Позапічний алюмінотермічний спосіб одержання ферованадію

Позапічний алюмінотермічний спосіб одержання ферованадію, що включає підготовку шихти - ванадієвмісного матеріалу із введенням у неї відновника - фероалюмінієвого сплаву або порошку алюмінію, або їхньої суміші в кількості, що стехіометрично необхідна для відновлення ванадію з його оксидів з наступним видаленням надлишку алюмінію з розплаву за допомогою рафінувальної суміші, яку завантажують на подину плавильного агрегату, який відрізняється тим, що відновник і ванадієвмісний матеріал у шихті розподіляють диференційовано, двома самостійними частинами шихти, причому у верхню частину шихти вводять 85÷95 мас. % ванадієвмісного матеріалу, призначеного для проплавлення, весь відновник, який створює надлишок алюмінію 130±5 % від стехіометрично необхідного для відновлення ванадію, і флюсуючі домішки, а в нижню частину шихти вводять залишок 5÷15 мас. % ванадієвмісного матеріалу та флюсуючі домішки. Винахід відноситься до області металургії, а саме до виробництва фероcплавів алюмінотермічним способом. Відновлення ванадію алюмінієм алюмінотермічним способом здійснюється по реакції: 2/5 (V2O5)+4/3[ΑΙ]=4/5[V]+2/3(Аl2О3) (1) ΔG°T=-112350-2,65 ΤlgT+21,21Τ (2) Реакція відновлення проходить із великим виділенням тепла, і процес виплавки ферованадію може бути здійснений без додаткового підведення енергії. Відомо два способи алюмінотермічної плавки ферованадію: позапічний та електропічний. При позапічній плавці [1], найбільш простої в апаратурному оформленні, всі шихтові матеріали подрібнюються, ретельно перемішуються в змішувачі й засипаються в плавильний агрегат. Алюміній задається в шихту в кількості 100-102% від стехіометрично необхідного для відновлення оксидів ванадію. Шихта запалюється верхнім запалом. Після проплавлення та охолодження плавильний агрегат розбирається, і металевий злиток відокремлюють від корундових шлаків. Витяг ванадію в злиток становить 90-92%, вміст алюмінію у ферованадії 2,5-4%, а вміст ванадію у відвальних корундових шлаках 2-4%. Недоліком цього способу є низький витяг ванадію в готовий продукт. З метою зниження ванадію в відвальних шлаках і підвищення його витягу в сплав застосовується двостадійний електропічний спосіб плавки [2]. При цьому способі плавки шихту готовлять аналогічно [1], але з надлишком алюмінію від стехіометрії 125-130%. Шихта проплавляється у ванні дугової електропечі при піднятих електродах. Завдяки надлишковій кількості відновника ванадій швидко и практично повністю відновлюється й переходить у розплав металу. По закінченню процесу проплавлення шихти опускають електроди, включають електропіч і прогрівають шлак, що сприяє осадженню корольків сплаву. Після зливу відвального шлаку, який містить менш 1% ванадію, на дзеркало розплаву задають порцію пентаоксиду ванадію, яка рафінує сплав від 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 електро (19) UA (11) 87749 (13) (21) a200713058 (22) 26.11.2007 (24) 10.08.2009 (46) 10.08.2009, Бюл.№ 15, 2009 р. (72) БОЙКО ВОЛОДИМИР СЕМЕНОВИЧ, КЛИМАНЧУК ВЛАДИСЛАВ ВЛАДИСЛАВОВИЧ, РЕВКО ВОЛОДИМИР ФЕДОРОВИЧ, ШЕПЕЛЬ ВІКТОР ДАНИЛОВИЧ, СИНЕЛЬНИКОВ ВОЛОДИМИР ПЕТРОВИЧ, ОСПИЩЕВ ОЛЕКСАНДР АНДРІЙОВИЧ, ДЮНОВ ПАВЛО ВАСИЛЬОВИЧ (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "МАРІУПОЛЬСЬКИЙ МЕТАЛУРГІЙНИЙ КОМБІНАТ ІМЕНІ ІЛЛІЧА" (56) UA, a 200705251, пріор. 14.05.2007 UA, 26273, U, 14.09.2007 SU, 1708907, A1, 30.01.1992 RU, 2207395, C1, 27.06.2003 JP, 58213854, A, 12.12.1983 CN, 1343795, A, 10.04.2002 CN, 1343794, A, 10.04.2002 C2 1 3 87749 4 енергії й необхідність створення електропічного другу частину шихти, яка складається з пентаокпереділу. сиду ванадію, відновник та флюсів. Шихта запаРозроблено вдосконалений спосіб позапічної люється верхнім запалом. При плавки верхньої плавки [3], взято за прототип, який забезпечує частини шихти, де надлишок відновника становить високий витяг ванадію, не менш 95%, без додат130±5% від стехіометрично необхідного для віднокового підведення енергії ззовні. При цьому спосовлення пентаоксиду ванадію, який знаходиться в бі шихта готується аналогічно [1]. Відновник задацьому об'ємі шихти, реакція відновлення (1) повніється в шихту в кількості 117±5% від стю зміщається вправо і ванадій максимально пестехіометрично необхідної кількості для відновреходить у метал. лення ванадію. Крім шихти на плавку вводиться У нижній частині шихти, в якої відсутній віднорафінувальна суміш, що складається з оксидів вник створюються умови для максимального відзаліза та флюсів, v яка завантажується на подину новлення ванадію за рахунок того, що металевий плавильного агрегату. Завдяки надлишковій кільрозплав, отриманий під час плавки верхньої часкості відновника в шихті пентаоксид ванадію дотини шихти яка містить надлишок відновника, що в статньо повно відновлюється й переходить у мекількісному відношенні становить 250-300% від талевий розплав. стехіометрично необхідної кількості для відновПри розплавлюванні рафінувальної суміші лення ванадію, який знаходиться у нижній частині відбувається окислювання алюмінію до оксиду, шихти. який переходить у шлак. Окисник у рафінувальну Після закінчення плавки та охолодження плаУ суміш задається в кількості необхідній для видавильний агрегат розбирається, і металевий злиток лення алюмінію до норм застережених кількісним відокремлюють від корундового шлаку. вимогам по ферованадію. Виплавка ферованадію Істотними загальними ознаками запропоновапо цьому способу забезпечує витяг ванадію в гоного винаходу та прототипу є: товий продукт 95-95,5%. - у шихту вводять відновник у кількості 117±5% Недоліком цього способу є безповоротна ваги, від стехіометрично необхідного для відноввтрата ванадію із відвальними шлаками, а також лення ванадію; підвищення витрат алюмінію, який дорого коштує. - для наступного видалення невитраченого в В основу винаходу поставлена задача знипроцесі відновлення алюмінію на подину плавильження витрат відновника та підвищення витягу ного агрегату вводиться окислювач у вигляді раванадію у ферованадій і проведення процесу плафінувальної суміші; вки тільки за рахунок тепла екзотермічних реакцій. - все необхідне на плавку залізо вводять у виПоставлена задача вирішується тим, що в погляді фероалюмінієвого сплаву. запічному алюмінотермічному способі виплавки Істотними відмінними ознаками є: ферованадію, який включає підготовку шихти із - диференційований розподіл відновника в введенням у неї відновника - фероалюмінієвого шихті, за рахунок розподілу шихти на дві частини в сплаву, порошку алюмінію або їхньої суміші в кільспіввідношенні по масі пентаоксиду ванадію кості 117±5% від стехіометрично необхідного для 5¸15% й 85¸95%, при цьому весь відновник, ввовідновлення ванадію з його окислів з наступним дять в другу (верхню) частину шихти. видаленням надлишку алюмінію з розплаву за Між істотними ознаками й технічним результадопомогою рафінувальної суміші, яка задається на том - диференційованим розподілом відновника в подину плавильного агрегату, згідно з винаходом об'ємі шихти і підвищенням витягу ванадію існує відновник і ванадійвмістний матеріал у шихті розпричинно-наслідковий зв'язок, який проявляється у поділяють диференційовано, двома самостійними наступному: частинами шихти, причому у верхню частину ших- за рахунок виведення всієї кількості відновти вводять 85-95% ванадійвмістного матеріалу ника у верхню частину шихти при плавке у всіх призначеного для проплавлення, весь відновник, шарах розплаву, від верхнього до нижнього, зберіякий створює надлишок алюмінію 130±5% від стегається великий надлишок відновника по віднохіометрично необхідного для відновлення ванадію, шенню к ванадію, при цьому рівноважна конценті флюсуючи домішки, а в нижню частину шихти рація пентаоксиду ванадію в шлаковому розплаві вводять залишок 5¸15% ванадійвмістного матерізнижується, а перехід ванадію в металевий розалу та флюсуючи домішки. плав збільшується. Шихта на плавку готується із двох частин. ПеПо запропонованому способу було зроблено рша частина складається із суміші пентаоксиду 41 плавка результати, яких наведені в таблиці. ванадію в кількості 10±5% від всієї кількості пентаВиплавка ферованадію по запропонованому оксида, який задається на плавку та флюсуючи способі дозволить підвищити на 0,5-1% витяг ваматеріали. надію в готовий продукт позапічним способом і без Друга частина шихти складається із суміші педодаткових енерговитрат. нтаоксиду ванадію в кількості 90±5%, всієї кількосВикористана література: ті відновника, який задається на плавку та флю1. Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л. Алюмінотермія, суючи матеріали. М, «Металургія», 1978, 384стор. Завантаження шихти у плавильний агрегат 2. Дуррер Р., Фолькерт Г.. Металургія феросппроводять у наступному порядку. На подину плалавів, переклад з німецького, М.,«Металургія», вильного агрегату засипають рафінувальну суміш, 1976р., 480стор. яка складається з окислів заліза та флюсів, поверх 3. Патент України №26273. неї перша частина шихти, що складається з пенПорівняльні результати проведених плавок таоксиду ванадію та флюсів, а потім завантажують ферованадію. 5 87749 6 Таблиця № п/п 1 2 1 2 3 4 1 2 Витрати відновника на плавку на 1кг ванадію в шихті Витрати алюмінієвої Витрати Сумарні витрати Сумарний надлилігатури(вміст. алюмінієвого алюмінію на шок алюмінію от 70,6%АІ) на плавку, кг порошку, кг плавку, кг стехіометрії, % За існуючим способом 0,326 0,906 1,136 120 1,51 0,09 1,155 121,6 За пропонованим способом 1,38 0,09 1,064 112 1,3 0,2 1,11 117 1,2 0,3 1,15 121,5 0,92 0,5 1,15 121,5 За пропонованим способом - позамежні 1,2 0,2 1,05 111 1,3 0,29 1,2 125 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Склад ферованадію, %мас. Vв Витяг V шлаку V АІ 66,5 52,4 1,8 1,8 0,81 0,7 95,3 95,9 59,3 1,8 57,2 1,9 56 2 56,7 1,9 значення 63,5 1,8 51,8 2,7 0,8 0,7 0,65 0,68 95,1 95,6 96,2 96,1 1 0,6 94,9 96,9 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601