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金属钒制取和用途

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金属钒制取和用途

发布日期:2021-01-18 作者: 点击:

 通常,金属钒熔点高、硬度大、密度小、具有良好的可塑性和可锻性、化学性质稳定、抗腐蚀性好,不仅能抗海水及氢氟酸以外的非氧化性酸和碱溶液的侵蚀,而且具有一定的耐液态金属(铀)和合金(钠、铅一秘)腐蚀的能力,不仅适宜作钠冷却快中子反应堆的燃料包套材料,也适宜作气冷快中子反应堆材料,是世界上具有重要战略意义的稀有金属。

目前,生产金属钒的方法主要有:真空碳热还原法、钙热还原法、分步还原法和铝热还原法等。提纯金属钒的方法主要有:电子束熔炼法、熔融盐电解精炼、高真空区域熔炼、碘化物的热离解和电子迁移提纯等。

其中,采用真空碳热还原法制备的金属钒含有较多的间隙杂质,特别是里面由于存在较多的碳和氧而显得脆硬,不适宜加工。钙热还原法的成本较高,难以产业化。而熔盐电解精炼法作为提纯金属钒的常用方法之一,通过电化学精炼的方法在阴极制取高纯度金属钒,所用的原料必 须为金属粗钒。

金属钒制取用金属或碳将钒氧化物复原成金属钒的进程,为钒冶金流程的重要组成部分。首要有钙热复原、真空碳热复原、氯化物镁热复原和铝热复原四种办法。

 钙热复原一种工业规划出产金属钒的办法。以V2O5或V2O3为质料,屑为复原剂。钙用量为理论量的60%。钙屑和V2O5或V2O3混合后,参加到放置在用惰性气体清洗过的钢质反响罐的氧化镁坩埚(朴昌林)中,再加碘(也可用硫)作发热剂,碘参加量按生成1mol钒增加0.2mol碘计量,充氩气密封后,用高频感应器加热,温度达973K时便开端反响:V2O5+5Ca≈ 2V+5CaO+1620.07kJ V2O3+3Ca≈ 2V+3CaO+683.24kJ因系放热反响,反响开端后便中止加热。中止加热后温度会主动上升到2173K。生成的塑性金属钒块或钒粒用水洗去附着物,钒收率约74%。若在炉料中加铝时,钒收率可提高到82%~97.5%,但因钒含铝高而变脆。真空碳热复原将V2O5粉与高纯碳粉混合均匀,加10%樟脑溶液或酒精,压块后放入真空碳阻炉或感应炉内。炉内真空压力到6.66×10-1Pa后,升温至1573K,保温2h。冷却后将反响产品破碎。依据一次复原产品的组分再配入适量碳化钒或氧化钒进行二次复原。二次复原炉内的真空压力为2.66×10-2Pa,温度控制在1973~2023K之间,并保温一段时间。

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真空碳复原法所得金属钒的成分(质量分数m/%)为:钒99.5,氧0.05,氮0.01,碳0.1。 钒收率可达98%~99%。 镁热复原金属镁的纯度高,报价比钙低,反响生成的氯化镁比氯化钙易挥发,所以用镁复原比用钙复原更为合理。南阳冶钒设备小编讲述其复原进程如下:

(1)用含钒80%的钒铁氯化制取粗;

(2)用蒸馏法脱除粗四氧化钒中的;

(3)在圆柱形镁回流器中将转化为VCl3;

(4)用蒸馏法去除VCl3中的VOC13;

(5)将冷却后的破碎后放置在复原反响罐中,在氩气维护下参加镁将VCl3复原成金属钒;

(6)用真空蒸馏法除掉金属钒中的镁和氯化镁;

(7)用水洗去金属钒中残留的氯化镁,枯燥后取得产品钒粉。复原作业在软钢坩埚中进行。软钢坩埚放在软钢罐内,用煤气加热。先将酸洗后的镁锭参加坩埚,再参加3倍于镁锭量的。复原温度控制在1023~1073K。依据温度指示器判别反响的快慢,如反响缓慢则补加镁,保温约7h后冷却到室温。每批可出产18~20kg金属钒。然后取出坩埚放在蒸馏炉中缓慢加热至573K温度,并在573K下保温。当指示压力达0.1333~0.6666Pa时再升温到1173~1223K保温8h,快速冷却到室温,所得海绵钒的纯度为99.5%~99.6%,钒收率为96%。铝热复原法德国选用铝热复原法出产粗金属钒。这种办法是将五氧化二钒和纯铝放在反响弹进行反响,生成钒铝合金。钒合金在2063K的高温文真空中脱铝,可制得含钒94%~97%的粗金属钒。金属钒用处:用处:首要用于制造合金钢和有色金属合金,还用于制造电子工业中的电子管阴极、栅极、射线靶及吸气剂、电极管的荧光体等,或许用作钛基合金的增加元素和高强度耐热特种合金的增加元素。可制造高速增殖堆、核燃料包套。


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