Come produrre il Ferro Vanadio 80: Fasi di produzione alluminotermica
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Cos'è il Ferro Vanadio 80
Il ferro vanadio 80, scritto anche FeV 80, è una lega madre di ferro-vanadio con un contenuto minimo di vanadio dell'80% e un equilibrio di ferro con silicio, alluminio e carbonio controllati. Si trova al vertice della gamma commerciale del ferrovanadio, sopra FeV 50, e viene acquistato quando il valore del vanadio contenuto per tonnellata di carico è importante e quando il ferro vettore aggiunto al calore deve essere mantenuto basso. I gradi e la relativa chimica sono specificati a livello internazionale rispetto a ASTM A1023/A1023M e la stessa famiglia di prodotti è prodotta secondo GB/T 4139 per gli standard nazionali cinesi. La produzione è un processo di riduzione metallurgica e quasi tutta si basa sulla riduzione del pentossido di vanadio con l'alluminio.
Passaggio 1: selezione e preparazione delle materie prime
Quattro input decidono l'esito della manche. La fonte di vanadio è il pentossido di vanadio in scaglie, tipicamente al 98% V2O5; con una purezza del 98% trasporta circa il 56,0% di vanadio in massa. Il granulo di alluminio è il riducente primario e viene vagliato a dimensioni controllate in modo che si dissolva nella reazione alla giusta velocità. Il ferro, sotto forma di rottami di acciaio puliti o trucioli di ferro, viene aggiunto come vettore che determina il rapporto finale tra vanadio-e-ferro della lega. La calce o un altro flusso viene caricato per controllare la fluidità e la basicità delle scorie, poiché una scoria sottile e fluida si separa dal pool di metallo molto meglio di una scoria viscosa. Le materie prime vengono essiccate prima della carica; l'umidità nell'ossido o nell'alluminio produce idrogeno e vapore, che provocano spruzzi e bruciano le unità metalliche.
Passaggio 2: calcolo dell'addebito
La reazione principale è una riduzione della termite:
3 V2O5 + 10 Al=6 V + 5 Al2O3.
Il fabbisogno stechiometrico di alluminio deriva direttamente da questa equazione e l'impianto aggiunge quindi un piccolo eccesso per portare la reazione al completamento e per compensare le perdite di ossidazione. I rottami di ferro e la calce vengono calcolati rispetto alla composizione della lega target e l'intera carica è bilanciata in modo che la reazione produca calore sufficiente per fondere sia la lega che le scorie senza energia esterna. Se la carica è troppo povera di riducente, il vanadio si presenta alle scorie come ossido non ridotto e il recupero diminuisce. Se è troppo ricco, l'alluminio residuo nella lega supera il limite fissato dalla specifica.
Fase 3: carica, accensione e riduzione
L'ossido preparato, l'alluminio, il ferro e il flusso vengono miscelati e caricati in un recipiente di reazione rivestito in refrattario-, un mestolo in molti negozi e un recipiente-raffreddato ad acqua dove è importante l'elevata purezza. La carica viene accesa nella parte superiore, solitamente con una miscela di accensione. Una volta iniziata, la reazione è fortemente esotermica e auto-propagante, e la temperatura sale molto al di sopra del punto di fusione della lega, quindi il metallo e le scorie ricche di allumina-si separano per densità mentre entrambi sono liquidi. L'operatore controlla la combustione in base alla profondità di carica e alla quantità di aggiunta della miscela rimanente; il segno visibile di una sana riduzione è un fronte di reazione silenzioso e uniforme, piuttosto che un’esplosione violenta.
Fase 4: Raffreddamento, maschiatura e preparazione delle dimensioni
| Palcoscenico | Punto di controllo principale | Motivo per cui è importante |
|---|---|---|
| Essiccazione delle materie prime | Contenuto di umidità mantenuto basso | Previene le esplosioni di vapore e la perdita di metallo |
| Miscelazione della carica | Uniformità di ossido e alluminio | Reazione uniforme, ripresa prevedibile |
| Accensione e combustione | Profondità di carica e velocità di aggiunta | Riduzione completa, separazione pulita delle scorie-metalli |
| Raffreddamento | Controllato, senza spegnimento in acqua | Evita perdite dovute a cracking e ri-ossidazione |
| Frantumazione e vagliatura | Frazioni in grumi e frantumate | Corrisponde al metodo di aggiunta del mestolo |
| Campionamento | Campione rappresentativo del lotto | Chimica certificata secondo le specifiche |
La lega viene raffreddata nel recipiente o in una fossa di raffreddamento e poi scomposta. La frantumazione produce pezzi standard da 10-50 mm per l'aggiunta in siviera aperta e materiale frantumato da 3-10 mm o qualità più fini per filo animato e metallurgia delle polveri. Le scorie vengono separate, vagliate e vendute come sottoprodotto ricco di allumina o ulteriormente lavorate per recuperare il vanadio residuo.
Fase 5: Controllo Qualità e Certificazione
Ogni lotto viene campionato dopo lo screening e analizzato per vanadio, silicio, alluminio, carbonio, fosforo e zolfo. Il vanadio viene determinato mediante titolazione, con pratiche di analisi conformi a ASTM A751, e le determinazioni di controllo mediante ICP-OES vengono utilizzate quando un risultato è vicino a un limite di specifica. Il certificato di analisi è legato al numero di lotto riportato sulla confezione e il campione trattenuto viene conservato in modo che un mulino a valle possa verificare un calore contestato. Oltre alla chimica, l'impianto registra la frazione dimensionale e il peso del sottodimensionato rimosso, perché questi due numeri determinano se il cliente può alimentare il materiale attraverso un sistema di aggiunta esistente.
Domande frequenti
Q:Di cosa è fatto il ferro vanadio 80?
R: Il percorso principale utilizza scaglie di pentossido di vanadio, granuli di alluminio come riducente, rottami di ferro come vettore e calce come flusso. L'ossido viene ridotto al vanadio metallico, che si lega con il ferro nello stesso recipiente.
Q:Perché viene utilizzato l'alluminio al posto del carbonio per ridurre l'ossido?
R: La riduzione alluminotermica genera calore sufficiente per fondere la lega e le scorie senza energia esterna ed evita la raccolta-di carbonio che una riduzione di carbonio causerebbe in una lega madre a basso-carbonio.
Q:Cosa determina il recupero del calore del vanadio?
R: Il saldo della carica è il fattore principale. Un eccesso di riducente e una scoria fluida danno il massimo recupero; una carica magra lascia vanadio non ridotto nelle scorie e una scoria viscosa intrappola le goccioline metalliche e riduce la resa.
Q:Lo stesso recipiente può produrre FeV 50?
R: Sì. Il processo è lo stesso; il bilancio di carica viene regolato con più vettore di ferro per raggiungere un contenuto minimo di vanadio del 50% anziché dell'80% e la lega risultante è corrispondentemente più pesante per unità di vanadio.
Q:Come viene dimensionata la lega finita?
R: Dopo il raffreddamento e la rottura, la lega viene frantumata e vagliata in pezzi da 10-50 mm, materiale frantumato da 3-10 mm e qualità più fini per l'uso con filo animato o polvere. Fuori misura e sotto misura vengono rielaborati anziché accorpati in una spedizione.
Q:Cosa viene controllato prima che un lotto venga rilasciato?
R: Chimica del campione del lotto, frazione dimensionale dichiarata, peso del sottodimensionato e collegamento di tracciabilità tra il campione, il certificato di analisi e il numero di lotto sulla confezione.
