釩鐵的生產(chǎn)方法簡(jiǎn)介

釩鈦材料Titanium&VanadiumMaterials授課對(duì)象:2009材料科學(xué)與工程專業(yè)教師:

鄒建新教授電話:138823868722012年09月上次課內(nèi)容回顧

第四章釩材料第七節(jié)三氧化二釩的制備方法簡(jiǎn)介第八節(jié)三氧化二釩的制備原理第九節(jié)三氧化二釩生產(chǎn)工藝流程與設(shè)備第十節(jié)碳化釩的制備方法簡(jiǎn)介第十一節(jié)碳化釩的制備原理第十二節(jié)碳化釩的生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品性能第十三節(jié)氮化釩的制備方法簡(jiǎn)介第十四節(jié)氮化釩的制備原理第十五節(jié)氮化釩的生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品性能本次課內(nèi)容回顧提要

第四章釩材料第十六節(jié)釩鐵的生產(chǎn)方法簡(jiǎn)介

第十七節(jié)硅熱法冶煉釩鐵的基本原理第十八節(jié)硅熱法冶煉釩鐵的生產(chǎn)工藝與設(shè)備

第十九節(jié)鋁熱法冶煉釩鐵的基本原理第二十節(jié)鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的工藝流程與設(shè)備第二十一節(jié)碳還原法簡(jiǎn)介

第二十二節(jié)釩渣直接冶煉釩鐵簡(jiǎn)介

第二十三節(jié)釩鐵的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

第二十四節(jié)釩鋁合金生產(chǎn)簡(jiǎn)介第二十五節(jié)釩鋁合金生產(chǎn)原理

第二十六節(jié)釩鋁合金生產(chǎn)工藝

第四章釩材料第十六節(jié)釩鐵的生產(chǎn)方法簡(jiǎn)介(1)以還原劑來(lái)區(qū)分：根據(jù)冶煉釩鐵使用的還原劑不同，通常分為碳熱法、硅熱法或鋁熱法三種。

(2)以還原設(shè)備區(qū)分：在電爐中冶煉的有電爐法(包括碳熱法、電硅熱法和電鋁熱法)。不用電爐加熱，只依靠自身反應(yīng)放熱的方法稱為爐外法(即鋁熱法)。

(3)以含釩原料不同區(qū)分：用五氧化二釩、三氧化二釩原料冶煉的方法和用釩渣直接冶煉釩鐵的方法。

第十七節(jié)硅熱法冶煉釩鐵的基本原理整體生產(chǎn)概念的形成：生產(chǎn)釩鐵的原料：V2O5、硅鐵生產(chǎn)釩鐵的輔料：石灰、鋁塊、廢鋼最終產(chǎn)品：塊狀FeV合金生產(chǎn)釩鐵的主體設(shè)備：電弧爐生產(chǎn)釩鐵的工藝：硅熱還原法對(duì)于給定的原料，如何通過(guò)使用主體設(shè)備使之變成最終產(chǎn)品？以下圖示可直觀表達(dá)：

電硅熱還原法片狀V2O5釩鐵電弧爐

用硅還原釩的氧化物時(shí)，由于熱量不足，反應(yīng)進(jìn)行得很緩慢且不完全，為了加速反應(yīng)必須外加熱源。一般硅熱法冶煉釩鐵是將V2O5鑄片在煉鋼電弧爐內(nèi)用硅鐵冶煉成釩鐵。2/5V2O5(l)+Si=4/5V+SiO2

(Si)=-326840+46.89T

V2O5(l)+Si=V2O3+SiO2

(Si)=-1150300+259.57T

2V2O3+3Si=4V+3SiO2

(Si)=-103866.7+17.17T

2VO+Si=2V+SiO2

(Si)=-56400+15.44T硅熱還原，在高溫下用硅還原釩的低價(jià)氧化物自由能的變化是正值，說(shuō)明在酸性介質(zhì)中用硅還原釩的低價(jià)氧化物是不可能的。此外，這些氧化物與二氧化硅進(jìn)行反應(yīng)后生成硅酸釩，釩自硅酸釩中再還原就更為困難。因此爐料中配加石灰，其作用是：（1）它與二氧化硅反應(yīng)使SiO2與CaO生成穩(wěn)定的硅酸鈣，防止生成硅酸釩。（2）降低爐渣的熔點(diǎn)和粘度，改善爐渣的性能，強(qiáng)化了冶煉條件。（3）在有氧化鈣存在的情況下，提高爐渣的堿度，改善還原的熱力學(xué)條件，從而使熱力反應(yīng)的可能性更大了。其反應(yīng)為：

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)=-341466.67—5.43T(J/mol)還原生成的V和Fe形成固溶體，即為釩鐵！

第十八節(jié)硅熱法冶煉釩鐵的生產(chǎn)工藝與設(shè)備A、原料硅熱法所用原料如下：

V2O5：厚度不超過(guò)5mm，塊度不大于200mm；

硅鐵：通常用75%硅鐵，塊度20~30mm；

石灰：應(yīng)煅燒良好，有效CaO>85%，P<0.015%，塊度30~50mm；

鋁塊：30~40mm塊度；

廢鋼：用廢碳素鋼或從釩渣中磁選出的廢鋼，這些廢鋼應(yīng)清潔、少銹。也可用廢鋼屑或其它優(yōu)質(zhì)鋼鐵料，但要求這些材料含C≤0.5%，P≤0.035%。B、生產(chǎn)工藝流程電硅熱法冶煉釩鐵的技術(shù)是很成熟的技術(shù)，冶煉都是在電弧爐內(nèi)進(jìn)行；分還原期和精煉期，還原期又分為二期冶煉和三期冶煉法，用過(guò)量的硅鐵還原上爐的精煉渣，至爐渣中含V2O5低于0.35%，從爐內(nèi)排出廢渣開(kāi)始精煉，再加入五氧化二釩和石灰等混合料精煉。當(dāng)合金中Si量小于2%時(shí)出爐，排出的精煉渣含V2O510%~15%，返回下?tīng)t使用?，F(xiàn)將目前國(guó)內(nèi)普遍采用的三期冶煉釩鐵的工藝流程示于圖。

圖硅熱法冶煉釩鐵工藝流程

C、生產(chǎn)設(shè)備硅熱還原法生產(chǎn)釩鐵，在煉鋼型電爐里進(jìn)行熔煉，電壓為150~250V，電流為4000~4500A。爐蓋、爐底和爐壁用鎂磚砌筑。使用石墨電極操作，電極直徑200~250mm。以某廠設(shè)備為例。

(1)變壓器參數(shù)：規(guī)格：HSK7—3000/10，容量：2500KVA，一次電壓：10000V，二次電壓：121，92/210，160V，額定電流：6870A。

(2)電爐參數(shù)規(guī)格：3t電弧爐，電極直徑：Φ250mm，爐殼體：內(nèi)徑Φ2900×1835mm，極心圓：Φ760mm，電極行程：1300mm。

(3)電極：

石墨電極，GB-3072-82，Φ250mm。

(4)冶煉操作D、配混料

(1)以冶煉1t釩鐵為例配比計(jì)算：

1）五氧化二釩配入量：理論需V2O5量W1=1×釩鐵含釩(%)×182/102

其中：182/102為V2O5中的含V比。實(shí)際五氧化二釩配入量W比理論量過(guò)剩7%左右。五氧化二釩配入量W=

2）硅鐵需要量：還原中有80%的五氧化二釩用硅鐵還原，20%用鋁還原，由于燒損，需要Si過(guò)剩10%，Al過(guò)剩30%，石灰過(guò)剩10%。按反應(yīng)2V2O5+5Si=4V+5SiO2計(jì)算出還原1kgV2O5理論需硅0.385kg，則：

硅鐵配入量W2＝

3）鋁塊配入量：按反應(yīng)3V2O5+10Al＝6V+5Al2O3計(jì)算出還原1kgV2O5理論需鋁0.5kg，則：鋁塊配入量W3=

4）鋼屑配入量：需鋼屑量W4=1×[1-釩鐵含釩(%)-釩鐵雜質(zhì)(%)]-硅鐵帶入鐵量其中：硅鐵帶入鐵量=需硅鐵W2×(1-硅鐵含Si%)

5）石灰配入量=（2）爐料分配電硅熱法冶煉釩鐵有兩個(gè)過(guò)程：還原過(guò)程和精煉過(guò)程。

還原過(guò)程可分為二階段(三期冶煉法)和三個(gè)階段(四期冶煉法)。對(duì)三期和四期冶煉各階段爐料分配見(jiàn)表。表

三期冶煉各期爐料分配/%爐料1還原期2還原期3精煉期V2O515~1850~4735硅鐵75250鋁塊35650石灰20~255030~25鋼屑10000表四期冶煉各期爐料分配表，（%）

爐料1還原期2還原期3還原期精煉期V2O520~2226~2824~2726~27硅鐵54~5821~2619~220鋁塊24~2830~3539~440石灰16~1830~3229~310鋼屑100000E、第一期冶煉

(1)上一爐出完?duì)t后，爐頂傾回，迅速扒出爐渣和爐坡殘存渣，用混合好的、有足夠粘度的鎂砂(鹵水∶鎂磚粉∶鎂砂=1∶3∶5)，針對(duì)爐襯損傷情況高溫快補(bǔ)，不漏一鏟，且堵好出鐵口。

(2)補(bǔ)完?duì)t后爐底要墊上一定數(shù)量的精煉渣。

(3)鋼屑加入后，根據(jù)電極燒損情況落放或拆換電極，檢查各系統(tǒng)，正常后給電。此時(shí)用大電壓，小電流，并且立即倒入上一爐以液態(tài)存在的精煉渣。(4)返完精煉渣后，加一期混合料。根據(jù)電弧穩(wěn)定情況增大電流至最大值。一期混合料下完后，盡量將爐料推至三相電極中心區(qū)域。(5)當(dāng)爐料熔化到一定程度，可開(kāi)始分批加入硅鐵還原，同時(shí)調(diào)整爐渣堿度。硅鐵還原較充分后，堿度合適時(shí)加鋁塊還原，還原反應(yīng)激烈，火焰較大時(shí)停電。當(dāng)爐渣中V2O5≤0.35%時(shí)，可倒出貧渣，倒渣過(guò)程要用低電壓，小電流。倒渣后期要慢，且用拉桿檢查，防止鐵水倒出。貧渣倒完后用鐵棍沾取渣樣送化驗(yàn)分析五氧化二釩含量。F、第二期冶煉

(1)一期貧渣倒完后，用大電壓給電加料，隨著二期混合料的加入，電流逐漸給至最大值。

(2)爐料基本熔化后開(kāi)始加入硅鐵還原，同時(shí)調(diào)整爐渣堿度，繼續(xù)加硅鐵還原，而后加鋁貧化爐渣。出渣與一期相同。G、第三期冶煉

與二期給電加料相同，爐料化清后，用木耙攪拌，取金屬樣送化驗(yàn)分析V、Si、C、P、S。取樣位置在三相電極中間。取樣前樣勺要清潔、烤干、沾渣。爾后調(diào)整爐渣堿度，加硅鐵還原，加鋁貧化，出渣與一期相同。

H、精煉期冶煉

(1)與二期給電加料相同。精煉期料量根據(jù)三期合金成分調(diào)整，先用大電壓，大電流熔化爐料，爐料化渣后調(diào)整爐渣堿度。

(2)爐渣堿度合適時(shí)，根據(jù)電弧長(zhǎng)短及時(shí)改用小電壓，大電流升溫。當(dāng)爐渣與合金具有合適的溫度和流動(dòng)性時(shí)，用鐵、木耙攪拌，取合金樣送化驗(yàn)分析V、Si、C、P、S成分，正常出爐。

(3)出爐時(shí)先用小電壓，小電流，從出渣口倒出精煉渣，并打開(kāi)出鐵口后，停電出鐵。I、澆鑄

(1)鐵水包連續(xù)使用時(shí)要保持干燥，無(wú)積渣，各部分機(jī)械要靈活好用，包底墊河砂適量(約60kg)，錠模底墊釩鐵粉100~150kg，上下模間用石棉繩墊好。

(2)澆鑄時(shí)對(duì)包要迅速、準(zhǔn)確，以免跑漏，澆鑄速度要根據(jù)鐵水溫度和排氣情況適當(dāng)控制，每錠澆鑄量要適當(dāng)，一般鐵水面離錠模澆鑄口上面100mm為宜，渣鐵要分離，不得將渣鑄入錠模。

(3)錠模澆鑄后80min要脫模，鐵錠立即放入水冷池冷卻30~40min，水冷池水量一般占池容的2/3。放入鐵錠后再注滿水，取出鐵錠干燥后送精整包裝。J、冶煉過(guò)程中的幾個(gè)問(wèn)題的處理（1）合金含釩不正常由于配料不準(zhǔn)造成。

1）含釩量低

補(bǔ)加V2O5量=

2）含釩量高

補(bǔ)加鋼屑量=（2）合金含硅不正常由于配料不準(zhǔn)及反應(yīng)不正常造成。

1）硅低

補(bǔ)加硅鐵量=

2）硅高

補(bǔ)加V2O5=

補(bǔ)加石灰量=（3）合金含碳、磷高由于原料含碳、磷高造成，用鋼屑沖淡，同時(shí)要控制合金含釩量。

補(bǔ)加鋼屑量=（4）爐襯的維護(hù)由于冶煉過(guò)程渣鐵對(duì)爐襯的侵蝕，為了提高其使用壽命，每次出爐后要盡快扒掉殘留在爐壁上的精煉渣，同時(shí)要在高溫下用具有一定粘度的補(bǔ)爐劑補(bǔ)爐。補(bǔ)爐后爐底要墊一層爐渣保護(hù)爐底，防止給電時(shí)將爐底燒穿。一、二、三期冶煉操作時(shí)的溫度不要提得過(guò)高，保持爐襯硬度，避免爐底燒軟化。正常情況下，一個(gè)爐體可煉70爐以上。

（5）跑渣跑渣是在冶煉過(guò)程中，爐渣沸騰，上漲，以致從爐門沖出的現(xiàn)象。很易造成人身和設(shè)備事故。產(chǎn)生原因是由于還原時(shí)還原劑投入過(guò)快，還原反應(yīng)激烈。爐內(nèi)反應(yīng)不平衡局部反應(yīng)過(guò)于集中。五氧化二釩中S含量高，石灰消化等。因此針對(duì)上述問(wèn)題，要加強(qiáng)物料管理、注意加料速度、控制好電流等措施，可以避免跑渣現(xiàn)象的出現(xiàn)。K、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（1）貧渣含釩：V2O5≤0.35%。（2）冶煉時(shí)間：80min/t。（3）單耗：見(jiàn)表。表冶煉1tFeV40的單耗，(kg/t)

V2O5100%FeSi75鋁錠鋼屑電極鎂磚鎂砂石灰水壓縮空氣m3/t綜合電耗kWh/t冶煉電耗kWh/t735.63401302502813013015408050016001520優(yōu)缺點(diǎn)：*硅熱法制得的釩鐵含釩品位一般35%~55%。釩的冶煉回收率很高，可達(dá)98%以上；*由于采用價(jià)格比鋁低很多的硅鐵作還原劑，每噸含V40%的釩鐵耗電1600~1700kWh，冶煉成本較低。但難于冶煉V>80%的釩鐵，產(chǎn)品含碳量一般難于降到0.2%~0.3%以下。第十九節(jié)鋁熱法冶煉釩鐵的基本原理整體生產(chǎn)概念的形成：生產(chǎn)釩鐵的原料：V2O5、鋁豆生產(chǎn)釩鐵的輔料：石灰、鐵屑最終產(chǎn)品：塊狀FeV合金生產(chǎn)釩鐵的主體設(shè)備：反應(yīng)爐生產(chǎn)釩鐵的工藝：鋁熱還原法對(duì)于給定的原料，如何通過(guò)使用主體設(shè)備使之變成最終產(chǎn)品？以下圖示可直觀表達(dá)：

鋁熱還原法片狀V2O5釩鐵反應(yīng)爐

金屬熱法冶煉鐵合金一般是用比較活潑的金屬去還原比較不活潑的金屬氧化物，并獲得該金屬與鐵熔于一起，從而生成鐵合金。主要反應(yīng)原理為：

MexOy+Al─→Al2O3+Me（Al)=QkJ/mol(5-1)(MexOy+Si─→SiO2+Me(Si)=QkJ/mol(5-2)MexOy+Mg─→

MgO+Me

(Mg)=QkJ/mol(5-3)MexOy+Ca─→

CaO+Me

(Ca)=QkJ/mol(5-4)

用鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的原理：釩的價(jià)態(tài)較多，通?？梢悦枋鰹?5-7~10)反應(yīng)式：

3V2O5(s)+10Al＝6V+5Al2O3

(Al)=-368.36kJ/mol(5-7)(Al)=—681180+112.773T(J/mol)3VO2+4Al＝3V+2Al2O3

(Al)=-299.50kJ/mol(5-8)(Al)=-307825+40.1175T(J/mol)V2O3+2Al＝2V+Al2O3

(Al)=-221.02kJ/mol(5-9)(Al)=-236100+37.835T(J/mol)3VO+2Al＝3V+Al2O3

(Al)=-195.90kJ/mol(5-10)(Al)＝-200500+36.54T(J/mol)從反應(yīng)方程式可見(jiàn)：上述反應(yīng)的均為負(fù)值，在熱力學(xué)上都是容易進(jìn)行的。從反應(yīng)放熱值來(lái)說(shuō)，(5-7)式鋁熱反應(yīng)完全可滿足反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行要求的熱量，稱為鋁熱法。實(shí)際上該反應(yīng)是爆炸性的(在絕熱情況下，反應(yīng)溫度可以達(dá)到3000℃左右)，因此必須人為地控制反應(yīng)速度。*用三氧化二釩還原的(5-9)式反應(yīng)比(5-7)式少耗鋁40%。但是在用鋁熱法冶煉高釩鐵時(shí)，反應(yīng)的熱量明顯不足，無(wú)法維持反應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，所以需要補(bǔ)充一部分熱量才行，目前是以通電的方式來(lái)補(bǔ)充熱量的稱為電鋁熱法。當(dāng)然也可以采用副反應(yīng)[如(5-6)式等。

鋁熱法冶煉可制得含釩品位高，雜質(zhì)少的釩鐵合金。第二十節(jié)鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的工藝流程與設(shè)備

圖鋁熱法冶煉釩鐵流程A、原料

(1)五氧化二釩：符合GB3283-87標(biāo)準(zhǔn)的V2O598牌號(hào)。粒度：55×55×5mm。(2)鋁豆：Al>99.2％，F(xiàn)e<0.13％，C<0.005％，Si<0.1％，P<0.05％，S<0.0016％。粒度：10~15mm。(3)石灰：CaO≥85％，MgO<5％，SiO2≤3.5％，S≤0.15％，P≤0.03％，灼減≤7％。

(4)鐵屑：含C＜0.40％，粒度＜15mm。

(5)返回渣：即鋁熱法生產(chǎn)得到的爐渣(剛玉渣)，粒度：5~10mm。

B、配料

首先按反應(yīng)：3V2O5+10Al=6V+5Al2O3計(jì)算出理論耗鋁量：理論耗鋁量＝

鋁熱法冶煉釩鐵配料的最佳工藝條件是單位爐料反應(yīng)熱為3140~3350kJ/kg爐料。配鋁量按V2O5反應(yīng)所需理論量的100%~102%配入。一般而言，增加鋁熱反應(yīng)的鋁量，可使反應(yīng)進(jìn)行得很完全、充分，達(dá)到較高的釩回收率。鋁熱反應(yīng)發(fā)熱量超過(guò)需要數(shù)值，故爐料中加入惰性料，如返回渣、石灰、碎合金等，以降低爐料發(fā)熱量，保證反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行。32由于鋁熱反應(yīng)后即成為自發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間短，難以控制，因而配料工序質(zhì)量的好壞直接影響到釩鐵產(chǎn)品質(zhì)量，故要求配料務(wù)必準(zhǔn)確(計(jì)算與稱量)、混料均勻、以免造成爐料偏析。生產(chǎn)釩鐵的各類原料都要徹底干燥，以避免冶煉時(shí)發(fā)生噴濺。C、冶煉主要設(shè)備

(1)混料機(jī)：根據(jù)情況選擇。

(2)反應(yīng)爐：用鑄鐵或鋼制成的圓筒型爐殼，外部用鋼夾緊環(huán)加固，內(nèi)襯鎂磚砌筑，為了提高鎂磚壽命，爐子內(nèi)壁用磨細(xì)的剛玉渣和鹵水混合料打結(jié)，爐底可鋪鎂砂，然后烘烤干燥。可將整體爐子按放在可移動(dòng)的平車上。爐子大小視其產(chǎn)量確定，一般內(nèi)徑為0.5~1.7m，高0.6~1.0m。(3)反應(yīng)室：帶有抽風(fēng)煙罩系統(tǒng)的冶煉空間。是鋁熱法進(jìn)行冶煉的場(chǎng)所。D、冶煉操作

◆釩鐵冶煉是在筒式爐內(nèi)進(jìn)行的?！粢睙挔t準(zhǔn)備過(guò)程分砌爐、打結(jié)和烘爐三道工序。

◆釩鐵冶煉爐的爐襯分永久層和臨時(shí)層。永久層是用鎂磚和高鋁磚分三段砌筑的，臨時(shí)層是用返回渣打結(jié)的，耐急冷急熱性較差，拆爐時(shí)，磚很容易損壞?！袅己玫臓t襯打結(jié)質(zhì)量是防止漏爐的關(guān)鍵，打結(jié)強(qiáng)度適中，以免拆爐困難，同時(shí)爐體底部打結(jié)層要比上半部厚一些。另外，打結(jié)材料中不得混入其它低熔點(diǎn)的雜物；爐身和爐底的接縫處必須塞緊。冶煉釩鐵時(shí)，先將冶煉爐吊放到平車上，采用下部點(diǎn)火時(shí)在爐筒底部裝入少量爐料，布好底料，表面放一些混合好的V2O5粉末和鋁粉，在放一些點(diǎn)火劑，點(diǎn)火劑有BaO2、氯酸鉀或鎂屑等。再將平車送入冶煉室內(nèi)。用點(diǎn)火劑點(diǎn)火后，依據(jù)反應(yīng)情況逐漸從上部加入全部爐料，加料速度要合適，加料速度過(guò)快，爐料反應(yīng)速度快，爐溫升高，噴濺嚴(yán)重，使釩和鋁損失增加；加料速度過(guò)慢，反應(yīng)進(jìn)行慢，冶煉溫度低，會(huì)使?fàn)t渣過(guò)早粘結(jié)，渣鐵分離不完全，合金凝聚不好，釩回收率隨之下降。經(jīng)驗(yàn)表明，加料速度控制在160~200kg/(m2.min)較合適。采用上部點(diǎn)火時(shí)，先將爐料全部加入爐內(nèi)，再點(diǎn)火，這種方法由于反應(yīng)激烈，熱量集中，爐料噴濺嚴(yán)重，因此一般采用下部點(diǎn)火法。

◆冶煉拆爐后，先將合金錠進(jìn)行水淬冷卻處理，然后進(jìn)行合金表面精整，再進(jìn)行砸鐵、破碎、篩分、包裝，最后入庫(kù)。

爐渣吊運(yùn)到破碎系統(tǒng)，經(jīng)處理后，一部分作為配料返回渣，一部分用來(lái)打結(jié)爐襯，余下的爐渣賣給耐火材料廠。E、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（1）產(chǎn)量：視爐子容積大小在500~1000kg之間，但不超過(guò)2000kg。（2）產(chǎn)品質(zhì)量：一般可得到含釩75%~82%的產(chǎn)品。其它成份(%)為1.0~1.5Si；1.0~2.0Al；0.15~0.2C；≤0.05S；≤0.025P。

（3）釩回收率：一般85%~90%，最高可達(dá)到95%。

第二十一節(jié)

碳還原法簡(jiǎn)介

本法工廠基本不采用。碳熱法還原五氧化二釩經(jīng)過(guò)如下步驟：V2O5+C=2VO2+CO↑

(C)＝49070-213.42T(J/mol)2VO2+C=V2O3+CO↑

(C)=95300-158.68T(J/mol)V2O3+C=2VO+CO↑

(C)=239100-163.22T(J/mol)VO+C=V+C↑

(C)=310300-166.21T(J/mol)V2O5+7C=2VC+5CO↑

(C)=79824-145.64T(J/mol)◆碳熱法還原V2O5生產(chǎn)釩鐵時(shí)，反應(yīng)都是吸熱的，因此要用電補(bǔ)充熱量才能進(jìn)行。反應(yīng)(5-15)式優(yōu)先進(jìn)行，因?yàn)樵谛纬商蓟锓磻?yīng)的同時(shí)，自由能會(huì)大量減少，所以反應(yīng)急劇增強(qiáng)，結(jié)果形成含有一定比例的碳合金。實(shí)際上在此情況下煉得的合金含碳4%~6%，因此工業(yè)上采用碳還原法煉不出低碳釩鐵。◆但在實(shí)驗(yàn)室中，采用高溫高真空卻可以制出低碳釩鐵。國(guó)外一些工廠用類似的方法生產(chǎn)了含38%~40%V，2%~3%C，5%~12%S的釩鐵。這種合金對(duì)于大多數(shù)含釩合金鋼都無(wú)法使用。因此目前使用碳熱法冶煉釩鐵已很少使用了。

第二十二節(jié)釩渣直接冶煉釩鐵簡(jiǎn)介釩渣直接煉釩鐵的國(guó)內(nèi)外的方法很多，大都處于研究狀態(tài)，實(shí)際生產(chǎn)的很少。釩渣直接冶煉釩鐵的方法分兩步進(jìn)行，首先將釩渣中的鐵(氧化鐵)采用選擇性還原的方法在電弧爐內(nèi)，用碳、硅鐵或硅鈣合金將釩渣中的鐵還原，使大部分鐵從釩渣中分離出去，而釩仍留在釩渣中，這樣得到了V/Fe比高的預(yù)還原釩渣。第二階段是在電弧爐內(nèi)，將脫鐵后的預(yù)還原釩渣用碳、硅或鋁還原，得到釩鐵合金。我國(guó)攀鋼、錦州鐵合金廠等單位也都試驗(yàn)過(guò)用電爐直接冶煉釩鐵的工作。奧地利特雷巴赫工廠（TCW）采用方法，工藝流程見(jiàn)圖。圖特雷巴赫（TCW）釩渣直接煉釩鐵流程圖

牌

號(hào)化

學(xué)

成

分/%VCSiPSAlMn≮≯FeV-40-AFeV-40-BFeV-50-AFeV-50-BFeV-75-AFeV-75-B40.040.050.050.075.075.00.752.00.100.061.01.003.00.200.101.50.402.00.070.040.50.50.752.50.100.050.80.50.201.00.050.042.00.50.302.00.100.053.00.5第二十三節(jié)釩鐵的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際上釩鐵根據(jù)含釩量分為低釩鐵：FeV35～50，一般用硅熱法生產(chǎn)，還有中釩鐵，F(xiàn)eV55～65和高釩鐵Fe70~80一般用鋁熱法生產(chǎn)。（1）我國(guó)釩鐵標(biāo)準(zhǔn)

表我國(guó)釩鐵標(biāo)準(zhǔn)(GB4139-87)

（2）釩鐵國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO5451-80）

表釩鐵國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

代號(hào)化學(xué)成份/%VSiAlCPSAsCuMnNi≤FeV4035.0~50.02.04.00.300.100.10FeV6050.0~65.02.02.50.300.060.050.060.10FeV8075.0~85.02.01.50.300.060.050.060.100.500.15FeV80Al275.0~85.01.52.00.200.060.050.060.100.500.15FeV80Al470.0~80.02.04.00.200.100.100.100.100.500.15第二十四節(jié)釩鋁合金生產(chǎn)簡(jiǎn)介

釩鋁是制造鈦合金的合金添加劑（中間合金），鈦合金中的Ti6Al4V（TC4）是應(yīng)用最多的合金，它是用含釩48%、54%或65%的釩鋁合金生產(chǎn)的?！魢?guó)外主要生產(chǎn)釩鋁等中間合金的廠家：德國(guó)電冶金公司（GFE）美國(guó)戰(zhàn)略礦物公司（STRATEGICMINERLSCORPORATION）子公司——美國(guó)釩公司美國(guó)雷丁合金公司(ReadingAlloysInc)俄羅斯的上薩爾達(dá)冶金生產(chǎn)聯(lián)合公司（VSMPO）國(guó)內(nèi)釩鋁合金主要生產(chǎn)廠家有：寶雞有色加工廠凌海大業(yè)鐵合金廠（生產(chǎn)釩鋁合金）錦州鐵合金公司鋁熱法生產(chǎn)釩鋁合金有兩種方法，一步法和兩步法，只有德國(guó)GFE和美國(guó)釩公司采用兩步法，國(guó)內(nèi)和世界其它廠家均采用一步法。一步法中間合金的質(zhì)量很難保證航空級(jí)的鈦合金的質(zhì)量要求。第二十五節(jié)釩鋁合金生產(chǎn)原理一步法整體生產(chǎn)概念的形成：生產(chǎn)釩鋁合金的原料：V2O5、鋁粉生產(chǎn)釩鋁合金的輔料：螢石最終產(chǎn)品：塊狀A(yù)lV合金生產(chǎn)釩鋁合金的主體設(shè)備：真空爐生產(chǎn)釩鋁合金的工藝：鋁熱還原法◆釩鋁合金生產(chǎn)主要是用釩氧化物和鋁反應(yīng)的鋁熱法生產(chǎn)的：

3V2O5+16Al→6VAl+5Al2O3。對(duì)于給定的原料，如何通過(guò)使用主體設(shè)備使之變成最終產(chǎn)品？以下圖示可直觀表達(dá)：鋁熱還原法片狀V2O5釩鋁合金真空爐

第二十六節(jié)釩鋁合金生產(chǎn)工藝一步法是用鋁熱法生產(chǎn)的，原料是五氧化二釩和鋁，造渣劑是用螢石，但是在真空爐內(nèi)冶煉，用石墨作爐襯，中間夾層用不銹鋼水冷套，對(duì)原料要求嚴(yán)格，比如五氧化二釩要事先于60～80℃干燥，出去水份，經(jīng)過(guò)仔細(xì)混合后，裝入真空爐內(nèi)，冶煉方法是上部點(diǎn)火，用鎂條點(diǎn)燃，在稍負(fù)壓條件下