[發明專利]制備金屬釩的方法

無效

• 申請號: 201010540540.0
• 申請日: 2010-11-11
• 公開（公告）號: CN101967567A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 孟偉巍;孫朝暉;鮮勇;陳海軍;劉學文
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司
• 主分類號: C22B34/22
• 分類號: C22B34/22;C22B5/04
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所 51124
• 代理人: 柯海軍;武森濤

技術領域

本發明涉及制備金屬釩的方法，屬于冶金領域。

背景技術

高純金屬釩粉能夠高溫熔煉成純釩型材，可以用作船舶的結構材料和化學容器無縫薄壁管等材料，也可以與其他金屬高溫熔煉成釩基合金，制作超導材料，真空管燈絲等。特別是應用其良好的核物理性能，可用作鈉冷卻快中子反應堆的燃料包裹材料，和用作氣冷快中子反應堆材料。

通常生產高純金屬釩的方法有：熔鹽電解精煉法、熔鹽電脫氧法、真空熔煉法、區域熔煉提純法、碘化物熱分解精煉法、電遷移精煉法和鈣熱法等。

其中，熔鹽電解精煉法為生產高純金屬釩比較常見的方法之一，其方法是利用含釩粗金屬作為可溶性陽極，通過電化學精煉的方法在陰極制取高純度金屬釩。例如：申請號為200810213025.4的專利申請中公開的“生產金屬釩的方法”和申請號為200910176896.8的專利申請中公開的“生產高純金屬釩的方法”就是典型的可溶陽極電解法。該方法可以批量生產塑性金屬釩，并且電解生成的金屬釩純度高，雜質含量較低。但其存在如下缺陷：1、能耗較高，包括進行電解所需要的電能，和維持電解溫度所需要的熱能；2、電流效率比較低，只能維持在60％左右；3、對電解設備要求較高，由于熔鹽電解電流密度較大，熔鹽具有腐蝕性，因此電解反應裝置易腐蝕，所以需要使用特殊合金反應裝置，成本高昂。

熔鹽電脫氧是制備高純金屬釩的新方法，由英國劍橋大學教授Frey等發明(稱FFC法)。該方法是將含釩氧化物(如V₂O₃或V₂O₅)通過壓片處理后作為電解反應陰極，惰性材料(如鉬，鉛等)作為電解反應陽極，在電流通過的條件下，陰極氧化物脫氧后生成純金屬。該方法存在如下缺陷：1、陰極產物脫氧不徹底，脫氧反應只是在氧化物的表面進行；2、所得到的陰極產物，機械性能不好，易碎；3、電解能耗高，對電解設備要求高，產量很少。例如：申請號為200810305842.2中公開的“一種金屬釩的制備方法”屬典型的FFC陰極電解法。

申請號為200910128155.2的專利申請公開了“制取金屬釩的方法”，其采用鋅或鉛作為金屬萃取劑萃取釩鐵合金原料中的釩，并在真空狀態下蒸餾制取金屬釩。但該方法對設備要求高，還可能導致重金屬對環境的污染。

申請號為200910300085.4的專利申請中公開了“制備低含氧金屬釩的方法”，該方法以含氧氫化釩粉或是采用含氧金屬釩粉作為含釩原料，采用鈣熱反應+酸液洗滌法，屬典型的鈣熱法，其成產成本較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種生產成本較低的制備金屬釩的方法。

本發明制備金屬釩的方法包括如下步驟：

a、粗釩的制備：以三氧化二釩和五氧化二釩為原料，以Al粉為還原劑，點火還原制得粗釩和爐渣；其中，三氧化二釩與五氧化二釩的重量配比為1∶1～2，Al粉的用量為原料完全還原為V理論用量(理論用量即為將三氧化二釩和五氧化二釩完全還原為金屬釩所需要的Al粉用量)的0.6～0.9倍；

b、精煉：真空精煉得到金屬釩。

其中，為了提高所制備的金屬釩的純度，上述a步驟中所述的三氧化二釩和五氧化二釩的純度優選≥99.9％，所述Al粉的純度優選≥99.7％。

其中，由于本發明所得的爐渣中含釩量較高，為了充分利用釩資源，避免資源浪費，上述a步驟所得的爐渣可以用作反應爐的爐襯，也可以返回到釩鐵冶煉爐回收其中的釩。

其中，上述a步驟點火還原所用的點火劑可以為常用的點火劑，如：過氧化鋇或鎂帶等，過氧化鋇的純度優選為分析純。

其中，上述a步驟制備粗釩時還加入三氧化二釩和五氧化二釩總重量0.04～0.06％的石灰石，并混勻，然后還原。

進一步的，上述a步驟制備粗釩時優選加入三氧化二釩和五氧化二釩總重量0.05％的石灰石，并混勻，然后還原。

其中，上述b步驟精煉的目的是為了去除氮、氧、氫、鋁等雜質。上述b步驟可以采用常規方法精煉得到金屬釩，為了使制備的金屬釩的純度更高，優選采用如下條件進行精煉：真空精煉的真空度為0.133～0.255Pa，精煉溫度為1950～2200℃，精煉時間為4～10h。

本發明方法工藝步驟簡單，相比現有方法，其成本更低，完全符合工業大生產的要求，所得產品金屬釩的純度能夠達到99.5％以上。本發明方法為高純度金屬釩的制備提供了一種新的途徑，具有廣闊的應用前景。

具體實施方式

本發明制備金屬釩的方法包括如下步驟：