專(zhuān)利名稱(chēng)：高密度粉狀氧化釩的物理制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高密度粉狀氧化釩的物理制備方法，制備出的高密度(堆比重)氧化釩，作為添加劑或主要原料進(jìn)行含釩合金冶煉和制備金屬釩，本發(fā)明屬于鋼鐵冶金和有色金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
釩有許多寶貴的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，廣泛的應(yīng)用于冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)和原子能及航空航天工業(yè)。冶金工業(yè)是釩的主要消費(fèi)部門(mén)，鋼鐵冶煉消耗的釩量占總釩量的93%，其中合金鋼耗量占16%，工具鋼占沈％，碳素鋼占6%，高強(qiáng)度低合金鋼占45%。目前，生產(chǎn)的合金鋼種中有65%以上的鋼種含釩。釩之所以這樣廣泛地用于鋼中，是由于釩能與鋼中的碳生成穩(wěn)定的碳化物(V4C3),它可以細(xì)化鋼的組織和晶粒，提高晶粒粗化溫度。因此，鋼中加入少量釩(如0. 15 0. 2%)就可以顯著地改善鋼的性能?？蛇_(dá)到提高鋼的強(qiáng)度、韌性、抗腐蝕能力、耐磨能力和受沖擊負(fù)荷能力等。如高速切削鋼中加入1 1的釩，切削工具的切削效率可提高100%。釩的結(jié)構(gòu)鋼廣泛用在汽車(chē)、航空、鐵路、石油管路等制造工業(yè)。釩是以釩鐵合金的形式加入鋼中的，三氧化二釩是釩系列產(chǎn)品中冶煉含釩合金和制備金屬釩的必備中間產(chǎn)品。氧化釩粉劑是由多釩酸銨或偏釩酸銨經(jīng)過(guò)干燥、脫氨和還原等工序生產(chǎn)出來(lái)的粉狀物質(zhì)，是冶煉釩鐵合金、釩鋁合金、氮化釩、碳化釩和制備氧化釩所需的主要原料。冶煉低釩鐵時(shí)，一般使用五氧化二釩，其熔點(diǎn)僅為650--690°C，因此，可以通過(guò)溶化、鑄片的方式將(細(xì))粉狀五氧化二釩轉(zhuǎn)化成粒度適宜的熔片，供冶煉使用，以增大物料比重，消除粉料釩的飛揚(yáng)損失；而電鋁熱法冶煉高釩鐵或制作氮化釩所用的三氧化二釩 (目的是降低冶煉的金屬鋁耗)原料，其熔點(diǎn)高達(dá)1970--2070°C，已不適合再采用溶化的方法將其粉料制成適宜的粒度，在這種特殊情況下采用干法加壓造粒已是粉劑三氧化二釩消除細(xì)粉料并形成較大比重的顆粒形物料的唯一經(jīng)濟(jì)有效的方法。用鋁熱法和電鋁熱法冶煉釩鐵合金和釩鋁合金時(shí)，先將氧化釩和鋁(粒)粉的混合物布在爐內(nèi)，點(diǎn)火后，從冶煉爐上方分批加入由氧化釩、鋁粒和鐵屑等組成的爐料，冶煉過(guò)程中，反應(yīng)溫度可達(dá)到2000 3000°C左右，并形成大量的上升爐氣，此時(shí)，如果仍采用低密度的粉狀氧化釩作原料將會(huì)不可避免的導(dǎo)致嚴(yán)重的氣、料飛揚(yáng)，溢出爐氣的夾帶將造成昂貴氧化釩的冶煉損失。使用回轉(zhuǎn)窯、流化床等設(shè)備生產(chǎn)碳化釩和氮化釩時(shí)，低密度的粉劑氧化釩極易損失并影響最終產(chǎn)品密度。制備金屬釩的方法較多，反應(yīng)溫度也不盡相同，范圍在700 1750°C之間，但是， 都需要向密閉容器中通入惰性氣體。因而，氧化釩的損失仍不可避免。為了提高粉劑氧化釩產(chǎn)品密度(堆比重)、減少氧化釩在冶煉中的氣化和飛揚(yáng)損失，攀枝花鋼鐵公司研究院申請(qǐng)的專(zhuān)利ZL 200410040012. 3，研發(fā)了從水溶液中大顆粒結(jié)晶沉釩工藝，在沉淀多釩酸銨和偏釩酸銨時(shí)，使用化學(xué)手段增大晶粒，制備成氧化釩后，其密度(堆比重)可由常規(guī)的0.6 0.8 g/cm3提高到1. 0 1. 2 g/cm3左右，但是，制備成的氧化釩密度(堆比重)不夠高，不能從根本上解決問(wèn)題，在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的飛揚(yáng)、氣化等損失現(xiàn)象還比較嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種高密度粉狀氧化釩的物理制備方法，將常規(guī)的粉狀氧化釩，直接通過(guò)機(jī)械加壓，用物理的方法將氧化釩密度(堆比重)提高到1. 4 2. lg/cm3,解決背景技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種高密度粉狀氧化釩的物理制備方法，
將常規(guī)的粉狀氧化釩，在-20 120°C溫度條件下，混合加入重量比千分之一的粉劑非離子表面活性劑，用以提高造粒的密度和穩(wěn)定性，增強(qiáng)排氣效果；然后直接通過(guò)機(jī)械加壓，經(jīng)干法軋片、造粒，制造出粒度0. 3-10mm的氧化釩顆粒；在軋片、造粒過(guò)程中，對(duì)粉狀氧化釩的機(jī)械施壓強(qiáng)度為10 125N/ cm2,氧化釩造粒加工后的(堆比重)密度，從常規(guī)的 0. 6 1. 2g/cm3 提高到 1. 4 2. lg/cm3。所說(shuō)的粉劑非離子表面活性劑為壬基酚系P0-10。本發(fā)明所說(shuō)的干法軋片、造粒，采用的機(jī)械設(shè)備為干法輥壓造粒機(jī)組完成，由喂料機(jī)、軋片機(jī)、碎整粒機(jī)、振動(dòng)篩組成，為公知公用的設(shè)備，軋片機(jī)、碎整粒機(jī)結(jié)構(gòu)和功能作用如下
軋片機(jī)也稱(chēng)為雙軋輥軋片機(jī)，主要由傳動(dòng)部、不銹鋼或合金工具鋼軋輥、液壓缸和泵站構(gòu)成，其中軋輥是造粒的主要部件。軋輥成對(duì)安裝在機(jī)器中，軋輥間留有一定間隙，兩軋輥以相同的轉(zhuǎn)速做反向旋轉(zhuǎn)。其中一個(gè)軋輥軸座固定，另一個(gè)軋輥軸座滑動(dòng)，從而籍助液壓缸施壓彼此緊靠。兩軋輥呈水平布置，軋輥表面規(guī)則地排列許多形狀、大小相同的弧槽，一軋輥弧槽的波谷正好對(duì)準(zhǔn)另一軋輥的弧槽波谷。粉粒狀物料從兩軋輥上方連續(xù)、均勻地強(qiáng)制喂入兩軋輥之間，逐漸被軋輥咬入，隨著軋輥連續(xù)旋轉(zhuǎn)，物料占有的空間逐漸減少而被壓縮。達(dá)到成型壓力的最大值后，壓力逐漸降低，所壓的顆粒因彈性回復(fù)而脫落，
碎整粒機(jī)由切碎、整粒兩部分構(gòu)成，動(dòng)力分開(kāi)，切碎機(jī)置于整粒機(jī)上方并安裝在同一機(jī)架上。切碎機(jī)主要由箱體、多齒旋轉(zhuǎn)刀片與梳齒板構(gòu)成破碎室，由電機(jī)帶動(dòng)主軸作高速旋轉(zhuǎn)，將大顆粒氧化釩破碎。整粒機(jī)主要由箱體、回轉(zhuǎn)筒體、碎研刀具以及篩網(wǎng)構(gòu)成，并由轉(zhuǎn)動(dòng)裝置拖動(dòng)主軸作篩網(wǎng)整粒。采用由喂料機(jī)、喂料機(jī)雙軋輥軋片機(jī)、碎整粒機(jī)、振動(dòng)篩組成的干法輥壓造粒機(jī)組，用物理方法生產(chǎn)高密度氧化釩顆粒，具體的工藝步驟如下
首先原始粉狀氧化釩物料由喂料機(jī)料斗經(jīng)加料器定量、均勻地加入軋片機(jī)主料斗內(nèi)， 使軋片機(jī)主料斗內(nèi)保持較恒定的料位；然后由主料斗內(nèi)置的縱向錐螺旋將氧化釩進(jìn)行預(yù)壓縮并輸送至兩只軋輥的弧形槽口 ；兩只軋輥表面均勻分布形狀相同的弧槽或波浪槽，通過(guò)液壓、嚙合傳動(dòng)，使兩只軋輥形成并保持等速、反向旋轉(zhuǎn)，將輸送至槽口的物料帶入槽內(nèi)并強(qiáng)制壓縮、成形，成型后的氧化釩料片轉(zhuǎn)出受壓區(qū)后在其彈力及重力作用下，從槽內(nèi)脫落， 落入下方的碎整粒機(jī)被多齒旋轉(zhuǎn)刀片與梳齒板破碎成粒粉；整粒后的氧化釩粒粉落入下方的振動(dòng)篩內(nèi)，篩選分級(jí)，由篩網(wǎng)規(guī)格的選擇控制氧化釩造粒成品的粒度，篩上的顆粒就是成品高密度氧化釩，而篩下粉末用輸送設(shè)備送回料倉(cāng)，再次造粒。喂料機(jī)由帶有機(jī)械振動(dòng)裝置的預(yù)加料器和強(qiáng)制喂料螺旋加料斗組合在一起，造粒過(guò)程中產(chǎn)生的氣體從強(qiáng)制喂料螺旋的中空軸排放出去，以保證脫氣和喂料的連續(xù)性、充分性與均勻性。全套設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)較高的自動(dòng)化性能，并一次性完成干法造粒的全部過(guò)程。經(jīng)測(cè)定(原料)粉狀的氧化釩密度(堆比重)為0. 6 1. 2g/cm3,經(jīng)干法加壓造粒后，氧化釩密度可達(dá)到1. 4 2. lg/cm3。由此可見(jiàn)，將粉狀氧化釩制作成粒、片狀顆粒， 就可以較大的提氧化釩的密度。本發(fā)明的有益效果在采用高密度氧化釩冶煉釩合金和制備金屬釩時(shí)，全部工藝過(guò)程和冶煉操作過(guò)程與使用粉狀氧化釩冶煉完全相同。但是，在冶煉過(guò)程中，高密度氧化釩以較好的抗擊氣流作用和較好的爐料接觸反應(yīng)性能，從而減少氧化釩的氣化、飛揚(yáng)損失，提高冶煉效率，經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn)，使用粉劑三氧化二釩時(shí)，釩合金產(chǎn)品收率為89-92% ；造粒后，釩合金產(chǎn)品收率提高到93—96%。在制備氮化釩的生產(chǎn)中，使用高密度氧化釩可以明顯提高氮化釩產(chǎn)品密度及反應(yīng)效率；本發(fā)明生氧化釩產(chǎn)品的密度達(dá)到1. 4 2. lg/cm3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于化學(xué)方法生產(chǎn)氧化釩產(chǎn)品的密度。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例工藝示意圖中喂料機(jī)1、軋片機(jī)2、碎整粒機(jī)3、振動(dòng)篩4。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。在實(shí)施例中，喂料機(jī)1采用觀00X 2600X 1500型喂料機(jī)；軋片機(jī)2采用LMB450型軋片機(jī)；碎整粒機(jī)3采用LMB450B型碎整粒機(jī)；振動(dòng)篩4采用SFJ1250X2000型振動(dòng)篩。實(shí)施例一將密度(堆比重)為0. 62g/cm3的粉狀五氧化二釩連續(xù)加入喂料系統(tǒng)(該系統(tǒng)由帶有機(jī)械振動(dòng)裝置的預(yù)加料器和強(qiáng)制喂料螺旋加料斗組合在一起，以保證脫氣和喂料的連續(xù)性、充分性與均勻性)，再由喂料系統(tǒng)將氧化釩強(qiáng)制送入軋片機(jī)與碎整粒系統(tǒng)，在施壓強(qiáng)度為70 lOON/cm2的條件下完成造粒過(guò)程，得到的產(chǎn)品粒度為0. 3 10mm、 密度(堆比重)為1.45g/cm3。實(shí)施例二 將密度(堆比重)為0. 69g/cm3的粉狀四氧化二釩連續(xù)加入喂料系統(tǒng)(該系統(tǒng)由帶有機(jī)械振動(dòng)裝置的預(yù)加料器和強(qiáng)制喂料螺旋加料斗組合在一起，以保證脫氣和喂料的連續(xù)性、充分性與均勻性)，再由喂料系統(tǒng)將氧化釩強(qiáng)制送入軋片機(jī)與碎整粒系統(tǒng)，在施壓強(qiáng)度為70 llON/cm2的條件下完成造粒過(guò)程，得到的產(chǎn)品粒度為0. 3 10mm、 密度(堆比重)為1.74g/cm3。實(shí)施例三將密度(堆比重)為0. 77g/cm3的粉狀三氧化二釩連續(xù)加入喂料系統(tǒng)(該系統(tǒng)由帶有機(jī)械振動(dòng)裝置的預(yù)加料器和強(qiáng)制喂料螺旋加料斗組合在一起，以保證脫氣和喂料的連續(xù)性、充分性與均勻性)，再由喂料系統(tǒng)將氧化釩強(qiáng)制送入軋片機(jī)與碎整粒系統(tǒng)，在施壓強(qiáng)度為70 llON/cm2的條件下完成造粒過(guò)程，得到的產(chǎn)品粒度為0. 3 10mm、 密度(堆比重)為1.94g/cm3。實(shí)施例四將密度(堆比重)為0. 72g/cm3的粉狀氧化釩混合物(含三氧化二釩 77%、四氧化二釩19%、五氧化二釩4%)連續(xù)加入喂料系統(tǒng)(該系統(tǒng)由帶有機(jī)械振動(dòng)裝置的預(yù)加料器和強(qiáng)制喂料螺旋加料斗組合在一起，以保證脫氣和喂料的連續(xù)性、充分性與均勻性)，再由喂料系統(tǒng)將氧化釩強(qiáng)制送入軋片機(jī)與碎整粒系統(tǒng)，在施壓強(qiáng)度為70 llON/cm2的
5條件下完成造粒過(guò)程，得到的產(chǎn)品粒度為0. 3 10mm、密度(堆比重)為1. 89g/cm3。
權(quán)利要求
1.一種高密度粉狀氧化釩的物理制備方法，其特征在于，將常規(guī)的粉狀氧化釩， 在-20 120°C溫度條件下，混合加入重量比千分之一的粉劑非離子表面活性劑，用以提高造粒的密度和穩(wěn)定性，增強(qiáng)排氣效果；然后直接通過(guò)機(jī)械加壓，經(jīng)干法軋片、造粒，制造出粒度0. 3-10mm的氧化釩顆粒；在軋片、造粒過(guò)程中，對(duì)粉狀氧化釩的機(jī)械施壓強(qiáng)度為10 125N/ cm2,氧化釩造粒加工后的(堆比重)密度，從常規(guī)的0. 6 1. 2g/cm3提高到1. 4 2. lg/cm3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之高密度粉狀氧化釩的物理制備方法，其特征在于，所說(shuō)的粉劑非離子表面活性劑為壬基酚系P0-10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述之高密度粉狀氧化釩的物理制備方法，其特征在于，干法軋片、造粒，采用的機(jī)械設(shè)備為干法輥壓造粒機(jī)組完成，由喂料機(jī)、軋片機(jī)、碎整粒機(jī)、振動(dòng)篩組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述之高密度粉狀氧化釩的物理制備方法，其特征在于，具體工藝步驟為首先原始粉狀氧化釩物料由喂料機(jī)料斗經(jīng)加料器定量、均勻地加入軋片機(jī)主料斗內(nèi)， 使軋片機(jī)主料斗內(nèi)保持較恒定的料位；然后由主料斗內(nèi)置的縱向錐螺旋將氧化釩進(jìn)行預(yù)壓縮并輸送至兩只軋輥的弧形槽口 ；兩只軋輥表面均勻分布形狀相同的弧槽或波浪槽，通過(guò)液壓、嚙合傳動(dòng)，使兩只軋輥形成并保持等速、反向旋轉(zhuǎn)，將輸送至槽口的物料帶入槽內(nèi)并強(qiáng)制壓縮、成形，成型后的氧化釩料片轉(zhuǎn)出受壓區(qū)后在其彈力及重力作用下，從槽內(nèi)脫落， 落入下方的碎整粒機(jī)被多齒旋轉(zhuǎn)刀片與梳齒板破碎成粒粉；整粒后的氧化釩粒粉落入下方的振動(dòng)篩內(nèi)，篩選分級(jí)，由篩網(wǎng)規(guī)格的選擇控制氧化釩造粒成品的粒度，篩上的顆粒就是成品高密度氧化釩，而篩下粉末用輸送設(shè)備送回料倉(cāng)，再次造粒。
全文摘要
一種高密度粉狀氧化釩的物理制備方法，制備出的高密度(堆比重)氧化釩，作為添加劑或主要原料進(jìn)行含釩合金冶煉和制備金屬釩。將常規(guī)的粉狀氧化釩在-20～120℃溫度下，混合加入重量比千分之一的粉劑非離子表面活性劑，以提高造粒的密度和穩(wěn)定性，增強(qiáng)排氣效果；然后直接通過(guò)機(jī)械加壓，經(jīng)干法軋片、造粒，制造出粒度0.3--10mm的氧化釩顆粒；在軋片、造粒過(guò)程中，對(duì)粉狀氧化釩的機(jī)械施壓強(qiáng)度為10～125N/cm2，氧化釩造粒加工后的(堆比重)密度，從常規(guī)的0.6～1.2g/cm3提高到1.4～2.1g/cm3。高密度氧化釩以較好的抗擊氣流作用和較好的爐料接觸反應(yīng)性能，從而減少氧化釩的氣化、飛揚(yáng)損失，提高冶煉效率，在制備氮化釩的生產(chǎn)中，使用高密度氧化釩可明顯提高氮化釩產(chǎn)品密度及反應(yīng)效率；其密度遠(yuǎn)高于化學(xué)方法生產(chǎn)氧化釩產(chǎn)品的密度。
文檔編號(hào)C01G31/02GK102372304SQ201010255919
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月18日
發(fā)明者石立新, 陳東輝 申請(qǐng)人:河北鋼鐵股份有限公司承德分公司