Як зробити феррованадій 80: етапи алюмінотермічного виробництва

Що таке феррованадій 80

Феррованадій 80, також позначається як FeV 80, — це залізо-ванадієва лигатура з мінімальним вмістом ванадію 80 % і балансом заліза з контрольованим кремнієм, алюмінієм і вуглецем. Він знаходиться на вершині комерційного діапазону ферованадію, вище FeV 50, і купується, коли значення ванадію, що міститься на тонну вантажу, має значення та коли залізо-носій, додане до тепла, має бути низьким. Сорти та їхній хімічний склад відповідають стандартам ASTM A1023/A1023M на міжнародному рівні, і така ж група продуктів виробляється відповідно до GB/T 4139 для національних стандартів Китаю. Виробництво є металургійним процесом відновлення, і майже весь він заснований на відновленні п'ятиокису ванадію алюмінієм.

Крок 1: Вибір і підготовка сировини

Чотири входи визначають результат нагріву. Джерелом ванадію є пластівці пентоксиду ванадію, зазвичай 98 % V2O5; при чистоті 98% він містить приблизно 56,0% ванадію за масою. Алюмінієва гранула є основним відновником і просіюється до контрольованого розміру, щоб вона розчинялася в реакції з потрібною швидкістю. Залізо у вигляді чистого сталевого брухту або залізної стружки додається як носій, який визначає остаточне співвідношення ванадію-до-заліза в сплаві. Вапно або інший флюс завантажується для контролю текучості та основності шлаку, тому що тонкий рідкий шлак відділяється від маси металу набагато краще, ніж в’язкий. Сировина перед завантаженням висушують; волога в оксиді або алюмінії утворює водень і пару, які спричиняють бризки та опіки металевих елементів.

Крок 2: Розрахунок плати

Основною реакцією є термітне відновлення:

3 V2O5 + 10 Al=6 V + 5 Al2O3.

Стехіометрична потреба в алюмінії випливає безпосередньо з цього рівняння, і завод потім додає невеликий надлишок, щоб привести реакцію до завершення та компенсувати втрати від окислення. Залізний брухт і вапно розраховуються відносно цільового складу сплаву, і вся шихта збалансована таким чином, що реакція виробляє достатньо тепла, щоб розплавити як сплав, так і шлак без зовнішньої енергії. Якщо заряд занадто збіднений відновником, ванадій передається в шлак як невідновлений оксид, і відновлення падає. Якщо він надто багатий, залишковий алюміній у сплаві підвищується вище межі, встановленої специфікацією.

Крок 3: зарядка, запалювання та зменшення

Підготовлений оксид, алюміній, залізо та флюс змішують і завантажують у реакційну-реакційну посудину з вогнетривким покриттям, крановий ковш у багатьох цехах і посудину з водяним{1}}охолодженням, де важлива висока чистота. Заряд запалюють зверху, як правило, запальною сумішшю. Після початку реакція є сильною екзотермічною та само-розповсюджується, а температура підвищується набагато вище точки плавлення сплаву, тому метал і глинозем-шлак розділяються за щільністю, хоча обидва є рідкими. Оператор контролює горіння глибиною заряду і швидкістю додавання суміші, що залишилася; видимою ознакою здорового скорочення є тихий, рівномірний фронт реакції, а не бурхливий вибух.

Крок 4: Охолодження, набивання та підготовка розміру

Сплав охолоджується в посудині або в охолоджувальній ямі, а потім розбивається. Дроблення дає стандартний шматок розміром 10-50 мм для додавання у відкритий ковш і 3-10 мм подрібненого матеріалу або дрібніші сорти для порошкового дроту та порошкової металургії. Шлак відокремлюють, просівають і або продають як багатий глиноземом побічний продукт, або переробляють далі для відновлення залишкового ванадію.

Крок 5: Контроль якості та сертифікація

Кожна партія відбирається після скринінгу та аналізується на вміст ванадію, кремнію, алюмінію, вуглецю, фосфору та сірки. Ванадій визначається титруванням із застосуванням методів аналізу, що відповідають стандарту ASTM A751, а контрольні визначення ICP-OES використовуються, коли результат наближається до межі специфікації. Сертифікат аналізу прив’язаний до номера партії, позначеного на упаковці, а збережений зразок зберігається, щоб подальший млин міг перевірити спірне тепло. Окрім хімії, завод реєструє фракцію розміру та вагу видаленого підросту, оскільки ці два числа визначають, чи може клієнт подавати матеріал через існуючу систему додавання.

Часті запитання

Q:З чого виготовляють феррованадій 80?
A: Основний маршрут використовує пластівці пентаоксиду ванадію, гранули алюмінію як відновник, залізний брухт як носій і вапно як флюс. Оксид відновлюється до металевого ванадію, який сплавляється із залізом у тій же посудині.

Q:Чому замість вуглецю для відновлення оксиду використовують алюміній?
A: Алюмінотермічне відновлення генерує достатньо тепла, щоб розплавити сплав і шлак без зовнішньої енергії, і це дозволяє уникнути накопичення вуглецю-, яке спричинило б відновлення вуглецю в низько-вуглецевій лигатурі.

Q:Від чого залежить віддача тепла ванадієм?
A: Залишок заряду є основним фактором. Надлишок відновника і рідкий шлак дають найбільше відновлення; збіднена завантаження залишає невідновлений ванадій у шлаку, а в’язкий шлак затримує краплі металу та знижує вихід.

Q:Чи може та сама посудина виробляти FeV 50?
A: Так. Процес той самий; баланс заряду регулюється за допомогою більшої кількості носія заліза, щоб досягти мінімального вмісту ванадію 50 % замість 80 %, і отриманий сплав відповідно важчий на одиницю ванадію.

Q:Як визначається розмір готового сплаву?
Відповідь: Після охолодження та руйнування сплав подрібнюють і просівають на шматок 10-50 мм, подрібнений матеріал 3-10 мм і дрібніші сорти для порошкового дроту або порошку. Великі та менші розміри обробляються повторно, а не змішуються з відправленням.

Q:Що перевіряється перед випуском партії?
В: Хімічний склад зразка партії, заявлена ​​фракція розміру, вага заниженого розміру та зв’язок простежуваності між зразком, сертифікатом аналізу та номером партії на упаковці.