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湿法冶金工艺生产主要经历以下生产阶段:
1、原料预处理;2、固液分离及溶液净化;3、钒溶液沉淀结晶;4、钒酸盐分解、干燥及熔炼。
各操作单元原理及作用简介:
原料预处理工序:
原料预处理工序主要对钒渣以及含钒原料通过高温焙烧或酸、碱溶液浸出等方法处理,使其中的有价元素V完成晶型及结构价态转变,终生成水溶性、碱溶性或酸溶性的钒盐或钒酸盐。典型的方法有:
钠化焙烧提钒:
钒渣(或钒矿)磨细和选去所夹带的金属铁后,配入适当的钠盐附加剂,经过高温焙烧氧化、钠化反应,钒铁尖晶石等不溶性三价钒化合物氧化成并与钠盐反应,生成可熔性钒酸钠。
V2O5+Na2CO3→2NaVO3+CO2工业上这个过程一般在回转窑、多层焙烧炉及平窑等炉窑中完成,焙烧温度在800~900度。
含钒钢的特点及应用
在钢中加入钒,可显著改善钢的性能。实践表明,在结构钢中加入0.1%的钒,可提高强度10~20%,减轻结构重量15~25%,降低成本8~10%。若采用含钒高强度钢时,可减轻金属结构重量40~50%,比普通结构钢的成本低15~30%。
研究表明:钒加入钢中,除固溶强化作用不显著外,在以下几方面显著改善钢的性能。 ① V(CN) 在奥氏体重点溶度积高,钒在低、中、高碳钢中都具有较强的沉淀强化作用。 ② 钒加入到钢中通过阻止加热时奥氏体晶粒的长大、抑制形变奥氏体再结晶、强化γ→α相变细化晶粒作用等途径,达到细化钢的晶粒的作用。 ③ 钒对过冷奥氏体转变具有明显影响,研究表明,与大多数合金元素不同,钒不延迟铁素体转变而推迟贝氏体和珠光体转变。同时,钒提高钢的淬透性的作用,是同样含量的钼对淬透性贡献的二倍。
钒对钢的物理、化学及工艺性能的影响钒对钢的物理、化学及工艺性能的影响
① 在铁镍合金中加入钒,经适当热处理后可提高磁导率。在永磁钢中加入钒,能提高磁矫顽力。
② 加入足够量的钒,将碳固定于钒碳化合物中时,可大大增加钢在高温高压下对氢的稳定性,适用于制造反应釜。不锈耐酸钢中,钒可改善抗晶间腐蚀的性能。
③ 出现钒的氧化物时,对钢的高温性不利。
④ 含钒钢在加工温度较低时可显著增加变形能力。
⑤ 钒可改善钢的焊接性能
钒在钢中的应用
①在普通低合金钢、合金结构钢、l弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、耐热钢、抗氢钢和低温用钢等系列中有广泛的应用。
②钒在地球的储量不高,价格虽较硅、锰、钛、钼略贵,但在钢中的用量一般不大于0.5%(质量分数,除高速工具钢外),故可推广使用。目前钒已成为发展新钢种的常用元素之一。