4.5.6. Виробництво ферованадію
Ферованадій переважно застосовують під час виплавки хромованадієвих конструкційних і швидкорізальних сталей, а також жароміцних сплавів. Він зміцнює конструкційну сталь навіть за наявності невеликих його кількостей — 0,04—0,08 %. Основні вимоги до хімічного складу ферованадію, %:
Марка V Mn Si C
ФВд75У0,1 70—80 0,4 < 0,8 0,1
ФВд50У0,5 40—60 4,0 < 2,0 0,5
ФВд40У1 35—48 6,0 < 2,0 1,0
Сировиною для отримання ванадію є
залізні руди, що містять 0,3—0,5 % ванадію
у вигляді оксиду ванадію (III)
У деяких випадках трапляються залізні
руди, в яких вміст ванадію більший.
Із руди спочатку отримують оксид
ванадію (V)
який потім відновлюють в електропечах
за допомогою силіцію або алюмінію. За
наявності руди із високим вмістом
ванадію для отримання оксиду ванадію (V)
відразу можна застосувати гідрометалургійний
спосіб, тобто проплавити руду з лужними
добавками і потім провести вилужування
спеку.
За незначного вмісту ванадію в рудах застосовують пірометалургійний спосіб вилучення ванадію, тобто комбінацію піро- і гідрометалургійних процесів. Розглянемо основні стадії цієї технології.
1. Збагачення і підготовка руди до плавки.
У разі переробки титаномагнетитових
руд, крім залізо-ванадієвого концентрату,
іноді отримують титановий концентрат,
що містить 40—45 %
який використовують для виробництва
феротитану. Залізо-ванадієвий концентрат
піддають агломерації або кускуванню.
2. Виплавка чавуну з агломерату або окатків залізо-ванадієвого концентрату, що містять 0,4—0,8 % ванадію. При цьому відновлюється 80—90 % ванадію і одержують чавун, що містить 0,4—0,6 % ванадію.
3. Окиснення ванадію чавуну в конвертері
з виділенням ванадієвого шлаку, що
містить 7—10 % ванадію у вигляді FеО
Напівпродукт після зливання ванадієвого
шлаку переробляють на сталь, а шлак
спрямовують для проведення гідрометалургії.
Вилучення ванадію з чавуну становить
близько 90 %.
4. Вилучення оксидів ванадію з конвертерного шлаку можна проводити кількома способами:
а) шлак змішують із содою
або сильвінітом
і проводять окисне відпалювання в
трубчастих обертових печах за температури
800—850 °С. При цьому утворюються ванадати
натрію
що розчиняються у воді;
б) шлак після відпалювання вилуговують
водою, а потім 60 %-м розчином
На фільтрах виділяється ванадієвий
фільтрат, в якому концентрація ванадію
досягає до 25—30 г/л;
в) осад просушують і сплавляють у
полуменевій печі за температури 750 °С,
після чого отримують технічний оксид
ванадію (V)
із вмістом 80—90 %
г) із технічного оксиду ванадію (V)
в електропечі виплавляють ферованадій.
Процес проводять у дві стадії: спочатку
відновлюють частину оксиду ванадію (V)
надлишком феросиліцію з додаванням
алюмінію, отримують сплав, що містить
21—23 % силіцію й відвальний шлак, в якому
ванадію менше ніж 0,35 %. Потім отриманий
сплав рафінують від силіцію іншою
частиною оксиду ванадію (V),
отримуючи ферованадій (45—50 % V; близько
1,5 % Si та шлак (10—15 %
),
який використовують на першій стадії.
Для виробництва 1 т 40 %-го ферованадію
витрачається така кількість матеріалів,
кг: плавленого оксиду ванадію (V)
(85 %
)
— 835, феросиліцію 75 %-й — 425, вторинного
алюмінію — 75, вапна — 1350, залізної обрізі
— 157, графітованих електродів — 26,
електроенергії, кВт-год — 1350.
Вилучення ванадію у процесі отримання ферованадію становить 98,5 %, а наскрізного вилучення на всіх стадіях технології від руди до ферованадію — 60—65 %.