Como fazer Ferro Vanádio 80: etapas de produção aluminotérmica

O que é Ferro Vanádio 80

Ferro vanádio 80, também escrito FeV 80, é uma liga mestre de ferro-vanádio com teor mínimo de vanádio de 80% e equilíbrio de ferro com silício, alumínio e carbono controlados. Ele está no topo da faixa comercial do ferrovanádio, acima do FeV 50, e é comprado quando o valor do vanádio contido por tonelada de frete é importante e quando o ferro transportador adicionado ao calor deve ser mantido baixo. As classes e sua química são especificadas internacionalmente de acordo com ASTM A1023/A1023M, e a mesma família de produtos é produzida sob GB/T 4139 para padrões nacionais chineses. A produção é um processo de redução metalúrgica e quase toda ela se baseia na redução do pentóxido de vanádio com alumínio.

Etapa 1: Seleção e preparação de matéria-prima

Quatro entradas decidem o resultado da bateria. Flocos de pentóxido de vanádio, normalmente 98% V2O5, são a fonte de vanádio; com 98% de pureza, carrega cerca de 56,0% de vanádio em massa. O grânulo de alumínio é o redutor primário e é peneirado em um tamanho controlado para que se dissolva na reação na taxa certa. O ferro, na forma de sucata de aço limpa ou aparas de ferro, é adicionado como o transportador que define a proporção final de vanádio-para{9}}ferro da liga. Cal ou outro fluxo é carregado para controlar a fluidez e basicidade da escória, porque uma escória fina e fluida se separa da poça de metal muito melhor do que uma viscosa. As matérias-primas são secas antes do carregamento; a umidade no óxido ou no alumínio produz hidrogênio e vapor, o que causa respingos e queima as unidades metálicas.

Etapa 2: cálculo de cobrança

A reação central é uma redução de termite:

3 V2O5 + 10 Al=6 V + 5 Al2O3.

A exigência estequiométrica de alumínio segue diretamente dessa equação, e a planta então adiciona um pequeno excesso para completar a reação e compensar as perdas por oxidação. A sucata de ferro e a cal são calculadas em relação à composição alvo da liga, e toda a carga é balanceada para que a reação produza calor suficiente para fundir a liga e a escória sem energia externa. Se a carga for muito pobre em redutor, o vanádio se reporta à escória como óxido não reduzido e a recuperação diminui. Se for muito rico, o alumínio residual na liga ultrapassa o limite estabelecido pela especificação.

Etapa 3: Carregamento, Ignição e Redução

Óxido, alumínio, ferro e fluxo preparados são misturados e carregados em um recipiente de reação-refratário, uma concha de torneira em muitas lojas e um recipiente-resfriado a água onde a alta pureza é importante. A carga é acesa na parte superior, geralmente com uma mistura de ignição. Uma vez iniciada, a reação é fortemente exotérmica e auto{4}}propagada, e a temperatura sobe muito acima do ponto de fusão da liga, de modo que o metal e a escória rica-em alumina se separam por densidade enquanto ambos são líquidos. O operador controla a queima pela profundidade da carga e pela taxa de adição da mistura restante; o sinal visível de uma redução saudável é uma frente de reação silenciosa e de avanço uniforme, em vez de uma erupção violenta.

Etapa 4: Resfriamento, rosqueamento e preparação de tamanho

A liga é resfriada no recipiente ou em um poço de resfriamento e depois quebrada. A britagem produz o granulado padrão de 10-50 mm para adição em panela aberta e material triturado de 3-10 mm ou classes mais finas para arame tubular e metalurgia do pó. A escória é separada, peneirada e vendida como subproduto rico em alumina ou processada posteriormente para recuperar vanádio residual.

Etapa 5: Controle de Qualidade e Certificação

Cada lote é amostrado após triagem e analisado para vanádio, silício, alumínio, carbono, fósforo e enxofre. O vanádio é determinado por titulação, com práticas de análise consistentes com ASTM A751, e determinações de verificação por ICP-OES são usadas quando um resultado está próximo de um limite de especificação. O certificado de análise está vinculado ao número do lote marcado na embalagem, e a amostra retida é mantida para que uma usina a jusante possa verificar um calor contestado. Juntamente com a química, a fábrica registra a fração granulométrica e o peso do tamanho inferior removido, porque esses dois números determinam se o cliente pode alimentar o material através de um sistema de adição existente.

Perguntas frequentes

Q:De que é feito o ferro vanádio 80?
R: A rota principal utiliza flocos de pentóxido de vanádio, grânulos de alumínio como redutor, sucata de ferro como transportador e cal como fundente. O óxido é reduzido ao metal vanádio, que se liga ao ferro no mesmo recipiente.

Q:Por que é usado alumínio em vez de carbono para reduzir o óxido?
R: A redução aluminotérmica gera calor suficiente para derreter a liga e a escória sem energia externa e evita a absorção de carbono-que uma redução de carbono causaria em uma liga mestre com baixo-carbono.

Q:O que determina a recuperação de vanádio do calor?
R: O saldo de cobrança é o fator principal. O excesso de redutor e uma escória fluida proporcionam a maior recuperação; uma carga pobre deixa vanádio não reduzido na escória, e uma escória viscosa retém gotículas de metal e reduz o rendimento.

Q:O mesmo vaso pode produzir FeV 50?
R: Sim. O processo é o mesmo; o equilíbrio de carga é ajustado com mais transportador de ferro para atingir um teor mínimo de vanádio de 50% em vez de 80%, e a liga resultante é correspondentemente mais pesada por unidade de vanádio.

Q:Como é dimensionada a liga acabada?
R: Após o resfriamento e a quebra, a liga é triturada e peneirada em pedaços de 10-50 mm, material triturado de 3-10 mm e graus mais finos para uso em arame tubular ou pó. Superdimensionados e subdimensionados são reprocessados ​​em vez de misturados em uma remessa.

Q:O que é verificado antes de um lote ser lançado?
R: Química da amostra do lote, fração de tamanho declarada, peso do tamanho menor e vínculo de rastreabilidade entre a amostra, certificado de análise e número do lote na embalagem.