[發(fā)明專利]一種高密度流沙狀釩氧化物、其生產(chǎn)方法及用途

有效

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• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108285172B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋明明;陳彥博;叢林;尚俊龍;王姝婷
• 申請（專利權(quán)）人: 大連博融新材料有限公司
• 主分類號: C01G31/02
• 分類號: C01G31/02;C22C1/02;C22C27/02
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本發(fā)明提供一種高密度流沙狀釩氧化物、其生產(chǎn)方法及用途，高密度流沙狀釩氧化物的生產(chǎn)方法包括以下步驟：步驟1、將釩化合物與還原性物質(zhì)混合；所述還原性物質(zhì)為碳酸銨、碳酸氫銨、草酸銨、偏釩酸銨、多釩酸銨、檸檬酸銨、二氧化硫和硫磺中的一種或多種；步驟2、將步驟1得到的混合物加熱至680?750℃、保溫1?60min，冷卻至室溫獲得高密度流沙狀釩氧化物。本發(fā)明所述高密度流沙狀釩氧化物堆積密度高，能代替片釩用于釩鋁合金的冶煉過程，顯著降低釩鋁合金的雜質(zhì)，降低鋁熱反應(yīng)的鋁消耗量，減少或避免釩進入粉塵，被粉塵帶走。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料技術(shù)，尤其涉及一種高密度流沙狀釩氧化物、其生產(chǎn)方法及用途。

背景技術(shù)

釩鋁合金作為中間合金，可用于鈦合金的冶煉。傳統(tǒng)工業(yè)上用片釩和金屬鋁進行鋁熱反應(yīng)，獲得釩鋁合金。常用的兩種方法包括點燃法和頂部加料法，頂部加料法是在點燃法基礎(chǔ)上，在鋁熱反應(yīng)過程中加入反應(yīng)所需的混合物料，這種方法適合做大尺寸的釩鋁合金錠，產(chǎn)品質(zhì)量均勻。

片釩是一種片狀釩氧化物，其中釩的平均價態(tài)為4.9，是由熔融的五氧化二釩經(jīng)過澆注、冷卻獲得。由于片釩的生產(chǎn)工藝涉及高溫融化五氧化二釩的過程，而五氧化二釩液體具有極強的腐蝕性，因此，片釩的冶煉對設(shè)備要求較高，投資大，而且產(chǎn)品的雜質(zhì)含量高。

在使用片釩進行釩鋁合金生產(chǎn)時，需要首先將片釩破碎至一定尺寸，即便如此，在進行頂部加料反應(yīng)時，由于片釩密度、尺寸過大，反應(yīng)仍不連續(xù)，時有輕微的爆炸聲，反應(yīng)不易控制。

此外，由于片釩中釩的價態(tài)較高，需要較多的鋁進行還原，反應(yīng)放熱巨大，反應(yīng)成本較高。如果使用低價的釩氧化物代替片釩，適當降低其中的釩價態(tài)，就能減少金屬鋁還原劑的用量，同時也降低了反應(yīng)放熱，使鋁熱反應(yīng)變得平穩(wěn)可控。但又不能使用過低釩價態(tài)的釩氧化物進行鋁熱反應(yīng)，因為反應(yīng)放熱太低，釩鋁合金的溶液流動性不足，產(chǎn)品易夾雜，缺陷較多，質(zhì)量低下。

10Al+3V₂O₅＝5Al₂O₃+6V △_fH-3728.5Kj；Ⅰ

8Al+3V₂O₄＝4Al₂O₃+6V △_fH-2421.8Kj；Ⅱ

6Al+3V₂O₃＝3Al₂O₃+6V △_fH-1370.7Kj；Ⅲ

對比反應(yīng)方程式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可見，釩氧化合物中的釩價態(tài)越低，鋁熱反應(yīng)需要的金屬鋁的量就越少，反應(yīng)放熱也越少。

從生產(chǎn)實際中得到的數(shù)據(jù)顯示，在釩價態(tài)介于4-5價時，反應(yīng)放熱量比較合適。

目前釩的氧化物是在一定條件下高溫煅燒偏釩酸銨而獲得，偏釩酸銨在分解過程中釋放氨氣，所得到的釩氧化物為多孔狀態(tài)，堆積密度較低，粉狀五氧化二釩、四氧化二釩的松裝密度為0.5～0.8g/cm³。在鋁熱反應(yīng)過程中，大量的熱量被釋放，釩鋁合金熔融，熱氣夾帶粉塵逸出，尤其在進行鋁熱反應(yīng)頂部加料時，低密度的粉狀釩氧化物被熱氣流裹挾帶入排風收塵系統(tǒng)，是釩損失的主要原因。所以制備一種高堆積密度釩的氧化物成為近年來本領(lǐng)域的研究熱點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對目前釩的氧化物堆積密度較低的問題，提出一種高密度流沙狀釩氧化物的生產(chǎn)方法，采用該方法生產(chǎn)的高密度流沙狀釩氧化物堆積密度高，能代替片釩用于釩鋁合金的冶煉過程，顯著降低釩鋁合金的雜質(zhì)，降低鋁熱反應(yīng)的鋁消耗量，減少或避免釩進入粉塵，被粉塵帶走。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高密度流沙狀釩氧化物的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：