Позапічний алюмінотермічний спосіб одержання ферованадію

Позапічний алюмінотермічний спосіб одержання ферованадію, що включає підготовку шихти із введенням у неї відновлювача фероалюмінієвого сплаву, порошку алюмінію або 3 надлишку алюмінію. Знов утворений шлак з високим вмістом ванадію використовують в шихті наступної плавки. По цьому способі витяг ванадію досягає 95%. Недоліком електропічного способу є велика витрата електроенергії й необхідність створення електропічного переділу. Розроблено вдосконалений спосіб позапічної плавки [3], взято за прототип, який забезпечує високий витяг ванадію, не менш 95%, без додаткового підведення енергії ззовні. При цьому способі шихта готується аналогічно [1]. Відновлювач задається в шихту в кількості 117±5% від стехіометричне необхідної кількості для відновлення ванадію. Крім шихти на плавку вводиться рафінувальна суміш, що складається з окислів заліза та флюсів, яка завантажується на подину плавильного агрегату. Завдяки надлишковій кількості відновлювана в шихті пентаоксид ванадію достатньо повно відновлюється й переходить у металевий розплав. При розплавлюванні рафінувальної суміші відбувається окислювання алюмінію до оксиду, який переходить у шлак. Окислювач у рафінувальну суміш задається в кількості необхідній для видалення алюмінію до норм застережених кількісним вимогам по ферованадію. Виплавка ферованадію по цьому способу забезпечує витяг ванадію в готовий продукт 9595,5%. Недоліком цього способу є безповоротна втрата ванадію із відвальними шлаками, а також підвищення витрат алюмінію, який дорого коштує. В основу корисної моделі поставлена задача зниження витрат відновлювача та підвищення витягу ванадію у ферованадій і проведення процесу плавки тільки за рахунок тепла екзотермічних реакцій. Поставлена задача вирішується тим, що в позапічному алюмінотермічному способі виплавки ферованадію, який включає підготовку шихти із введенням у неї відновлювача - фероалюмінієвого сплаву, порошку алюмінію або їхньої суміші в кількості 117±5% від стехіометрично необхідного для відновлення ванадію з його окислів з наступним видаленням надлишку алюмінію з розплаву за допомогою рафінувальної суміші, яка задається на подину плавильного агрегату, згідно з корисною моделлю відновлювач і ванадійвмістний матеріал у шихті розподіляють диференційовано, двома самостійними частинами шихти, причому у верхню частину шихти вводять 85-95% ванадійвмістного матеріалу призначеного для проплавлення, весь відновлювач, який створює надлишок алюмінію 130±5% від стехіометричне необхідного для відновлення ванадію, і флюсуючи домішки, а в нижню частину шихти вводять залишок 5¸15% ванадійвмістного матеріалу та флюсуючи домішки. Шихта на плавку готується із двох частин. Перша частина складається із суміші пентаоксиду ванадію в кількості 10±5% від всієї кількості пентаоксида, який задається на плавку та флюсуючи матеріали. Друга частина шихти складається із суміші пентаоксиду ванадію в кількості 90±5%, всієї 30516 4 кількості відновлювача, який задається на плавку та флюсуючи матеріали. Завантаження шихти у плавильний агрегат проводять у наступному порядку. На подину плавильного агрегату засипають рафінувальну суміш, яка складається з окислів заліза та флюсів, поверх неї перша частина шихти, що складається з пентаоксиду ванадію та флюсів, а потім завантажують другу частину шихти, яка складається з пентаоксиду ванадію, відновлювача та флюсів. Шихта запалюється верхнім запалом. При плавки верхньої частини шихти, де надлишок відновлювача становить 130±5% від стехіометричне необхідного для відновлення пентаоксиду ванадію, який знаходиться в цьому об'ємі шихти, реакція відновлення (1) повністю зміщається вправо і ванадій максимально переходить у метал. У нижній частині шихти, в якої відсутній відновлював, створюються умови для максимального відновлення ванадію за рахунок того, що металевий розплав, отриманий під час плавки верхньої частини шихти яка містить надлишок відновлювача, що в кількісному відношенні становить 250-300% від стехіометричне необхідної кількості для відновлення ванадію, який знаходиться у нижній частині шихти. Після закінчення плавки та охолодження плавильний агрегат розбирається, і металевий злиток відокремлюють від корундового шлаку. Істотними загальними ознаками запропонованої корисної моделі та прототипу є: - у шихту вводять відновлювач у кількості 117±5% ваги, від стехіометричне необхідного для відновлення ванадію; - для наступного видалення невитраченого в процесі відновлення алюмінію на подину плавильного агрегату вводиться окислювач у вигляді рафінувальної суміші; - все необхідне на плавку залізо вводять у вигляді фероалюмінієвого сплаву. Істотними відмінними ознаками є: - диференційований розподіл відновлювача в шихті, за рахунок розподілу шихти на дві частини в співвідношенні по масі пентаоксиду ванадію 5¸15% й 85¸95%, при цьому весь відновлювач, вводять в другу (верхню) частину шихти. Між істотними ознаками й технічним результатом - диференційованим розподілом відновлювача в об'ємі шихти і підвищенням витягу ванадію існує причинно-наслідковий зв'язок, який проявляється у наступному: - за рахунок виведення всієї кількості відновлювача у верхню частину шихти при плавке у всіх шарах розплаву, від верхнього до нижнього, зберігається великий надлишок відновлювача по відношенню к ванадію, при цьому рівноважна концентрація пентаоксиду ванадію в шлаковому розплаві знижується, а перехід ванадію в металевий розплав збільшується. По запропонованому способу було зроблено 41 плавка результати, яких наведені в таблиці 1. Виплавка ферованадію по запропонованому способі дозволить підвищити на 0,5-1% витяг 5 30516 6 ванадію в готовий продукт позапічним способом і без додаткових енерговитрат. Використа література: 1 Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л. Алюмінотермія, М, «Металургія», 1978, 384стор. 2. Дуррер Р., Фолькерт Г.. Металургія феросплавів, переклад з німецького, М.,«Металургія», 1976р. 480стор. 3. Патент України №26273 Таблиця 1 Порівняльні результати проведених плавок ферованадію. №п/п 1 2 1 2 3 4 1 2 Витрати відновника на плавку на 1кг ванадію в шихті Склад ферованадію, %мас. Витрати Сумарні Сумарний алюмінієвої Витрати витрати надлишок Vв лігатури(вміст. алюмінієвого V АІ Витяг V алюмінію на алюмінію от шлаку порошку, кг 70,6%Аl) на плавку, кг стехіометрії, % плавку, кг За існуючим способом 0,326 0,906 1,136 120 66,5 1,8 0,81 95,3 1,51 0,09 1,155 121,6 52,4 1,8 0,7 95,9 За пропонованим способом 1,38 0,09 1,064 112 59,3 1,8 0,8 95,1 1,3 0,2 1,11 117 57,2 1,9 0,7 95,6 1,2 0,3 1,15 121,5 56 2 0,65 96,2 0,92 0,5 1,15 121,5 56,7 1,9 0,68 96,1 За пропонованим способом - позамежні значення 1,2 0,2 1,05 111 63,5 1,8 1 94,9 1,3 0,29 1,2 125 51,8 2,7 0,6 96,9