[发明专利]基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钒铁合金的方法

说明书

本发明提供一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钒铁合金的方法，包括：(1)铝热自蔓延梯度还原：第一种方式，将原料分成若干批次，将首批次物料投入反应炉中，以镁粉从物料顶部点燃以引发自蔓延反应，陆续加入其它批次物料，直至反应完全；第二种方式，将除铝粉以外的原料混合均匀，以均匀流速加入到连续混料机中，同时将铝粉以梯度递减流速加入到连续混料机中，混匀的原料同时连续引入反应炉中进行铝热自蔓延反应，直至所有物料完全反应；(2)保温熔炼得到上层氧化铝基熔渣和下层合金熔体；(3)在下层合金熔体中喷吹精炼渣进行搅拌渣洗精炼；(4)将精炼后的高温熔体冷却至室温，除去上层熔炼渣后得到钒铁合金。

技术领域

本发明涉及制备钒铁合金的方法，具体涉及一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钒铁合金的方法。

背景技术

钒铁是钢铁工业重要铁合金之一，主要用作炼钢的合金添加剂。钢中加入钒铁之后，可以显著提高钢的硬度、强度、耐磨度及延展性，改善钢的切削性能。钒铁常用于碳素钢、低合金钢强度钢、高合金钢、工具钢和铸铁生产中。目前，常用的钒铁有含钒40％、60％和80％三种。钒铁的主要冶炼方法主要有电硅热法和传统的炉外铝热法。电硅热法主要以片状五氧化二钒为原料，用75％硅铁和少量铝作还原剂，在碱性电弧炉中，经还原、精炼两个阶段炼得合格产品。该方法精炼后期放出的炉渣称为富渣(含V₂O₅达8～12％)。此法一般用于含钒40～60％的钒铁冶炼。铝热法用铝作还原剂，在碱性炉衬的炉筒中，采用下部点火法冶炼。先把小部分混合炉料装入反应器中，即行点火。反应开始后再陆续投加其余炉料。通常用于冶炼高钒铁(含钒60～80％)，这种方法的钒回收率较低，约90～95％。中国专利(CN 103031484 A)公开了一种冶炼钒铁的方法，以生石灰、铝、铁和钒氧化物的原料，通过控制加料成分，提高了钒的回收率，但存在反应过程中渣金分离不完全、合金中夹杂物含量高等问题。本发明基于目前制备钒铁合金过程中反应过程中钒回收率低、金渣分离效果差、合金中夹杂物含量高、污染大等缺点，提出一种基于铝热自蔓延梯度加料还原结合渣洗精炼制备钒铁合金的方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钒铁合金的方法，以钒氧化物、Fe₂O₃等为起始原料，采用梯度加料的方式进行铝热自蔓延反应得到高温熔体，再通过向高温熔体中加入高碱度精炼渣来调整渣的碱度和熔点，进行渣洗精炼，最后除渣得到钒铁合金。本发明的技术方案为：

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钒铁合金的方法，包括以下步骤：

(1)铝热自蔓延梯度还原，采用以下两种方式之一：

第一种方式，将原料钒氧化物、Fe₂O₃粉末、铝粉、造渣剂分成若干批次，将首批次物料投入反应炉中，以镁粉从物料顶部点燃以引发自蔓延反应，陆续加入其它批次物料，直至反应完全得到高温熔体，其中每批次物料的配铝量由铝热自蔓延反应理论化学计量比的1.15～1.35倍梯度递减至0.85～0.65倍，且原料总配铝量为铝热自蔓延反应的理论化学计量比的0.94～1.00；

第二种方式，将原料钒氧化物、Fe₂O₃粉末、造渣剂混合均匀，以均匀流速加入到连续混料机中，同时将铝粉以梯度递减流速加入到连续混料机中，混匀的原料同时连续引入反应炉中进行铝热自蔓延反应，整个混料过程和整个反应过程不发生间断，直至所有物料完全反应后得到高温熔体，

其中引入至反应炉中的连续物料的配铝量由铝热自蔓延反应理论化学计量比的1.15～1.35倍梯度递减至0.85～0.65倍，整个过程配铝量梯度变化的次数n满足关系式：n＝(b-c)/a，其中b表示最高配铝量，c表示最低配铝量，a表示配铝量梯度变化系数，并且0＜a≤0.04；原料总配铝量为铝热自蔓延反应理论化学计量比的0.94～1.00倍；