本發(fā)明涉及釩鋁合金生產技術領域，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：

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

隨著鈦合金領域的發(fā)展壯大，釩鋁合金的市場需求也逐年增加，進而導致了釩鋁合金行業(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品質量，滿足下游客戶使用需求；另一面需要降低釩鋁合金生產成本，以提升自身產品的盈利能力。

降低釩鋁合金生產成本的途徑之一是降低原料成本。眾所周知，釩的相關產品中，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過程中，在不影響產品質量的前提下，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過程中需要依靠外界加熱，且反應結束后還需要在真空下或在保護性氣氛中進行冷卻。其相應的弊端是需要制作能夠加熱的結構及其復雜的爐體，且反應后的冷卻方式不利于實現(xiàn)批量工業(yè)化生產。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成本，不利于企業(yè)提升自身的市場競爭力。

技術實現(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定三氧化二釩、五氧化二釩、金屬鋁和造渣劑的質量比，使所述混合物料在燃燒過程中可同時達到反應熱量和物料的平衡，并有效控制反應的進程，保證該過程在反應坩堝內通過一次性點火即可完成，無需通過外部加熱來調節(jié)反應進程，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結束后，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成本，還節(jié)約了大量的設備成本和時間成本，具有極高的推廣應用價值。

優(yōu)選的，按質量百分含量計，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，其粒度大小更利于物料的充分燃燒和推動反應物料的反應進程。

優(yōu)選的，按質量百分含量計，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，其粒度大小更利于物料的充分燃燒和推動反應物料的反應進程。

優(yōu)選的，按質量百分含量計，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生爆炸式的燃燒。

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

優(yōu)選的，所述冷卻方法為自然降溫冷卻。自然降溫冷卻，可進一步利于反應結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、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，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，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的物料，使其燃燒發(fā)生反應；反應結束后自然冷卻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，經檢測該釩鋁合金完全符合ys/t579-2014《釩鋁中間合金》標準。

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，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的物料，使其燃燒發(fā)生反應；反應結束后自然冷卻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，經檢測該釩鋁合金完全符合ys/t579-2014《釩鋁中間合金》標準。

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，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的物料，使其燃燒發(fā)生反應；反應結束后自然冷卻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，經檢測該釩鋁合金完全符合ys/t579-2014《釩鋁中間合金》標準。

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，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的物料，使其燃燒發(fā)生反應；反應結束后自然冷卻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，經檢測該釩鋁合金完全符合ys/t579-2014《釩鋁中間合金》標準。

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所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。

技術特征：

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量比為1:25-200。

9.如權利要求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在內壁為氧化鋁的反應容器內進行，且所述強氧化劑和所述混合物料的體積小于所述反應容器容積的2/3。

10.如權利要求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。

技術總結

本發(fā)明涉及釩鋁合金生產技術領域，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)約了大量的設備成本和時間成本。

技術研發(fā)人員：于繼洋;李東明;李蘭杰;盧明亮

受保護的技術使用者：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;河北燕山釩鈦產業(yè)技術研究有限公司

技術研發(fā)日：2020.12.16

技術公布日：2021.05.11