本發(fā)明涉及釩鋁合金生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法。

背景技術(shù)：

釩鋁合金作為一種合金添加劑，主要用于生產(chǎn)鈦合金，目前國內(nèi)外生產(chǎn)釩鋁合金均以五氧化二釩為主要原料。

隨著鈦合金領(lǐng)域的發(fā)展壯大，釩鋁合金的市場需求也逐年增加，進而導(dǎo)致了釩鋁合金行業(yè)的競爭日趨激烈。對于各企業(yè)而言，想要提升其自身的市場競爭力，一方面需要提升自身產(chǎn)品質(zhì)量，滿足下游客戶使用需求；另一面需要降低釩鋁合金生產(chǎn)成本，以提升自身產(chǎn)品的盈利能力。

降低釩鋁合金生產(chǎn)成本的途徑之一是降低原料成本。眾所周知，釩的相關(guān)產(chǎn)品中，五氧化二釩的市場價格高于三氧化二釩，如果在釩鋁合金生產(chǎn)過程中，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)利用三氧化二釩代替五氧化二釩，則可使釩鋁合金的生產(chǎn)成本顯著降低，進而提升釩鋁合金的盈利能力，提升企業(yè)競爭力。但是，目前的利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法在反應(yīng)過程中需要依靠外界加熱，且反應(yīng)結(jié)束后還需要在真空下或在保護性氣氛中進行冷卻。其相應(yīng)的弊端是需要制作能夠加熱的結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜的爐體，且反應(yīng)后的冷卻方式不利于實現(xiàn)批量工業(yè)化生產(chǎn)。該種工藝路線對于在降低成本方面并不顯著，甚至還會增加釩鋁合金的生產(chǎn)成本，不利于企業(yè)提升自身的市場競爭力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法存在的上述問題，本發(fā)明提供一種利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法，該方法操作簡單、無需外部加熱和特定的冷卻方式，顯著降低了釩鋁合金的生產(chǎn)成本。

為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明實施例采用了如下的技術(shù)方案：

一種利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法，包括以下工藝步驟：

a、將三氧化二釩、五氧化二釩、金屬鋁和造渣劑按1:1.5-2:1-2:0.15-0.25的質(zhì)量比混勻，得到混合物料；

b、在所述混合物料表面添加強氧化劑；

c、用點火器引燃所述強氧化劑，使所述混合物料燃燒，冷卻后，得到所述釩鋁合金。

本發(fā)明提供的利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法，用三氧化二釩代替一部分五氧化二釩制備釩鋁合金，顯著降低了利用五氧化二釩制備釩鋁合金的原料成本。同時，本發(fā)明提供的制備釩鋁合金的方法通過設(shè)定三氧化二釩、五氧化二釩、金屬鋁和造渣劑的質(zhì)量比，使所述混合物料在燃燒過程中可同時達到反應(yīng)熱量和物料的平衡，并有效控制反應(yīng)的進程，保證該過程在反應(yīng)坩堝內(nèi)通過一次性點火即可完成，無需通過外部加熱來調(diào)節(jié)反應(yīng)進程，且無需額外補熱。此外，本發(fā)明提供的制備釩鋁合金的方法在混合物料燃燒反應(yīng)結(jié)束后，可在物料表面形成一層密閉性的渣層，進而使燃燒物料的冷卻過程在自然條件下降溫即可，無需設(shè)定特定的真空條件或者惰性氣氛，保證釩鋁合金表面為無氧化面，進而得到高品質(zhì)的釩鋁合金。

該方法操作簡單，不僅在原料使用上顯著降低釩鋁合金的生產(chǎn)成本，還節(jié)約了大量的設(shè)備成本和時間成本，具有極高的推廣應(yīng)用價值。

優(yōu)選的，按質(zhì)量百分含量計，所述三氧化二釩中v≥62.00％，p≤0.04％，s≤0.08％，k2o+na2o≤1.0％，c≤0.1％；所述三氧化二釩的粒度<1mm。上述三氧化二釩各成分的含量的限定，可進一步提高得到的釩鋁合金的品質(zhì)，其粒度大小更利于物料的充分燃燒和推動反應(yīng)物料的反應(yīng)進程。

優(yōu)選的，按質(zhì)量百分含量計，所述五氧化二釩中v≥98.00％，p≤0.05％，s≤0.10％，k2o+na2o≤1.0％；所述五氧化二釩的粒度<1mm。上述五氧化二釩各成分的含量的限定，可進一步提高得到的釩鋁合金的品質(zhì)，其粒度大小更利于物料的充分燃燒和推動反應(yīng)物料的反應(yīng)進程。

優(yōu)選的，按質(zhì)量百分含量計，所述金屬鋁中al≥99.85％，si≤0.080％，fe≤0.12％；所述金屬鋁的粒度<1mm。

優(yōu)選的，所述造渣劑為cao。

優(yōu)選的，按質(zhì)量百分含量計，所述cao的純度≥95.00％；所述cao中sio2≤0.4％，fe2o3≤0.15％；所述cao的粒度<1mm。

優(yōu)選的，所述強氧化劑為氯酸鉀。

優(yōu)選的，所述氯酸鉀與所述混合物料的質(zhì)量比為1:25-200。

在混合物料中加入上述特定量的氯酸鉀，利于物料充分燃燒且可以避免產(chǎn)生爆炸式的燃燒。

優(yōu)選的，所述步驟c在內(nèi)壁為氧化鋁的反應(yīng)容器內(nèi)進行，且所述強氧化劑和所述混合物料的體積小于所述反應(yīng)容器容積的2/3。通過控制上述混合物料在所述反應(yīng)容器的加入體積，可以保證物料的充分反應(yīng)。同時，使用內(nèi)壁為氧化鋁的反應(yīng)容器，不會引入外來雜質(zhì)。

優(yōu)選的，所述冷卻方法為自然降溫冷卻。自然降溫冷卻，可進一步利于反應(yīng)結(jié)束后渣金的順利分離，省去了后續(xù)的渣金分離步驟。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1中利用三氧化二釩制備釩鋁合金的工藝流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1

利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法包括以下步驟：

a、取三氧化二釩50g、五氧化二釩75g、金屬鋁93g，造渣劑8g混勻，得到混和物料；

按質(zhì)量百分含量算：

三氧化二釩中tv：63.50％，p：0.012％，s：0.08％，k2o+na2o：1.0％，c：0.024％，粒度<1mm；tv代表全v含量；

五氧化二釩中tv：98.32％，p：0.041％，s：0.092％，k2o+na2o：0.68％，粒度<1mm；

金屬鋁中al：99.86％，si：0.04％，fe：0.05％，粒度<1mm；

造渣劑中cao：95.32％、sio2：0.38％，fe2o3：0.12％，粒度<1mm。

b、將混合物料投入氧化鋁坩堝內(nèi)，并放入5g氯酸鉀，物料的總體積小于氧化鋁坩堝容積的2/3；

c、使用點火器點燃氧化鋁坩堝內(nèi)的物料，使其燃燒發(fā)生反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻12h，使渣金分離，得到釩鋁合金。

本實施例可得到牌號為alv55的釩鋁合金，經(jīng)檢測該釩鋁合金完全符合ys/t579-2014《釩鋁中間合金》標(biāo)準(zhǔn)。

實施例2

利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法包括以下步驟：

a、取三氧化二釩50g、五氧化二釩90g、金屬鋁93.1g，造渣劑10g混勻，得到混和物料；

按質(zhì)量百分含量算：

三氧化二釩中tv：63.72％，p：0.008％，s：0.013％，k2o+na2o：0.62％，c：0.018％，粒度<1mm；

五氧化二釩中tv：98.57％，p：0.037％，s：0.095％，k2o+na2o：0.74％，粒度<1mm；

金屬鋁中al：99.85％，si：0.04％，fe：0.04％，粒度<1mm；

造渣劑中cao：95.18％、sio2：0.39％，fe2o3：0.15％，粒度<1mm。

b、將混合物料投入氧化鋁坩堝內(nèi)，并放入1.3g氯酸鉀，物料的總體積小于氧化鋁坩堝容積的2/3；

c、使用點火器點燃氧化鋁坩堝內(nèi)的物料，使其燃燒發(fā)生反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻15h，使渣金分離，得到釩鋁合金。

本實施例可得到牌號為alv65的釩鋁合金，經(jīng)檢測該釩鋁合金完全符合ys/t579-2014《釩鋁中間合金》標(biāo)準(zhǔn)。

實施例3

利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法包括以下步驟：

a、取三氧化二釩50g、五氧化二釩100g、金屬鋁85.18g，造渣劑12g混勻，得到混和物料；

按質(zhì)量百分含量算：

三氧化二釩中tv：63.68％，p：0.006％，s：0.018％，k2o+na2o：0.64％，c：0.016％，粒度<1mm；

五氧化二釩中tv：98.57％，p：0.037％，s：0.095％，k2o+na2o：0.74％，粒度<1mm；

金屬鋁中al：99.88％，si：0.04％，fe：0.06％，粒度<1mm；

造渣劑中cao：95.04％、sio2：0.35％，fe2o3：0.13％，粒度<1mm。

b、將混合物料投入氧化鋁坩堝內(nèi)，并放入10g氯酸鉀，物料的總體積小于氧化鋁坩堝容積的2/3；

c、使用點火器點燃氧化鋁坩堝內(nèi)的物料，使其燃燒發(fā)生反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻14h，使渣金分離，得到釩鋁合金。

本實施例可得到牌號為alv75的釩鋁合金，經(jīng)檢測該釩鋁合金完全符合ys/t579-2014《釩鋁中間合金》標(biāo)準(zhǔn)。

實施例4

利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法包括以下步驟：

a、取三氧化二釩50g、五氧化二釩100g、金屬鋁74.11g，造渣劑8g混勻，得到混和物料；

按質(zhì)量百分含量算：

三氧化二釩中tv：64.10％，p：0.004％，s：0.015％，k2o+na2o：0.52％，c：0.013％，粒度<1mm；

五氧化二釩中tv：98.49％，p：0.035％，s：0.089％，k2o+na2o：0.68％，粒度<1mm；

金屬鋁中al：99.85％，si：0.035％，fe：0.051％，粒度<1mm；

造渣劑中cao：95.11％、sio2：0.33％，fe2o3：0.14％，粒度<1mm。

b、將混合物料投入氧化鋁坩堝內(nèi)，并放入2.5g氯酸鉀，物料的總體積小于氧化鋁坩堝容積的2/3；

c、使用點火器點燃氧化鋁坩堝內(nèi)的物料，使其燃燒發(fā)生反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻15h，使渣金分離，得到釩鋁合金。

本實施例可得到牌號為alv85的釩鋁合金，經(jīng)檢測該釩鋁合金完全符合ys/t579-2014《釩鋁中間合金》標(biāo)準(zhǔn)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法，其特征在于：包括以下工藝步驟：

a、將三氧化二釩、五氧化二釩、金屬鋁和造渣劑按1:1.5-2:1-2:0.15-0.25的質(zhì)量比混勻，得到混合物料；

b、在所述混合物料表面添加強氧化劑；

c、用點火器引燃所述強氧化劑，使所述混合物料燃燒，冷卻后，得到所述釩鋁合金。

2.如權(quán)利要求1所述的利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法，其特征在于：按質(zhì)量百分含量計，所述三氧化二釩中v≥62.00％，p≤0.04％，s≤0.08％，k2o+na2o≤1.0％，c≤0.1％；所述三氧化二釩的粒度<1mm。

3.如權(quán)利要求1所述的利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法，其特征在于：按質(zhì)量百分含量計，所述五氧化二釩中v≥98.00％，p≤0.05％，s≤0.10％，k2o+na2o≤1.0％；所述五氧化二釩的粒度<1mm。

4.如權(quán)利要求1所述的利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法，其特征在于：按質(zhì)量百分含量計，所述金屬鋁中al≥99.85％，si≤0.080％，fe≤0.12％；所述金屬鋁的粒度<1mm。

5.如權(quán)利要求1所述的利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法，其特征在于：所述造渣劑為cao。

6.如權(quán)利要求5所述的利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法，其特征在于：按質(zhì)量百分含量計，所述cao的純度≥95.00％；所述cao中sio2≤0.4％，fe2o3≤0.15％；所述cao的粒度<1mm。

7.如權(quán)利要求1所述的利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法，其特征在于：所述強氧化劑為氯酸鉀。

8.如權(quán)利要求7所述的利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法，其特征在于：所述氯酸鉀與所述混合物料的質(zhì)量比為1:25-200。

9.如權(quán)利要求1所述的利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法，其特征在于：所述步驟c在內(nèi)壁為氧化鋁的反應(yīng)容器內(nèi)進行，且所述強氧化劑和所述混合物料的體積小于所述反應(yīng)容器容積的2/3。

10.如權(quán)利要求1所述的利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法，其特征在于：所述冷卻方法為自然降溫冷卻。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及釩鋁合金生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體公開一種利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法。所述利用三氧化二釩制備釩鋁合金的方法包括以下工藝步驟：a、將三氧化二釩、五氧化二釩、金屬鋁和造渣劑按1:1.5?2:1?2:0.15?0.25的質(zhì)量比混勻，得到混合物料；b、在混合物料表面添加強氧化劑；c、用點火器引燃強氧化劑和混合物料，燃燒、冷卻，得到釩鋁合金。該方法利用三氧化二釩代替一部分五氧化二釩制備釩鋁合金，顯著降低了利用五氧化二釩制備釩鋁合金的原料成本，且整個反應(yīng)過程通過一次性點火即可完成，無需額外補熱，冷卻過程在自然條件下降溫即可，節(jié)約了大量的設(shè)備成本和時間成本。

技術(shù)研發(fā)人員：于繼洋;李東明;李蘭杰;盧明亮

受保護的技術(shù)使用者：河鋼承德釩鈦新材料有限公司;河鋼股份有限公司承德分公司;河北燕山釩鈦產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.12.16

技術(shù)公布日：2021.05.11