Original:
zoujianxin, cuixumei, lijunhan, etc.
1. Méthode de fusion et caractéristiques de
ferrovanadium
(1) Il est généralement divisé en trois types :
méthode silicothermique, méthode aluminothermique et méthode carbothermique.
(2) Distinguer par équipement de réduction :
méthode du four électrique (y compris la méthode thermique au carbone, le silicium électrique
méthode thermique et méthode thermique électrique de l'aluminium) est utilisée pour la fusion
four électrique. La méthode qui n'utilise pas de four électrique pour le chauffage et
ne repose que sur l'auto-réaction pour libérer de la chaleur et est appelée méthode aluminothermique
(c'est-à-dire méthode hors four).
(3) Selon différents vanadium
contenant des matières premières, le procédé de fusion du ferrovanadium avec du vanadium
matières premières de pentoxyde, de trioxyde de vanadium et de scories de vanadium.
(4) Selon différentes sources de chaleur, il
peut être divisé en méthode de chauffage au carbone, méthode de chauffage électrique, électrique
méthode de chauffage du silicium et méthode de chauffage du métal.
Différentes méthodes ont différents
caractéristiques. La première est que la consommation d'énergie est importante et que le processus est
complexe, mais la qualité du produit est stable et le prix de l'agent réducteur est
faible. L'autre est une consommation élevée d'aluminium, un faible taux de récupération, un alliage élevé
qualité et pas d'électricité.
2. Brand and composition of ferrovanadium
products
Les qualités de ferrovanadium sont divisées en faibles
ferrovanadium vanadium selon la teneur en vanadium : fev35 ~ 50, ce qui est
généralement produit par méthode silicothermique ; Ferrovanadium moyen : fev55~65 ; Haut
fer vanadium : fe70~80, généralement produit par la méthode thermite. Voir tableau 5.5.1
pour la marque et la composition du ferrovanadium national, et le tableau 5.5.2 pour
marque internationale et composition du ferrovanadium. L'apparition de 80 FEV
Le produit est illustré à la figure 5.5.1.
(1) Étalon chinois de ferrovanadium (GB
4139-2012)
Tableau 5.5.1 Marque et composition du ferrovanadium
normes en Chine
Marque
Composition chimique / %
V
≧
C Et P S Al Mn
≦
FeV-40-A
FeV-40-B
FeV-50-A
FeV-50-B
FeV-75-A
FeV-75-B
40.0
40.0
50.0
50.0
75.0
75.0
0.75 2.0 0.10 0.06 1.0
1.00 3.0 0.20 0.10 1.5
0.40 2.0 0.07 0.04 0.5 0.5
0.75 2.5 0.10 0.05 0.8 0.5
0.20 1.0 0.05 0.04 2.0 0.5
0.30 2.0 0.10 0.05 3.0 0.5
(2) Norme internationale pour
ferrovanadium (ISO 5451-80)
Tableau 5.5.2 Ferrovanadium international
normes de marque et de composition
Code
Composition chimique/ %
V
Et
Al
C
P
S
As
Cu
Mn
Dans
≦
FeV40
35,0 ~ 50,0
2.0
4.0
0.30
0.10
0.10
FeV60
50,0 ~ 65,0
2.0
2.5
0.30
0.06
0.05
0.06
0.10
FeV80
75,0 ~ 85,0
2.0
1.5
0.30
0.06
0.05
0.06
0.10
0.50
0.15
FeV80Al2
75,0 ~ 85,0
1.5
2.0
0.20
0.06
0.05
0.06
0.10
0.50
0.15
FeV80Al4
70,0 ~ 80,0
2.0
4.0
0.20
0.10
0.10
0.10
0.10
0.50
0.15
Chiffre 5.5.1 Apparition de 80 produits FEV Figure 5.5.2 Four à arc électrique pour fusion du ferrovanadium
3 principe de fusion du ferrovanadium par méthode thermique du métal
Fusion de ferroalliage par méthode thermique des métaux consiste généralement à utiliser un métal actif pour réduire l'oxyde métallique inactif et à obtenir que le métal et le fer sont fusionnés pour former un ferro-alliage. Le principal Le principe de la réaction est :
MoixOy+Al─→ Al2O3+Me (Al)=Q kJ/mol
MoixOy+Si─→ SiO2+Moi (Si)=Q kJ/mol
MoixOy+Mg─→ MgO+Me (Mg)=Q kJ/mol
MoixOy+Ca─→ CaO+Me (Ca)=Q kJ/mol
When the above Q value is equal to -301.39kj, the reaction formula can be carried out spontaneously, and the exothermic energy of the reaction can reach the degree of melting of furnace charge, reaction and separation of slag and iron. Of course, to make the yield of me reach the high target, this value is not necessarily perfect.
Et la valeur Q n'est pas suffisante -301,39kj, d'autres mesures doivent être prises. Il provoque généralement une réaction secondaire exothermique et mise sous tension du système. La réaction secondaire est généralement de sélectionner certains des oxydes qui ne pollueront pas l'alliage pour réagir avec l'agent réducteur selon les conditions nationales et le niveau de prix des substances participant à la réaction secondaire et libérant une grande quantité de chaleur compléter le déficit de la valeur Q ci-dessus. KClO3 et NaNO3 sont généralement utilisé en Chine. Par exemple:
6NaNO3+10Al=5Al2O3+3 Na2O+3N2↑ (Al)=-710,90 kJ/mol
KClO3+2Al=Al2O3+KCl (Al)=-868,59 kJ/mol
Et la valeur Q de la réaction ci-dessus dépasse -301,39kj, d'autres mesures devraient également être prises, comme l'ajout d'un certaine quantité de scories, d'alliage broyé, etc. pour absorber l'excès de chaleur, de manière à éviter les éclaboussures provoquées par une réaction trop intense.
Fusion du ferrovanadium par méthode électrosilicothermique
4.1 principes de base
Formation du concept global de production :
Matières premières pour la production de ferrovanadium : V2O5 et ferrosilicium.
Matériaux auxiliaires pour le ferrovanadium production : chaux, bloc d'aluminium et ferraille d'acier.
Produit final : alliage FEV en vrac.
The main equipment for ferrovanadium production: electric arc furnace, as shown in figure 5.5.2.
Procédé de production du ferrovanadium : silicium méthode de réduction thermique.
La réaction chimique dans le four à arc électrique est la suivante :2/5V2O5(1)+Si=4/5V+SiO2 (Si)=-326840+46,89T (J/mole)
V2O5(1)+Si=V2O3+SiO2 (Si)=-1150300+259.57T (J/mol)
2V2O3+3Si=4V+3SiO2(Si)=-103866,7+17,17T (J/mole)
2VO+Si=2V+SiO2(Si)=-56400+15,44T (J/mole)
Quand le silicium est Utilisé pour la réduction thermique, le changement d'énergie libre de l'oxyde de faible valence de le vanadium réduit par le silicium à haute température est positif, indiquant qu'il est impossible de réduire l'oxyde de vanadium à faible valence par le silicium dans l'acide moyen. Lors de la réduction de l'oxyde de vanadium avec du silicium, la réaction est très lente et incomplet en raison d'une chaleur insuffisante. Afin d'accélérer la réaction, un Une source de chaleur externe doit être ajoutée. Généralement, la fusion du ferrovanadium par La méthode silicothermique consiste à fondre une feuille coulée de V2O5 en ferrovanadium avec ferrosilicium dans un four à arc électrique en ferro-alliage.
En outre, ces oxydes réagissent avec la silice pour former du silicate de vanadium, qui est plus difficile à réduire à partir du silicate de vanadium. Par conséquent, de la chaux est ajoutée au charge du four car :
① Il réagit avec silice pour que SiO2 et Cao forment du silicate de calcium stable et empêchent le formation de silicate de vanadium.
② La fonte le point et la viscosité des scories sont réduits, les propriétés des scories sont améliorées, et les conditions de fusion sont renforcées.
③ En présence d'oxyde de calcium, la basicité des scories est augmentée et la thermodynamique les conditions de réduction sont améliorées, de sorte que la possibilité de thermodynamique la réaction est plus grande. La réaction est :
2/5V2O5(l)+Si+CaO=4/5V+CaO.SiO2(Si)=-419340+49,398T (J/mole)
2/5V2O5(l)+Si+2CaO=4/5V+2CaO SiO2 (Si)=-445640+35,588T (J/mole)
2/3V2O3+Si+2CaO=4/3V+2CaO·SiO2(Si)=-341466,67—5,43T (J/mole)
Le silicium est inférieur au carbone pour réduire l'oxyde de vanadium à faible coût à haute température. Dans afin d'éviter la carburation, le silicium est utilisé comme agent réducteur au début étape de réduction et l’aluminium est utilisé comme agent réducteur à l’étape ultérieure de production.
4.2 brut et matériaux auxiliaires
V2O5 est le produit primaire du vanadium, dont plus de 85 % sert au raffinage ferrovanadium, puis utilisé comme matière première pour raffiner l'acier allié. Les exigences relatives aux matières premières utilisées dans le procédé silicothermique sont les suivantes :
①Vanadium pentoxyde : qualité métallurgique 90 en gb3283-87. V2O5 ≥ 98% (V2O5 ≥ 90%), s ≤ 0,2%, P ≤ 0,04%, flocons non plus de 200 × 200 mm, épaisseur ≤ 8 mm.
② Fesi75-a.b.c dans ferrosilicium gb2272-87. Si ≥ 72 %, Mn ≤ 0,3 %, C ≤ 0,2 %, P ≤ 0,035 %, s ≤ 0,02 %, Cr ≤ 0,5, taille de bloc : 20-30mm.
③ Aluminium (silicium, aluminium et fer) gb/t 1196-93. Al ≥ 62,5%, (al+si) ≥ 89%, P ≯ 0,03%, s ≯ 0,03%, C ≯ 0,20%, Cu ≯ 0,10%, Mn ≯ 0,4%, bloc taille : 30-50 mm.
④ Steel scrap: as per QTJ tjt0504-84. Among them, Fe ≥ 96%, C ≤ 0.2%, P ≤ 0.035%, Mn ≤ 0.4%, s ≤ 0.04%, Si ≤ 1.0%, must be carbon steel chips, shall not be mixed with non-ferrous metals, mud sand, oil and other sundries, and the block size shall be less than 300 × three hundred × 500mm。
⑤ Métallurgique Chaux : Yb/T 042 - 93. Métallurgique générale conditions techniques de chaux de grade II : Cao ≥ 85%, MgO ≤ 5%, SiO2 ≯ 3,5%, s ≯ 0,15%, CO2 ≯ 2%, P ≯ 0,01%, vert taux de combustion + taux de combustion excessif ≤ 15 %, taille du bloc 20-50mm, perte au feu ≯ 7%, activité (4mol/ml 40 ± 1 ℃, 10 min) ≮ 250.
4.3 fusion opération
L'opération de fusion est divisée en réduction période et période de raffinage. La fusion est réalisée dans le four à arc électrique avec une capacité de 840~1800kva, qui est divisée en période de réduction et période de raffinage. La période de réduction est divisée en deux phases de fusion et fusion triphasée. Les scories de raffinage sur le four sont réduites avec un excès de ferrosilicium jusqu'à ce que la teneur en V2O5 dans les scories soit inférieure à 0,35 %. Le raffinage commence à partir des scories résiduaires évacuées du four, puis l'affinage est réalisé par ajout de V205, de chaux et d'autres mélanges. Quand le La teneur en Si dans l'alliage est inférieure à 2 %, le four sera déchargé et les scories de raffinage déchargées contiennent v2o510% ~ 15%, qui seront renvoyées à le prochain four à utiliser.
(1) Période de réduction L'opération de réduction nécessite d'abord de faire fondre les chutes d'acier
et du ferrosilicium, ajouter les scories d'affinage revenues de la période de raffinage, et
puis ajoutez une petite quantité de V2O5. Les scories formées après la fusion sont dites maigres
laitier, et sa teneur en V2O5 est inférieure à 0,35 %. Versez les scories maigres, transférez
à la deuxième étape de fusion pendant la période de réduction, ajouter des particules d'aluminium,
et contrôler les teneurs en Si et V dans l'alliage. Prenons l'exemple du fev40, c'est
nécessaire pour assurer
Carry the ingredients in table 5.5.3 to the refining period.
Table 5.5.3 alloy composition
composant
V
Et
C
P
S
contenu,%
31~37
3~4
﹤0.6
﹤0.08
﹤0.05
(2) Période de raffinage
Le but est de désilicater et d’augmenter
la teneur en vanadium. Du V2O5 et de la chaux sont ajoutés aux scories avec
excès de silicium pour augmenter la teneur en vanadium dans l'alliage et répondre aux
exigences de fev40. La composition du produit est présentée dans le tableau 5.5.4.
Tableau 5.5.4 composition du produit
composant
V
Et
C
P
S
contenu,%
﹥40
﹤2
﹤0.75
﹤0.1
﹤0.06
Scories riches en vanadium produites lors du raffinage
la période est renvoyée en période de réduction pour le raffinage. Composition typique de
les scories riches en vanadium sont présentées dans le tableau 5.5.5.
Tableau 5.5.5 composition du vanadium riche
scories
composant
V2O5
CaO
EtO2
MgO
CaO/SiO2
contenu,%
8~13
45~50
23~25
8~15
1.8~2.0
Voir le tableau 5.5.6 pour la répartition des
charge du four dans chaque phase de fusion.
Tableau 5.5.6 répartition des charges de chacun
phase de fusion /%
charge du four
Période de réduction 1
Période de réduction 2
Période de réduction 3
V2O5
15~18
50~47
35
ferrosilicium
75
25
0
Bloc en aluminium
35
65
0
citron vert
20~25
50
30~25
Copeaux d'acier
100
0
0
(3) Processus opérationnel
First, after the last furnace is
discharged, the furnace top is tilted back, the slag and the residual slag on
the furnace slope are removed, and the mixed magnesia with sufficient viscosity
(brine: magnesia brick powder: Magnesia =1:3:5) is used to quickly repair the
lining damage at high temperature, and the taphole is blocked. After the
furnace is repaired, a certain amount of refining slag shall be padded on the
furnace bottom. After the steel scraps are added, drop or replace the
electrodes according to the burning condition of the electrodes, check each
system, and power on after it is normal. At this time, use high voltage and low
current, and immediately pour into the refining slag existing in the liquid
state of the previous furnace. After the refining slag is returned, add phase I
mixture. Increase the current to the maximum value according to the arc
stability. After the completion of phase I mixture, try to push the furnace
charge to the center area of three-phase electrode. When the furnace burden
melts to a certain extent, ferrosilicon can be added in batches for reduction,
and the basicity of the slag can be adjusted at the same time. After the
ferrosilicon is fully reduced, aluminum block is added for reduction when the
alkalinity is appropriate. The reduction reaction is intense, and the power is
cut off when the flame is large. When V2O5 in slag is ≤ 0.35%, lean
slag can be poured out. Low voltage and low current shall be used during slag
pouring. At the later stage of slag pouring, it shall be slow and checked with
a pull rod to prevent molten iron from pouring out. After the lean slag is
poured, use an iron bar to dip the slag sample and send it to the laboratory
for analysis of vanadium pentoxide content.
Deuxièmement, après la phase I, les scories maigres sont
déversé, la haute tension est utilisée pour alimenter. Avec l'ajout de la phase II
mélange, le courant augmente progressivement jusqu'à la valeur maximale. Après le
la charge du four est essentiellement fondue, ajoutez du ferrosilicium pour la réduction. Au même
temps, ajuster la basicité des scories, continuer à ajouter du ferrosilicium pendant
réduction, puis ajouter des scories de dilution d'aluminium. Le rejet de scories est le même
comme celui de la phase I.
Lors de l'affinage final, c'est pareil
comme charge pour l'alimentation électrique en phase II. Ajustez la quantité de matériaux dans
la période d'affinage en fonction de la composition de l'alliage. Faites d’abord fondre le four
Matériaux à haute tension et courant élevé, puis ajuster la basicité de
les scories de four. Lorsque la basicité des scories est appropriée, faible tension et
un courant important doit être utilisé pour l'augmentation de la température dans le temps selon le
longueur d'arc. Lorsque les scories et l'alliage ont une température et une fluidité appropriées,
remuer, prélever des échantillons d'alliage et les envoyer au laboratoire pour analyse de V, Si,
Composants C, P et s et déchargez-les normalement. Pendant le tapotement, le
les scories de raffinage doivent être déversées depuis la sortie des scories avec une petite tension et
Courant, et le trou du robinet doit être ouvert, puis l'alimentation doit être coupée pendant
en tapant, puis le moulage doit être terminé.
4.4 indicateurs techniques et économiques
Généralement, le taux de récupération du vanadium
peut atteindre 97 % ~ 98 % ; Les scories maigres contiennent du vanadium, V2O5≤0,35 % ; Fonte
temps, 80min/t. La consommation par 1t de fev40 est présentée dans le tableau 5.5.7.
Tableau 5.5.7 consommation unitaire typique de
fusion 1tfev40 (kg/t)
V2O5
FeSi75
lingot d'aluminium
Copeaux d'acier
citron vert
Consommation d'énergie globale,kWh/t
Consommation d'énergie de fusion,,kWh/t
330~740
380~400
60~80
390~410
1200~1300
1600
1520
4.5 équipement principal
Le ferrovanadium est produit par silicothermie
méthode de réduction et fondu dans un four électrique en ferro-alliage. Le typique
la capacité est de 840 ~ 2500 kVA, la tension typique est de 150 ~ 250 V et le courant est
4000~4500a. Le couvercle, le fond et le mur du four doivent être construits avec des briques de magnésie.
Une électrode en graphite est utilisée pour le fonctionnement, avec un diamètre d'électrode de 200 à 250 mm.
L'équipement représentatif d'une usine de Panzhihua est le suivant.
①Paramètres du transformateur. Spécification : hsk7-3000/10, capacité :
2500kVA, tension primaire : 10000v, tension secondaire : 121, 92/210160v, nominale
courant : 6870a.
②Paramètres du four électrique. Spécification : arc électrique 3T
four, diamètre de l'électrode :Φ250 mm, coque du four : diamètre intérieurΦ two thousand and
nine hundred × 1835mm, polar circle: Φ760mm, électrode
course : 1300 mm.
③ Electrodes. Graphite electrode, gb-3072-82, Φ250 mm。
5 fusion du ferrovanadium par méthode thermit
5.1 principes de base
Parce que le vanadium a de nombreuses valences
États, le principe de production de ferrovanadium par la méthode thermit peut généralement
être décrit par la réaction suivante.
3V2O5(s)+10Al=6V+5Al2O3 (Al)=-368,36 kJ/mol (Al)=—681180+112,773T (J/mole) 3VO2+4Al=3V+2Al2O3(Al)=-299,50kJ/mol (Al)=-307825+40,1175T
(J/mole)
V2O3+2Al=2V+Al2O3(Al)=-221,02 kJ/mol (Al)=-236100+37,835T (J/mole) 3VO+2Al=3V+Al2O3(Al)=-195,90 kJ/mol (Al)=-200500+36,54T (J/mole)
On peut voir que les réactions ci-dessus sont
toutes les valeurs négatives, faciles à réaliser en thermodynamique. En termes de
valeur exothermique de réaction, la réaction aluminothermique peut complètement répondre à la chaleur
nécessaire à la réaction spontanée, appelée méthode aluminothermique. Dans
en fait, la réaction est explosive (en condition adiabatique, la réaction
la température peut atteindre environ 3000℃), la vitesse de réaction doit donc être contrôlée artificiellement.
La réaction de réduction avec le vanadium
le trioxyde consomme 40 % d'aluminium en moins. Cependant, lors de la fusion d'une teneur élevée en vanadium
ferrovanadium par méthode thermit, la chaleur de réaction est évidemment
insuffisant, il est donc impossible de maintenir la réaction automatique, il est donc
nécessaire d'ajouter un peu de chaleur. À l'heure actuelle, la méthode d'appoint en chaleur
par mise sous tension est appelée méthode électro thermit. Bien entendu, des effets secondaires peuvent
également être utilisé. Alliage de ferrovanadium à haute teneur en vanadium et moins
des impuretés peuvent être produites par la fusion du thermit.
5.2 ferrovanadium smelting process and
equipment by thermite method
(1) Matières premières
①Pentoxyde de vanadium : grade v2o598 conforme à la norme gb3283-87.
Taille des particules : 55×cinquante cinq×5 mm。
②Fève d'aluminium : al>99,2%, fe<0,13%, c<0,005%, si<0,1%,
p<0,05 %, s<0,0016 %, taille des particules : 10~15 mm.
③Chaux : Élevé≥85 %, mgo<5 %, SiO2≤3,5%, s≤0,15%,P≤ 0.03%, ignition loss ≤7%.
④Limaille de fer : C<0,40%, taille des particules< 15mm.
⑤Scories retournées : c'est-à-dire scories (scories de corindon) produites par la thermite
méthode, avec une taille de particule de 5 ~ 10 mm.
Le
Les conditions de processus idéales pour la fusion de charges de ferrovanadium par la méthode thermit sont
que la chaleur de réaction par unité de charge est de 3 140 à 3 350 kj/kg. La teneur en aluminium
doit être de 100 % à 102 % de la quantité théorique requise pour la réaction V2O5.
D'une manière générale, augmenter la quantité d'aluminium dans le système aluminothermique
La réaction peut rendre la réaction complète et suffisante et atteindre un niveau élevé
taux de récupération du vanadium. Cependant, lorsque la quantité d'aluminium dépasse un certain
Limite, l'excès d'aluminium entrera dans l'alliage et ne parviendra pas à atteindre la qualité
exigences; D'autre part, en raison de la teneur élevée en aluminium de l'alliage,
sa densité est réduite, ce qui affecte la vitesse de sédimentation de l'alliage
dans le laitier, augmente l'inclusion d'alliage dans le laitier et réduit le
taux de récupération du vanadium ; Dans le même temps, en raison de l'augmentation de l'aluminium
consommation, le coût de production augmente et n’est pas rentable.
Le
le pouvoir calorifique de la réaction aluminothermique dépasse la valeur requise, donc inerte
des matériaux tels que des scories retournées, de la chaux et des alliages broyés sont ajoutés au
charge du four pour réduire la valeur calorifique de la charge du four et assurer
la réaction douce. Des matériaux inertes doivent être ajoutés à 20 % ~ 40 % de V2O5 selon
approprié.
Sortir
de ferrovanadium = (métal d'entrée V × rendement en vanadium%) / teneur en vanadium dans
alliage%
Acier
ajout de ferraille = production de ferrovanadium × (1 - teneur en vanadium de l'alliage% -
masse d'impuretés de l'alliage%)
Depuis
la réaction aluminothermique devient une réaction spontanée après une réaction aluminothermique
réaction, le temps de réaction est court et difficile à contrôler, donc la qualité
du processus de dosage affecte directement la qualité du ferrovanadium
des produits. Le dosage doit donc être précis (calcul et pesée)
et mélangé uniformément pour éviter la ségrégation de la charge du four.
Tout cru
les matériaux destinés à la production de ferrovanadium doivent être soigneusement séchés pour éviter
éclaboussures pendant la fusion.
(3) Principal
équipement de fusion
①Mélangeur : sélectionnez
selon la situation.
②Four de réaction :
la coque cylindrique du four en fonte ou en acier est renforcée par
anneau de serrage en acier à l'extérieur et doublé de briques de magnésie. Pour améliorer
la durée de vie des briques de magnésie, la paroi intérieure du four est nouée
avec un mélange de scories de corindon broyées et de saumure. La magnésie peut être déposée au fond
du four, puis cuit et séché. L'ensemble du four peut être placé sur un
wagon plat mobile. La taille du four dépend de sa puissance. Généralement, le
le diamètre intérieur est de 0,5 à 1,7 m et la hauteur est de 0,6 à 1,0 m.
③Chambre de réaction :
espace de fusion avec système de hotte aspirante. C'est un lieu de fusion par thermite
méthode.
(4)
Opération de fusion
Ferrovanadium
la fusion est réalisée dans un four cylindrique. Le processus de préparation de
Le four de fusion est divisé en trois processus : la pose du four, le nouage et
séchage au four. Le revêtement du four de fusion de ferrovanadium est divisé en
couche à long terme et couche temporaire. La longue couche est construite avec de la magnésie
briques et briques à haute teneur en alumine en trois sections, et la couche temporaire est
lié avec des scories de retour. La résistance au refroidissement et au chauffage rapides est médiocre.
Les briques sont faciles à endommager lors du démontage du four. Bon revêtement de four
la qualité du nouage est la clé pour éviter les fuites du four. La force du nouage
est modéré pour éviter un démontage difficile du four. Dans le même temps, le
la couche de nouage au bas du corps du four est plus épaisse que la couche supérieure
moitié. De plus, d'autres impuretés à bas point de fusion ne doivent pas être mélangées
dans le matériel de liage ; Le joint entre le corps du four et le fond doit être
bien branché.
Quand
fusion du ferrovanadium, le four de fusion doit être hissé sur le wagon plat
d'abord. Lorsque la partie inférieure est utilisée pour l'allumage, une petite quantité de four
la charge doit être chargée dans le fond du fût du four, la charge de base
doit être distribué, un peu de poudre mélangée de V2O5 et de poudre d'aluminium doit être
placés sur la surface, et certains agents d'inflammation tels que BaO2, potassium
des copeaux de chlorate ou de magnésium doivent être placés sur la surface. Puis le wagon plat
est envoyé à la fonderie. Après allumage avec un agent d'allumage, ajouter progressivement
toute la charge du four depuis la partie supérieure en fonction des conditions de réaction.
La vitesse d'alimentation doit être appropriée. Si la vitesse d'alimentation est trop rapide, le
la vitesse de réaction de la charge du four est rapide, la température du four augmente et
les éclaboussures sont importantes, ce qui augmente les pertes de vanadium et d'aluminium ; Si
la vitesse d'alimentation est trop lente, la réaction est lente et la fusion
la température est basse, les scories se lieront trop tôt, la séparation du fer des scories est
incomplète, l'agglomération de l'alliage n'est pas bonne et le taux de récupération du vanadium
diminuera. L'expérience montre qu'il est approprié de contrôler l'alimentation
vitesse à 160~200kg/ (m2.min).
Quand le
L'allumage supérieur est adopté, la charge du four doit être ajoutée dans le four
d'abord, puis s'est enflammé. Cette méthode adopte généralement la méthode d'allumage inférieur
en raison de la réaction intense, de la concentration de chaleur et des éclaboussures importantes de
charge du four.
Après
le four de fusion est démonté, le lingot d'alliage doit être refroidi par l'eau
trempe, puis la surface de l'alliage doit être finie, puis le fer doit être
brisé, cassé, criblé, emballé et enfin stocké.
The slag
is hoisted to the crushing system. After treatment, part of the slag is
returned as batching slag, part is used to tie the furnace lining, and the
remaining slag is sold to the refractory plant.
(5)
Indicateurs techniques et économiques
①Sortie : selon
sur le volume du four, il est compris entre 500~1000kg, mais pas plus de
2000kg.
②La qualité des produits:
généralement, des produits contenant 75 % à 82 % de vanadium peuvent être obtenus. Autre
les composants (%) sont de 1,0 à 1,5si ; 1,0 ~ 2,0Al;0,15 ~ 0,2C; ≤0,05S; ≤0,025P。
③Récupération du vanadium
taux : généralement 85 % ~ 90 %, jusqu'à 95 %.
(6)
Méthodes pour améliorer la récupération du vanadium
En raison de
la réaction intense de la méthode aluminothermique, certaines billes métalliques seront mélangées
dans les scories, et les scories contiennent une teneur élevée en vanadium. Afin d'améliorer le vanadium
rendement, les deux méthodes suivantes sont généralement utilisées.
①Chauffage
méthode de sédimentation
Après
l'achèvement de la réaction aluminothermique, un agent de décantation chauffant composé de
de l'oxyde ferrique et des particules d'aluminium sont immédiatement ajoutées à la surface des scories,
qui a deux objectifs :
D'abord,
la réaction exothermique du précipitant maintient les scories à l'état fondu,
ce qui favorise la séparation des scories et du ferrovanadium, et de l'alliage
continue de décliner; Deuxièmement, lorsque l'alliage de fer et d'aluminium produit par le
La réaction du précipitateur traverse la couche de laitier, l'oxyde de vanadium dans le
laitier non réduit et particules d'alliage en suspension dans le laitier
sont adsorbés pour améliorer le rendement en vanadium. Généralement, cette méthode peut
augmenter le rendement de plus de 2%.
Le
l'agent de décantation peut être ajouté manuellement ou mécaniquement (comme un pistolet pulvérisateur). Il
Il convient de souligner que la teneur accrue en fer dans cette partie doit être
pris en compte dans le calcul des ingrédients pour éviter la réduction des
qualité vanadium en raison d'un excès de fer dans l'alliage.
②Électrothermique
méthode
Après
la réaction thermite est terminée, le wagon plat doit être immédiatement envoyé à
le radiateur électrique, et les scories doivent être chauffées électriquement pour maintenir le
état fondu des scories, de sorte que l'alliage continue à décliner, de manière à
améliorer le rendement en vanadium.
Fonte
ferrovanadium par méthode de réduction à 6 carbones
Dans
laboratoire ou production à petite échelle, la méthode carbothermique peut être sélectionnée. Le
L'équation de la réaction chimique pour la fusion du ferrovanadium est :
V2O5+C=2VO2+CO↑ (C)=49070-213.42T(J/mol)
2VO2+C=V2O3+CO↑ (C)=95300- 158,68T (J/mole)
V2O3+C=2VO+CO↑ (C)=239100-163,22T(J/mole) VO+C=V+C↑ (C)=310300- 166,21T (J/mole) V2O5+7C=2VC+5CO↑ (C)= 79824- 145.64T (J/mole)
Les réactions de réduction ci-dessus sont
réactions endothermiques, qui ne peuvent être réalisées qu'avec de l'électricité pour
compléter la chaleur. En même temps que la réaction du carbure se forme, l'énergie libre
sera considérablement réduit, de sorte que la réaction sera fortement améliorée, ce qui entraînera
la formation d'un alliage de carbone contenant une certaine proportion. En fait, le
l'alliage produit dans ces conditions contient 4 à 6 % de carbone. Donc,
Le ferrovanadium à faible teneur en carbone ne peut pas être produit par réduction des émissions de carbone dans l’industrie.
Cependant, en laboratoire, du ferrovanadium à faible teneur en carbone peut être produit par des procédés à haute teneur en carbone.
température et vide poussé. Certaines usines étrangères utilisent des méthodes similaires pour
produire du ferrovanadium contenant 38 % ~ 40 % v, 2 % ~ 3 % c et 5 % ~ 12 % s. Cet alliage
ne peut pas être utilisé pour la plupart des aciers alliés contenant du vanadium, donc le carbothermique
la méthode est rarement utilisée.
7 fusion directe du ferrovanadium
avec des scories de vanadium
À la maison
et à l'étranger, il existe de nombreuses méthodes de fusion directe du ferrovanadium avec
scories de vanadium, dont la plupart sont à l'état de recherche, et dont peu sont
effectivement produit. La fusion directe du ferrovanadium à partir des scories de vanadium est
réalisé en deux étapes. Premièrement, le fer (oxyde de fer) contenu dans les scories de vanadium est
réduit par réduction sélective dans un four à arc électrique avec du carbone,
ferrosilicium ou alliage silicium-calcium, de sorte que la majeure partie du fer soit séparée
du laitier de vanadium, tandis que le vanadium reste dans le laitier de vanadium. Dans
de cette façon, on obtient un laitier de vanadium pré-réduit avec un rapport v/fe élevé.
Dans la deuxième étape, le pré
les scories de vanadium réduites après élimination du fer sont réduites avec du carbone, du silicium ou
aluminium dans un four à arc électrique pour obtenir un alliage de ferrovanadium.
Panzhihua fer et acier Co., Ltd.
et CITIC Jinzhou Ferroalloy Company en Chine ont également testé le
fusion du ferrovanadium avec des fours électriques.
8
fusion du ferrovanadium avec du trioxyde de vanadium
In the
production of high vanadium ferrovanadium, vanadium trioxide can be smelted by
thermit method, which can save the consumption of aluminum reductant and reduce
the production cost. Different from the ordinary method of smelting FEV with
V205 outside the furnace, the smelting equipment is smelted in the electric arc
furnace because the heat of the reaction between V203 and aluminum is
insufficient and cannot be carried out automatically. There are three purposes
for using electric arc furnace, one is to supplement the insufficient heat
during smelting with V2O3, the other is to improve the recovery rate of vanadium,
and the third is to make the temperature in the furnace meet the requirements
that the slag can be discharged and the molten iron can be cast into the ingot
mold. The GFE electric furnace in Germany has a volume of 5M3, a power of
1.2MVA, a 4.5t three-phase electric arc furnace, a graphite electrode diameter
of 300mm, and the lining is all knotted with this slag (corundum slag) without
refractory bricks. It only needs to be repaired with slag each time.
①Peser et mélanger V2O3,
poudre d'aluminium (particules), copeaux d'acier et chaux dans le réservoir de stockage, et
placez le réservoir de mélange sur le dispositif de chargement au-dessus de la batterie électrique.
four avec le chariot élévateur à matériel ;
②Faire fondre de l'acier
chips pendant environ 5 à 10 minutes ;
③Ajoutez ensuite le
Mélange dans le four avec soupape de vibration électromagnétique pour la fusion
environ 50 minutes (la tension est de 130 V) ;
④Après 5 minutes de
coulée et scorification, la masse fondue est coulée dans la lingotière à arc recouverte du
laitier à l'état fondu (température : 2100℃);
⑤Une fois le métal
refroidi dans la lingotière pendant une journée (500℃), the alloy is put
into the pool for quenching after demoulding, and then the high vanadium iron
is obtained through finishing and crushing. In addition to being used for
making up the furnace, the surplus slag can be sold away.
The
smelting time of ferrovanadium is about 1 hour, the furnace charge is prepared
at one time, and no other furnace charge is added during the smelting process.
The power consumption of each furnace is about 1900kwh, 2T alloy and 2.4t slag
containing 2 ~ 3% v can be obtained, and the vanadium recovery rate can reach
97%.
9 nouveaux
technologie de fusion du ferrovanadium
(1)
Chengde Branch of Hebei Iron and steel company invented a clean production
process of ferrovanadium alloy. Through integrated innovation, the two
ferrovanadium production processes of electro silicothermic and electro
aluminothermic methods are implemented in the same site, realizing the
production capacity of full brand ferrovanadium alloy, and making full use of
the complementarity of raw materials and materials in the process of smelting
ferrovanadium alloy. The ferrovanadium powder produced by the crushing of
ferrovanadium products is directly used in the production of ferrovanadium
nitride without returning to the process for secondary smelting. The slag,
lining and process waste of the electro aluminothermic process are recycled for
the reuse of the electro silicothermic furnace, The high efficiency and clean
production of ferrovanadium smelting have been realized; The smelting lean
slag, dust removal ash and industrial wastewater produced by the two processes
are recycled to reduce the comprehensive energy consumption of the process
flow, improve the resource utilization rate of smelting ferrovanadium alloy,
and make the whole process free of waste water and slag discharge. In line with
the concept of circular economy, the two ferrovanadium production processes of
electro silicothermic method and electro aluminothermic method are implemented
in the same site for integrated overall design and construction to reduce the
project cost.
(2)
Zhejiang xinwanfei Technology Co., Ltd. has invented a preparation method of
nitrided ferrovanadium alloy to prevent bonding after alloy firing, which
includes the following steps: Step 1: mix vanadium containing compounds,
powdered carbonaceous reductant, iron powder and binder, and press them into
semi-finished balls with a diameter of 30 ~ 60mm; Step 2: during feeding, the
semi-finished ball is mixed with granular carbonaceous reductant, and then
dried, carbonized and nitrided, cooled and discharged. In this way, feeding and
discharging are conducted every 6-8 hours. The semi-finished balls are
separated by granular carbon reductant, which, on the one hand, increases heat
transfer, makes the temperature rise faster, and reduces energy consumption; on
the other hand, the burned balls are separated from each other, so that
continuous feeding and discharging can be achieved, which greatly reduces the
production cost and improves the production efficiency; The nitrided
ferrovanadium alloy prepared by this method has stable quality and high
density.
(3)
Panzhihua Yinjiang Jinyong industry and trade company has invented a method of
smelting ferrovanadium from Panzhihua Xichang vanadium raw materials. The
specific method and steps are as follows: weigh the above raw materials and
auxiliary materials according to the formula, put the weighed raw materials and
auxiliary materials into the mixing equipment to fully mix them until they are
uniform, and then put them into the reaction device preheated to 200-300 ℃pour le feu
réaction. Après la réaction, ajoutez 30 à 50 kg de retardateur, laissez-les refroidir pendant 48 à 72 heures et
enfin séparer les scories et l'alliage ; Les produits en alliage de ferrovanadium sont
inspecté, fini, emballé et stocké. Par rapport à l'art antérieur, le
L'étape du processus est simplifiée, ce qui améliore non seulement la sécurité, mais également
réduit le coût de production; Le produit de fer à haute teneur en vanadium de l'invention
a une teneur élevée en vanadium, un faible niveau de soufre et de phosphore et une faible teneur en aluminium et
teneur en silicium, ce qui réduit efficacement les dommages causés par les impuretés qui peuvent être
introduit dans la nuance d'acier et a une importance positive dans la promotion de la
désoxydation et alliage de la production d’acier.
(4)
Panzhihua Iron and Steel Group Co., Ltd. a inventé un processus de production pour
fusion d'un alliage de ferrovanadium par méthode électrothermique. La principale amélioration est
fournir une étape de mélange de scories peu coûteuse, facile à contrôler et non corrosive pour
revêtement du four. Le processus de production est le suivant : A. mise en lots ; B. Fusion de réduction ;
C. Mélange de scories ; D. Coulée et concassage selon les méthodes conventionnelles ; Le
l'amélioration est la suivante : à l'étape C, de l'oxyde de fer est ajouté pour ajuster le laitier,
et la quantité d'oxyde de fer est de 15 à 20 % du poids de l'aluminium ; Après le
l'oxyde de fer est fondu lorsque la température du four atteint 1600 ~ 1900℃ and the
aluminum content in the ferrovanadium alloy liquid is less than 0.5%, the
ferrovanadium alloy liquid and slag are discharged together. The addition of
iron oxide is conducive to the removal of residual aluminum, reducing the
aluminum content in the alloy to 0.2% ~ 0.5%. At the same time, the slag state
can be adjusted to reduce the melting point of the slag, so that the smelting
can proceed smoothly, the metal in the slag can settle into the alloy solution,
and the vanadium yield can reach 97% ~ 99%, so as to reduce the smelting cost
of ferrovanadium, improve the product quality, and increase the enterprise
benefit and resource utilization.
(5)
L'Université Central South a inventé une méthode de production d'un alliage de ferrovanadium
à partir d'une solution de lixiviation acide de charbon de pierre. Le processus comprend : l'ajout d'ammonium
(ammoniac) pour pierrer la solution de lixiviation acide du charbon pour éliminer l'aluminium ; Neutraliser
et précipiter les composés de fer et de vanadium après élimination de l'aluminium ou
oxydation; Purification du composé de fer et de vanadium ; Le flux de processus du
l'invention est courte, la consommation de réactif est faible, le coût de production est
faible, la qualité du produit est bonne, l'environnement est respectueux et c'est facile
pour réaliser une production industrielle.
(6)
L'Institut de recherche sur les matériaux métallurgiques du Hunan a inventé la nitruration
alliage de ferrovanadium et son procédé de préparation. La composition de
L'alliage de nitrure de ferrovanadium est : vanadium 47-81 %, azote 8-16 %, fer 4-44 %,
carbone≤1%, silicium≤1,50%, aluminium≤0,01%, manganèse≤0,50%, soufre≤0,05%, phosphore≤0,05 % ; La méthode consiste à mélanger le composé de vanadium en poudre,
réducteur carboné et poudre de fer, ajouter le liant, presser le bloc, le sécher
et mettez-le dans le four métallurgique sous atmosphère protectrice pendant
réaction de réduction carbothermique, de nitruration et de frittage. La température de
la section de réduction carbothermique est de 900℃ -1200 ℃, the
temperature of nitriding section is 1200 ℃-1350℃, le
la température de la section de frittage est de 1350℃ -1490 ℃, et le
le temps de réaction total est de 2 à 18 heures. Cette méthode simplifie la méthode traditionnelle
processus, raccourcit considérablement le cycle de réaction, réduit l’investissement en équipement
et le coût de production, et le produit obtenu a une qualité stable, une teneur élevée en vanadium
rendement, haute densité et bas point de fusion de l'acier.
référence
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[m] Volume 4 Beijing: Chemical Industry Press, 1993:73~92
[2]
Yangshaoli, liuguoqin, chenhousheng Matériau titane vanadium [m] Pékin :
Presse de l'industrie métallurgique, 2007
[3]
Liaoshiming, Bai tan Vanadium métallurgie à l'étranger [m] Pékin : Métallurgique
Presse industrielle, 1985
[4]
Huang Daoxin, Chen Housheng Extraction de vanadium et fabrication d'acier [m] Pékin :
Presse de l'industrie métallurgique, 15 avril 2000
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Yangshouzhi Métallurgie du vanadium [m] Pékin : Metallurgical Industry Press, 2010
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méthode électrosilicothermique [j] Acier, vanadium et titane 2003,24(2):19-23
[8] Bai
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[9]
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[dix]
Site Internet de l'Office national de la propriété intellectuelle de la République populaire de
Chine www.sipo gov.cn/zljs
Référence:
processus de production et équipement de produits en vanadium et en titane, Pékin :
Chemical Industry Press, auteur : Zoujianxin et al., janvier 2014
Physique
chimie du vanadium et du titane, Pékin : Chemical Industry Press, par
Zoujianxin, 2016
(Sichuan
Laboratoire clé pour l’utilisation complète des ressources en vanadium et titane
[Université Panzhihua], cnzoujx@sina.com)
Etchuan
centre technologique d'ingénierie des matériaux vanadium et titane