Hauptausrüstung für die Herstellung von Ferrovanadium: Elektrolichtbogenofen.
Verfahren zur Herstellung von Ferrovanadium: Silikothermische Reduktion.
Die chemische Reaktion im Elektrolichtbogenofen ist:
2/5V2O5(l)+Si=4/5V+SiO2 (Si)=-326840+46.89T (J/mol)
V2O5(l)+Si=V2O3+SiO2 (Si)=-1150300+259.57T (J/mol)
2V2O3+3Si=4V+3SiO2 (Si)=-103866.7+17.17T (J/mol)
2VO+Si=2V+SiO2 (Si)=-56400+15.44T (J/mol)
Die Änderung der freien Energie des niedervalenten Vanadiumoxids, das mit Silizium bei hohen Temperaturen reduziert wird, ist positiv, wenn das Silizium thermisch reduziert wird, was darauf hinweist, dass die Reduktion des niedervalenten Vanadiumoxids mit Silizium in einem sauren Medium nicht möglich ist . Bei der Reduktion von Vanadiumoxiden mit Silizium läuft die Reaktion aufgrund unzureichender Wärme langsam und unvollständig ab und es muss eine externe Wärmequelle hinzugefügt werden, um die Reaktion zu beschleunigen. Die allgemeine silikothermische Methode zum Schmelzen von Ferrovanadium umfasst das Schmelzen von V2O5-Gussblechen zu Ferrovanadium mit Ferrosilicium in einem elektrischen Lichtbogenofen aus Ferrolegierung.
Darüber hinaus reagieren diese Oxide mit Siliciumdioxid unter Bildung von Vanadiumsilikat, und Vanadium lässt sich schwieriger aus Vanadiumsilikat reduzieren. Daher wurde der Ofen aus folgenden Gründen mit Kalk beschickt:
① Es reagiert mit Siliziumdioxid, sodass SiO2 und CaO stabiles Calciumsilikat erzeugen, um die Bildung von Vanadiumsilikat zu verhindern.
② Reduzieren Sie den Schmelzpunkt und die Viskosität der Schlacke, verbessern Sie die Leistung der Schlacke und stärken Sie die Schmelzbedingungen.
③In Gegenwart von Calciumoxid wird die Alkalität der Schlacke erhöht und die thermodynamischen Bedingungen der Reduktion verbessert, wodurch die thermische Reaktion wahrscheinlicher wird. Die Reaktion ist:
2/5V2O5(l)+Si+CaO=4/5V+CaO.SiO2 (Si)=-419340+49.398T (J/mol)
2/5V2O5(l)+Si+2CaO=4/5V+2CaO SiO2 (Si)=-445640+35.588T (J/mol)
2/3V2O3+Si+2CaO=4/3V+2CaO-SiO2 (Si)=-341466.67-5.43T (J/mol )
Die Fähigkeit von Silizium, niedervalente Vanadiumoxide zu reduzieren, ist bei hohen Temperaturen nicht so gut wie die von Kohlenstoff. Um die Zugabe von Kohlenstoff zu vermeiden, wird in den frühen Stufen der Reduktion Silizium als Reduktionsmittel und in den späteren Produktionsstufen Aluminium verwendet.
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