩溶液泵入沉淀罐，開啟攪拌，蒸汽加熱到60°C ，加入硫酸調(diào)節(jié)釩溶液pH值到5，加入872kg硫酸鐵(含鐵21 % )，加熱至沸騰，反應(yīng)30min后，停止攪拌，靜置15min，排出上清液，沉淀物泵入板框壓濾機(jī)過(guò)濾洗滌，于20(TC干燥2h后制得釩酸鐵，其成分為:釩40. 1%，鐵14. 7%，硅0. 11%，磷0. 01%，硫0. 04%，鉻0. 03%，鉀0. 12%，鈉0. 48%，余量為氧。 將含釩40. 1 %的釩酸鐵3000kg、氧化f丐267kg、鋁粉1275kg混合均勻作為冶煉爐料；將含釩98%的片狀五氧化二釩250kg、鋁粒120kg混合均勻作為冶煉引弧料；將冶煉引弧料加入電弧爐點(diǎn)燃，待充分反應(yīng)后，立即啟動(dòng)振動(dòng)給料機(jī)，快速加入1500kg冶煉爐料，停止下料，迅速降電極，通電，二次電壓160V，初期低電流，爐況平穩(wěn)時(shí)大電流。通電期間攪拌，保證爐料充分反應(yīng)。通電10min后，停電，升電極，加入剩余爐料，加完料后，降電極，繼續(xù)通電15min。冶煉結(jié)束后，提升電極，爐體靜置10min以上，然后吊運(yùn)至冷卻場(chǎng)，再加保溫蓋保溫6小時(shí)。 一天后水淬冷卻，破碎制得釩鐵，其成分為釩74.8%，碳0. 12%，硅0. 16%，磷0. 01%，硫0. 02%，鋁0. 8%，錳0. 01%，鉻0. 02%，鉀0. 05%，鈉0. 05%，余量為鐵。
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由以上可知，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)釩鐵的方法，所述方法中釩酸鐵沉淀物產(chǎn)生的廢水由于只含部分鈉鹽和少量重金屬離子，不含氨氮，經(jīng)還原中和后，就能達(dá)到環(huán)保要求，具有很好的環(huán)保效益。另外，所述方法制備出了高V/Fe摩爾比的Fe (V03) 3，而且在用釩酸鐵生產(chǎn)釩鐵的過(guò)程中，還原劑更多的作用于高價(jià)值的釩，產(chǎn)品成本相對(duì)降低，更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 盡管結(jié)合示例性實(shí)施例示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行各種添加、更改和刪除。
權(quán)利要求
一種生產(chǎn)釩鐵的方法，包括以下步驟將三價(jià)鐵鹽按比例加入釩溶液，以形成釩元素和鐵元素摩爾比為3∶1的混合溶液；加熱所述混合溶液至沸騰，以生成釩酸鐵沉淀物，再經(jīng)洗滌、過(guò)濾并高溫干燥所述釩酸鐵沉淀物得到釩酸鐵；在所述釩酸鐵中按比例加入鋁粒和氧化鈣，均勻混合形成冶煉爐料，其中，鋁粒的加入重量為釩酸鐵重量的0.41～0.44倍，氧化鈣的加入重量為釩酸鐵重量的0.086～0.092倍；將所述冶煉爐料加入電弧爐中進(jìn)行冶煉，以生成釩鐵。
2. 如權(quán)利要求1所述生產(chǎn)釩鐵的方法，所述釩溶液中全釩含量為15 40g/L。
3. 如權(quán)利要求1所述生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于所述三價(jià)鐵鹽是硫酸鐵或氯化鐵中 的至少一種。
4. 如權(quán)利要求1所述生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于所述混合溶液的反應(yīng)時(shí)間至少是 30min。
5. 如權(quán)利要求1所述生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于所述釩酸鐵沉淀物中的釩元素和鐵元素的摩爾比為3 : i。
6. 如權(quán)利要求1所述生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于高溫干燥后的釩酸鐵中H20的含量 不大于1%，且其中各元素的重量百分比為釩39 41%，鐵14 15%，硅《0. 2%，磷 《0. 05%，硫《0. 05%，鉻《0. 05%，鉀和鈉的和《1. 2%，余量為氧。
7. 如權(quán)利要求1所述生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于在電弧爐中冶煉所述冶煉爐料的過(guò) 程中，需要充分?jǐn)嚢枞鄢囟蚜?，且通電的二次電壓?00 160V，通電時(shí)間為10 15min。
8. 如權(quán)利要求l所述生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于所述釩鐵中各元素的重量百分 比為釩70 80%，碳《0.2%，硅《0.5%，磷《0. 05%，硫《0. 05%，鋁《2.0%，錳 《0. 5%，鉻《0. 02%，鉀《0. 05%，鈉《0. 05%，余量為鐵。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生產(chǎn)釩鐵的方法，所述方法采用三價(jià)鐵鹽來(lái)沉積含釩浸出液中的釩元素，得到釩元素和鐵元素的摩爾比為3∶1的釩酸鐵沉淀物，并通過(guò)電弧爐電解還原由釩酸鐵沉淀物、鋁粒和氧化鈣所形成的混合物料，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)釩重量百分比在70％～80％的釩鐵合金的大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C22C27/00GK101693932SQ20091018085
公開日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者劉豐強(qiáng), 李大標(biāo), 熊仁利, 王小江, 王永鋼, 王英, 鄧孝伯, 陳亮 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司;