[发明专利]低杂质钒铝合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种低杂质钒铝合金的制备方法。

背景技术

钒是世界上具有战略意义的稀有金属，已被广泛的应用在航天、冶金、能源、建筑、交通运输、核工业、贮氢及超导材料等领域。目前，制备金属钒的主要方法有：真空碳热还原法，硅热还原法，氮化钒的热分解法，分步还原法和金属热还原法等。其中，以钒氧化物的铝热还原法应用最为普遍，这种方法一般都选择在敞开的耐热容器中用铝作还原剂直接将钒的氧化物还原为钒铝合金，再通过电解精炼、电子束熔化精炼或高温真空精炼去除掉铝和其它残余杂质进而得到高纯的金属钒。

采用铝热-电子束精炼制备的高纯钒纯度已达99.93％，是工业生产上最常用的方法，但却因对钒铝合金中的杂质缺乏控制技术，电子束精炼除杂一般要进行多次才能保证高纯钒的纯度，生产成本高昂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低杂质钒铝合金的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

(1)、将物料按照质量比五氧化二钒︰金属铝︰三氧化二铝＝1︰0.5432～0.5709︰0.44～0.50称量，装入混合料罐；

(2)、利用氩气将上述混合料罐中的空气吹出后，将物料混合均匀；

(3)、将上述混合均匀的物料装入反应器中，在物料上放置点火钛丝，在氩气氛围中通电点火进行反应；

(4)、待反应完成，冷却后打开反应器，除渣得到低杂质钒铝合金。

其中，所述低杂质钒铝合金的制备方法中，所述五氧化二钒的粒度为120～160目，其纯度≥99.5wt％，其成分包括Fe≤0.008wt％、Si≤0.01wt％、C≤0.01wt％。

其中，所述低杂质钒铝合金的制备方法中，所述金属铝的粒度为120～200目，其纯度≥99.8wt％，其成分包括Fe≤0.02wt％、Si≤0.02wt％、C≤0.01wt％。

其中，所述低杂质钒铝合金的制备方法中，所述三氧化二铝的粒度为1～3mm，其纯度≥99wt％，其成分包括Fe≤0.03wt％、Si≤0.02wt％、C≤0.01wt％。

其中，所述低杂质钒铝合金的制备方法中，步骤(3)中所述反应器在装料前采用三氧化二铝打结，打结层厚度不小于15cm。

其中，所述低杂质钒铝合金的制备方法中，步骤(3)中反应进行15min后，在反应器上包裹一层厚50mm的耐高温保温棉。

其中，所述低杂质钒铝合金的制备方法中，打结所用三氧化二铝的粒度为1～3mm，其纯度≥99wt％，其成分包括Fe≤0.03wt％、Si≤0.02wt％、C≤0.01wt％。

其中，所述低杂质钒铝合金的制备方法中，步骤(4)中得到的低杂质钒铝合金的成分包括V 87～92wt％、Al 7～12wt％、Fe≤0.04wt％、Si≤0.05wt％、C≤0.02wt％、N≤0.07wt％，其余为不可避免的杂质。

本发明的有益效果是：

本方法从物料纯度、反应气氛、反应器打结层及厚度等方面进行严格控制，制备得到杂质含量更低的钒铝合金，其中，Fe≤0.04wt％、Si≤0.05wt％、C≤0.02wt％、N≤0.07wt％；制得的低杂质钒铝合金制备高纯金属钒时，可显著降低金属钒的精炼成本，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

本发明提供了一种低杂质钒铝合金的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

(1)、将物料按照质量比五氧化二钒︰金属铝︰三氧化二铝＝1︰0.5432～0.5709︰0.44～0.50称量，装入混合料罐；其中，所述五氧化二钒的纯度≥99.5wt％，其成分包括Fe≤0.008wt％，Si≤0.01wt％，C≤0.01wt％；所述金属铝的纯度≥99.8wt％，其成分包括Fe≤0.02wt％，Si≤0.02wt％，C≤0.01wt％；所述三氧化二铝的纯度≥99wt％，其成分包括Fe≤0.03wt％，Si≤0.02wt％，C≤0.01wt％；

(2)、利用氩气将上述混合料罐中的空气吹出后，将物料混合均匀；

(3)、将上述混合均匀的物料装入反应器中，在物料上放置点火钛丝，再次利用氩气将反应器中的空气吹出，通电点火进行反应；

(4)、待反应完成，冷却至少72小时后打开反应器，除渣得到低杂质钒铝合金。