一种高纯钒铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高纯钒铝合金及其制备方法，化学组分及质量百分比为：C≤0.01%；O≤0.15%；N≤0.03%；Si≤0.03%；Fe≤0.04%；P≤0.005%；S≤0.005%；B≤0.001%；H≤0.005%；V≥80%；余量为Al以及不可避免杂质；且C、Si、Fe、P、S、B以及不可避免杂质的质量百分数之和≤0.1%。制备方法步骤为：称取高纯五氧化二钒和高纯氧化铝后混合造粒，加入高纯铝粉与造粒后的粒料进行混合；混合物料装入高纯氧化铝制成的反应器中后抽真空；点火进行铝热还原反应，完成后自然冷却，分离金属层与氧化铝渣即得高纯钒铝合金。本发明专利技术的生产成本低、直收率高且所得钒铝合金纯度高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，化学组分及质量百分比为：C≤0.01%；O≤0.15%；N≤0.03%；Si≤0.03%；Fe≤0.04%；P≤0.005%；S≤0.005%；B≤0.001%；H≤0.005%；V≥80%；余量为Al以及不可避免杂质；且C、Si、Fe、P、S、B以及不可避免杂质的质量百分数之和≤0.1%。制备方法步骤为：称取高纯五氧化二钒和高纯氧化铝后混合造粒，加入高纯铝粉与造粒后的粒料进行混合；混合物料装入高纯氧化铝制成的反应器中后抽真空；点火进行铝热还原反应，完成后自然冷却，分离金属层与氧化铝渣即得高纯钒铝合金。本专利技术的生产成本低、直收率高且所得钒铝合金纯度高。【专利说明】一种高纯钒错合金及其制备方法
本专利技术涉及钒铝合金制备
，具体地说是一种用于生产高纯钒的钒铝合金 及其制备方法。
技术介绍
钒铝合金不仅是一种用于钛合金的基础原料，而且也是生产金属钒的原料之一。 一般生产金属钒采用的原料均为钒含量较高的钒铝合金，一般是含钒量超过80%以上的钒 铝合金，且杂质含量要低。目前，钒铝合金生产工艺一般是以五氧化二钒为原料，采用铝热 法生产钒铝合金。需要说明的是，铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方 法。一般将铝粉和一定量的高熔点金属氧化物混合后，引燃，可以看到反应物料在较高的 温度下剧烈反应，反应放出大量的热，铝热反应十分激烈，所以点燃后难以熄灭，点燃之后 很难控制反应过程。该反应是将炉料装入，并在点火后迅速产生高温（170(TC?3000°C) 使得炉料处于熔融状态，渣相与金属分离，进而进行合金提炼。这种冶炼方式的优点在于 不需输入电热，能耗低，比电弧炉冶炼法生产成本低。申请号为CN200910117560. 4的中 国专利公开了一种制备钒铝合金的方法，即采用球磨机混合后对物料压制后再反应的方 式生产钒铝合金，申请号为CN201110066037. 0的中国专利公开了一种制备钒铝合金的方 法，所采用的技术方案是：以五氧化二钒和金属铝为原料，于反应装置中点火还原制得钒 铝合金和炉渣；反应装置进料时采用连续给料的方式，进料速度5?40kg/min。申请号为 CN201210407720. 0的专利公开了一种钒铝合金的生产方法，以五氧化二钒、金属铝和冷却 剂为炉料在反应装置中点火冶炼得到钒铝合金和炉渣，其中，为了保证反应的平稳，添加了 冷却剂为与所生产的钒铝合金的牌号相同的钒铝合金的残次品。申请号CN201410062416. 6 所述生产方法包括将作为炉料的五氧化二钒、金属铝和冷却剂混匀后装入敞开式反应 炉中，点火冶炼得到钒铝合金和炉渣，其中，五氧化二钒和金属铝的重量配比为1. 15? 1. 8:1，冷却剂为粒度小于0. 25mm的钒铝合金颗粒，并且冷却剂的加入量能够保证将单位 炉料发热量控制为3300?3500kJ/kg，单位炉料发热量等于五氧化二钒和金属铝反应产生 的热量与五氧化二钒、金属铝和冷却剂的加入总量之比。以上公开的专利均是采用铝热还 原的方式进行钒铝合金的生产，由于五氧化二钒与金属铝反应放出大量的热量，热量大幅 过剩、使反应呈现爆炸性，在绝热的情况下足以使体系的温度升高到3000°C以上。因此，炉 料中通常要配入一定量的惰性物质（俗称冷却剂，例如，石灰)来控制反应速度和反应产物 的温升。由于冷却剂总是含有一定量的Fe、Si、P和重金属元素，因此生产出的钒铝合金中 杂质含量较高，或者采用如上专利所述改变进料方式、添加同级别的钒铝合金等方式降低 反应热量，但以上方法降低了合金的直收率，增加了钒铝合金的制造成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种用于生产高纯钒的钒铝合金 及其制备方法。 本专利技术的目的是通过以下技术方案解决的： 一种高纯钒铝合金，其特征在于：该高纯钒铝合金中的化学组分及质量百分数为： C ^ 0. 01% ；0 ^ 0. 15% ；N ^ 0. 03% ；Si ^ 0. 03% ；Fe ^ 0. 04% ；P ^ 0. 005% ；S ^ 0. 005% ； 8彡0.001%;!1彡0.005%;￥彡80%;余量为六1以及不可避免杂质 ；且(：、51、卩6、？、5、8以及 不可避免杂质的质量百分数之和< 0. 1%。 -种高纯钒铝合金的制备方法，其特征在于：所述制备方法按下述步骤进行： 1) 、称取原料高纯五氧化二钒和冷却剂高纯氧化铝，将两种物料充分混合后造粒，加入 原料1?纯错粉与造粒后的粒料进行混合； 2) 、混合物料装入高纯氧化铝制成的反应器中，装料过程中将混合物料压实，之后对反 应器进行抽真空使得反应器内的压力< 〇. IPa ; 3) 、采用电阻加热方式将混合物料点燃进行铝热还原反应，持续1?3分钟完成铝热还 原反应，待自然冷却后，将金属层与氧化铝渣进行分离，即得到高纯钒铝合金。 所述步骤1)中的原料高纯五氧化二钒、冷却剂高纯氧化铝、原料高纯铝粉的纯度 皆不小于99. 9%，且原料高纯铝粉中杂质Si、Fe的质量百分比之和< 0. 015%。 所述步骤1)中的冷却剂高纯氧化铝采用α -氧化铝；且原料高纯铝粉的粒度为 20?40目。 所述步骤1)中的原料高纯五氧化二钒和冷却剂高纯氧化铝的质量比为2. 95? 3. 20 :1，且冷却剂高纯氧化铝和原料高纯铝粉的质量之和小于原料高纯五氧化二钒的质 量。 所述步骤1)中的原料高纯五氧化二钒和冷却剂高纯氧化铝充分混合后采用圆盘 造粒机进行造粒，使物料形成粒度为3mm?15mm的颗粒；且原料高纯错粉与造粒后的粒料 进行混料0. 5?1小时。 所述步骤3)中采用远程通电加热的方式点燃氯酸钾与铝粉组成的混合点火剂。 所述步骤1)中的高纯氧化铝采用步骤3)中的氧化铝渣破碎得到。 所述步骤1)中的冷却剂高纯氧化铝的加入量能够保证将单位炉料发热量控制为 3000kJ/Kg ?3200kJ/Kg。 所述的单位炉料发热量等于五氧化二钒和金属铝粉反应产生的热量与五氧化二 钒、金属铝粉和冷却剂的加入总量之比。 本专利技术相比现有技术有如下优点： 本专利技术通过控制高纯五氧化二钒和冷却剂共同造粒的的粒度以及冷却剂的添加量来 控制单位炉料发热量，降低反应放热量，且高纯氧化铝可以采用反应后得到的氧化铝渣破 碎得到，降低了生产成本，可以减少杂质的引入，有利于进一步减少钒铝合金中杂质的含 量；并有效避免了添加钒铝降低热量的缺陷，不影响钒铝合金的直收率，点火方式安全高 效，且生产所得的钒铝合金纯度较高，能够完全满足生产高纯钒的需要。 【具体实施方式】 下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明。 一种高纯钒铝合金，该高纯钒铝合金中的化学组分及质量百分数为：C < 0. 01% ; 0^0. 15% ；N ^ 0. 03% ；Si ^ 0. 03% ；Fe ^ 0. 04% ；P ^ 0. 005% ；S ^ 0. 005% ；B ^ 0. 001% ； Η彡0. 005% ;V彡80% ;余量为A1以及不可避免杂质；且C、Si、Fe、P、S、B以及不可避免杂 质的质量百分数之和< 〇. 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯钒铝合金，其特征在于：该高纯钒铝合金中的化学组分及质量百分数为：C≤0.01%；O≤0.15%；N≤0.03%；Si≤0.03%；Fe≤0.04%；P≤0.005%；S≤0.005%；B≤0.001%；H≤0.005%；V≥80%；余量为Al以及不可避免杂质；且C、Si、Fe、P、S、B以及不可避免杂质的质量百分数之和≤0.1%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李明阳，
申请(专利权)人：江苏圣亚有色金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32