[发明专利]一种储氢合金用钒铁及其生产方法和应用

说明书

本发明公开了一种储氢合金用钒铁的生产方法，包含：选取满足预定标准的钒源、铝源和铁源原料以及造渣剂按比例充分混匀作为炉料；将配制完成的炉料加入特制炉体内，在炉料上表面铺设点火料，引燃点火料，控制全部炉料在30‑60秒内冶炼反应完毕；冶炼反应完成后，采用三相电弧炉通电对冶炼产生的熔渣和合金液进行精炼；将合金液和熔渣在炉体内凝固冷却后，拆开炉体，分离合金和炉渣，将红热合金饼进行水淬；清理处理水淬后的合金饼，获得可用于熔炼储氢合金的钒铁成品。本发明还提供了使用该方法制备的钒铁以及钒铁在制备钒基储氢合金领域的应用。采用本发明的方法制备的钒铁钒品位高、杂质含量低，适于作为钒基储氢合金的原料。

技术领域

本发明属于钒铁合金生产技术领域，特别涉及一种储氢合金用钒铁及其生产方法和应用。

背景技术

氢能产业是我国大力发展的战略性新兴产业，也是实现“双碳”目标的重要一环。固态储氢技术有望弥补当前高压储氢技术带来的安全性不足、基础设施建设难等问题。基于攀西地区优势钒钛资源开发的钒基储氢合金，是目前国内外室温综合储氢性能最优、性价比最高的储氢材料，极具应用前景。目前钒基储氢合金主要是以昂贵的金属钒为原料熔炼制备，成本极高，严重制约了钒基储氢合金的商业应用推广。

相比而言，钒铁合金的价格显著低于金属钒的价格，如果能以钒铁合金作为制备钒基储氢合金的原料，则可以大幅度降低储氢合金生产成本，有利于钒基储氢合金的推广应用。然而，目前行业内所生产的钒铁合金由于钒品位较低、杂质含量高等问题导致其无法作为钒基储氢合金的原材料。

因此，有必要提出一种新的钒铁生产方法来满足钒基储氢合金的原料使用要求。

发明内容

为了解决现有的技术问题中的至少一项，本发明提出了一种储氢合金用钒铁及其生产方法和应用。采用本发明的方法制备的钒铁钒品位高、杂质含量低，适于作为钒基储氢合金的原料。

依据本发明，提供一种储氢合金用钒铁的生产方法，包含以下步骤：

步骤1)：选取满足预定标准的钒源、铝源和铁源原料以及造渣剂按比例充分混匀作为炉料；

步骤2)：将配制完成的炉料加入特制炉体内，在炉料上表面铺设点火料，引燃点火料，控制全部炉料在30-60秒内冶炼反应完毕；

步骤3)：冶炼反应完成后，采用三相电弧炉通电对冶炼产生的熔渣和合金液进行精炼；

步骤4)：将合金液和熔渣在炉体内凝固冷却后，拆开炉体，分离合金和炉渣，将红热合金饼进行水淬；

步骤5)：清理处理水淬后的合金饼，获得可用于熔炼储氢合金的钒铁成品。

根据本发明的一个实施例，步骤1)中钒源采用品位≥98.5％的V₂O₅，V₂O₅块度5mm，铝源采用纯度≥99.5％的铝粉，铝粉粒度≤2mm，铁源采用纯度≥99.5％的铁粉，铁粉粒度≤2mm。

根据本发明的一个实施例，步骤1)中钒源、铝源和铁源的配入质量比为V₂O₅：铝粉：铁粉＝100：(48±1):(1.7±0.1)。

根据本发明的一个实施例，步骤2)中所述炉体采用下列方法制作：

采用钢制组合式外壳，内浇注或砌筑一层100-150mm的刚玉质永久层；永久层内填充100-150mm工作层，工作层由两层构成，外层50-80mm，填充破碎后尺寸≤10mm的本合金冶炼炉渣渣粉，与合金接触部分的内层工作层采用尺寸1mm且纯度在99.0％以上的电熔刚玉粉或电熔镁砂粉，工作层用铝箔或铁皮卷成的模具固定，放到振实台上震实至工作层致密紧实，尽量减少工作层残留的空气。

根据本发明的一个实施例，步骤3)中精炼操作保持熔渣温度在1600℃以上，通电时间≥20min。