[发明专利]利用钒酸铁电硅热法生产中钒铁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钒铁生产方法，尤其是一种利用钒酸铁电硅热法生产中钒铁的方法。

背景技术

钒铁是一种钢铁产品重要的合金添加剂，通常采用电硅热法、铝热法及电铝热法生产；电硅热法冶炼钒铁是用电弧炉加热,以硅铁做还原剂还原钒化合物，得到中钒铁产品。该方法以其生产的连续性好、产品稳定性高、钒收率高、产品质量好、成本低等特点被行业所普遍应用。常规电硅热法生产钒铁是采用硅铁（部分硅铝铁）还原氧化钒（包括五氧化二钒、三氧化二钒及其混合物）得到的。钒酸铁作为一种含钒化合物，其化学式Fe₂O₃.nV₂O₅，包含钒铁产品所必备的两种基本元素钒和铁，钒酸铁在不同生产工艺条件下有：FeVO₄、Fe (VO₃)₂、Fe(VO3)3、Fe₂O₃.2V₂O₅等形态，其中含钒质量分数在29%～43.3%，含铁质量分数16%～33%；此外还有含钒废水处理时可能得到低钒钒酸铁，含钒在10%～29%。

在现行氧化钒生产过程中，钒液沉钒工序普遍采用铵盐沉钒工艺（在沉钒过程中向含钒溶液加入氯化铵或硫酸铵），沉钒后形成大量的氨氮废水，氨氮废水的处理需要通过脱铵、脱氮等多道工序，工艺复杂，工序成本高；进一步生产氧化钒过程中钒酸铵的分解会放出大量的氨气等有害气体，在越来越注重节能、环保的现实条件下，采用更加环保的新沉钒工艺路线具有重要意义。目前新的沉钒工艺主要有以氧化钙、氢氧化钙为原料的钙盐沉钒生产钒酸钙和以Fe²⁺、Fe³⁺为原料的铁盐沉钒生产钒酸铁。

其中钒酸铁的生产途径有：

（1）含钒水溶液直接采用铁盐沉钒得到钒酸铁，其主要的反应方程式有：

Fe³⁺+VO₃^-+2.5H₂O→FeVO₄·1.5H₂O ↓ +2H⁺

Fe³⁺+3VO₃^-→Fe(VO₃)₃↓ 

Fe²⁺+2VO₃^- →Fe (VO₃)₂↓

（2）含钒废水水处理产物。在含钒废水处理过程中，含钒、铬超标废液需要加入硫酸亚铁进行除杂，也能得到钒酸铁，其中主要反应的有：

3Fe²⁺+Cr⁶⁺→3Fe³⁺+Cr³⁺

Fe³⁺+3VO₃^-→Fe(VO₃)₃↓ 

新工艺沉钒都能避免氨氮废水的产生，有利于环保，但在新工艺下得到的钒酸钙和钒酸铁在后续钒产品深加工生产中的应用是需要亟待解决的问题。钙盐沉钒生产的钒酸钙已经用于钒铁生产，公开号CN101100720 A 介绍了一种钒酸钙冶炼钒铁的生产工艺，将钒酸钙、铝粉、铁质料按照一定的比例混合后，通电冶炼得到钒铁。这种方法解决了新工艺下生产的钒酸钙的深加工问题。

采用钒酸铁冶炼钒铁是对钒铁生产用钒原料进行再选择及优化，对钒产业流程实现清洁生产具有现实意义。公告号CN101693932 B介绍了一种生产钒铁的方法，以三价铁盐沉钒得到钒、铁摩尔比3:1的钒酸铁沉淀后，放入电弧炉，以铝粒为还原剂采用电铝热法冶炼钒铁。但以钒酸铁为原料，以硅铁为还原剂，采用电硅热法冶炼中钒铁的技术尚未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种成本低，节能、环保的利用钒酸铁电硅热法生产中钒铁的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的方法步骤为：（1）根据钒酸铁成分计算入炉物料的配比，根据含氧量确定硅铁加入量，Si+2O→SiO₂，根据原料中含氧量可确定硅铁的加入量；将计算好的钒酸铁、硅铁、氧化钙（补加氧化钒时氧化钒一起配料）等辅料按配比混合后入炉熔炼；