碳化钒合金生产(钒渣五氧化二钒三氧化二钒金属钒钒铁钒铝合金碳氮化钒钒电池)

1、碳化钒合金生产（钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池）原创 邹建新 崔旭梅 李俊翰 教授等 国内外碳化钒的制取方法主要有如下几种：（1） 原料用V2O3及铁粉和铁磷,还原剂为碳粉，采用高温真空法生产碳化钒，通氩气或在真空炉内冷却；（2）原料为V2O5，在回转窑内还原生成VCxOy，再采用高温真空法生产碳化钒，通惰性气体冷却；（3）原料用V2O3或V2O5，还原剂用碳黑，在坩埚（或小回转窑）内，通氩气或其它惰性气体，高温下制取碳化钒。（4）用碳(木炭，煤焦或电极)高温还原V2O5制取碳化钒。（5）原料为V2O3，采用氮等离子流中用丙烷还原的方法制得碳化钒。（6）

2、国内，北京科技大学研究过用V2O5和活性炭在高温真空钼丝炉内生产碳化钒；锦州铁合金厂也曾采用真空法试制碳化钒；攀钢用多钒酸铵和碳粉为原料，在自制的竖炉内研制过碳化钒。工业上生产碳化钒的整体情况如下：（1）生产碳化钒的原料：V2O3或V2O5或多钒酸铵。（2）生产碳化钒的辅料：还原剂（碳粉、碳黑、木炭、煤焦、丙烷、天然气）。（3）最终产品：钒合金添加剂-粉状碳化钒。（4）生产碳化钒的主体设备：回转窑、坩埚、真空炉。（5）生产碳化钒的工艺：真空还原法。1 碳化钒的制备原理钒与碳生成VC和V2C两种化合物。其产品性质如表5.7.11 所示。表5.7.11 VC与V2C两种化合物的性质化合物颜色晶格结

3、构晶格参数/nm熔点/密度/gcm-3VC暗黑色面心立方a=0.418283026485.649V2C暗黑色密排六方a=0.2902，c=0.457722005.665（1）用V2O3制取VCV2O3+5C=2VC+3CO = 655500-475.68T=0时，开始反应温度T=1378K=1105将CO计入，则 =655500+(57.428lgpCO-475.68)T。按上式计算得到的PCO与开始反应的温度关系列于表5.7.12中。表5.7.12 用V2O3制取VC的pCO与温度关系pCO开始反应温度pCO开始反应温度AtmPaKAtmPaK11001.01310513781105110-

4、31.0131021012739110-11.0131041230957110-41.013101929656110-21.0131031110837110-51.013100859586（2）用V2O3制取V2CV2O3+4C=V2C+3CO = 713300-491.49T=0时，开始反应温度T=1451K=1178将CO计入，则 =713300 +(57.428lg pCO -491.49)T。依据上式计算出开始反应温度与pCO的关系列于表5.7.13 中，可以看出，提高真空度有利于V2O3的还原。表5.7.13 用V2O3制取V2C的开始反应温度与PCO的关系pCO开始反应温度pCO开

5、始反应温度AtmPaKAtmPaK11001.01310514511178110-31.0131021075802110-11.01310412991026110-41.013101989716110-21.0131031176903110-51.0131009166432 碳化钒的工业生产生产碳化钒的厂家很少，国外主要有南非的瓦米特克（Vametco）矿物公司和奥地利的特雷巴赫公司，国内主要有湖南三七冶金材料有限公司、株洲三立硬质合金有限公司。（1）南非瓦米特克（Vametco）矿物公司生产氮化钒生产方法：用天然气于600下，回转窑内还原V2O5为V2O4；然后在另一窑内用天然气将V2O4于

6、1000下还原为VCxOy化合物；配加焦碳或石墨，压块；在真空炉内加热至1000得到碳化钒（Carvan）。其化学成分见表5.7.14 所示。表5.7.14 美国生产的碳化钒成分（%）名称VCAlSiPSMnCARVAN82-8610.5-14.50.10.10.050.10.05（2）湖南三七冶金材料有限公司湖南三七冶金材料有限公司是一家致力于金属碳化物、氮化物、特种铁合金、中间合金产品及其高、精、尖技术的新产品研发、生产及应用的企业，公司产品已广泛应用于硬质合金、特种钢材、汽车、船舶、石油化工、国防军工等高新技术领域，在行业内具有较高的知名度。该公司生产的碳化钒主要情况如表5.7.15所示

7、。表5.7.15 湖南三七冶金材料有限公司生产碳化钒成分（%）牌号VC-1VC-2VC-3VC-1VC-2VC-3技术指标Ct17.717.717.7Si0.020.020.02Cf0.30.40.5W0.050.10.1O0.50.50.8N0.050.050.05Fe0.050.10.1Na0.020.010.01Ti0.010.010.01（3）株洲三立硬质合金有限公司 株洲三立硬质合金新材料有限公司是一家专业生产金属碳化物以及金属碳化物固溶体粉末的企业，是硬质合金及原料生产基地。公司主要产品为硬面材料，包括碳化铬，碳化钒，碳化钛，碳化钽，碳化铌，碳化钼，复式碳化物，钼粉，表面喷涂硬质合

8、金粉等。该公司生产的碳化钒主要情况如表5.7.16所示。表5.7.16 株洲三立硬质合金有限公司生产碳化钒成分（%）牌号FVC-01FVC-1FVC-2主要成分（%）Ct17.5-18.017.7-18.516.0-16.9Cf1.51.250.50杂质含量（%）Ca0.050.050.05Fe0.100.150.10N0.300.300.35Na0.010.010.01O1.00.400.35Si0.150.200.20Al0.020.020.02费氏粒度2.0um2.0-4.0um2.0-4.0um用途硬质合金原料添加剂，硬质合金，切削工具，炼钢工业晶体细化剂3 碳化钒合金生产新技术（1）

9、攀枝花学院发明了一种成本很低的生产碳化钒的技术。该技术生产碳化钒的方法包括如下步骤：a、配料：将偏钒酸铵和碳粉混匀；b、压制成型：将a步骤混匀后的偏钒酸铵和碳粉压制成型，得到压块；c、一次碳化：将b步骤所得压块装于开口容器中，然后填充碳粉，半密封容器口；其中，压块所占体积为开口容器容积的3.671.43wt；加热容器，使压块于600650保温180240min，然后于900950保温133222min，冷却；d、二次碳化：将一次碳化后的压块取出，在真空条件下于15001700保温2.53.5h，冷却即得碳化钒。（2）四川大学发明了一种新颖的利用液态烷烃回流包碳制备纳米碳化钒粉体的方法。该方法以

10、水合五氧化二钒为钒源，以液态的烷烃混合物(C11-C16)为碳源，通过控制回流时间与回流温度，经过回流制备得到烷烃碳链包覆五氧化二钒粒子的核壳复合先驱体粉体，然后经过热处理工艺可调控有机碳转变为无机碳的碳量，从而制备出高纯纳米碳化钒粉体。用此法制备的碳化钒粉体，平均粒度为2040nm，平均晶粒度为1020nm。此法工艺简单，成本较低，较一般碳热还原法节约能源，容易实现规模化制备。 （3）山东理工大学发明了一种碳化钒粉体的制备方法，包括配料、混合、固化、制粉、压制成型、烧成、脱碳和制粉，其特征在于：将酚醛树脂与粒度为0.13m的五氧化二钒粉体混合形成泥料，在40100的温度下固化，制粉，压制成块

11、体，然后在13001550的温度惰性或还原性气氛气氛烧制68小时制得碳化钒块体，经脱碳后粉碎制得碳化钒粉体。本发明具有工艺简单，碳化钒粉体纯度高，成本低的特点。（4）四川大学发明了一种纳米级碳化钒粉末的制备方法。其特征是：以粉状钒酸铵、碳质还原剂和微量稀土等催化剂为原料，按一定配比将它们溶于去离子水或蒸馏水中，并搅拌均匀，制得溶液。然后将该溶液加热、干燥，最后得到含有钒源和碳源的前驱体粉末。将前驱体粉末置于高温反应炉中，真空或气氛保护条件下，于800950、3060min条件下碳化得到平均粒径100nm，粒度分布均匀的碳化钒粉末。该方法具有反应温度低、反应时间短、生产成本低、工艺简单等特点，适

12、合工业化生产纳米级碳化钒粉末。（5）河南工业大学发明了一种微波法还原合成纳米碳化钒/铬复合粉末的制备方法，其特征包括以下步骤：a、按重量比取纳米氧化钒5.60g7.35g、纳米氧化铬5.407.10g、碳质还原剂5.40g6.20g，将它们置于球磨机中，以无水乙醇或丙酮作为球磨介质，充分混合后，制得混合料；b、将步骤a所得混合料置于干燥箱中，在100200条件下干燥13h，将干燥后的混合料压制成块体，备用；c、将步骤b所得块体置于微波烧结炉中，在真空、氩气或氢气气氛保护条件下，在7001000、530min的条件下进行碳化还原，制得平均粒径100nm、粒度分布均匀的纳米碳化钒/铬复合粉末。参考文献1 陈厚生. 钒和钒合金M. 化工百科全书. 第4卷. 北京：化学工业出版社, 1993:73922 廖世明, 柏谈论. 国外钒冶金M. 北京：冶金工业出版社, 19853 杨绍利，刘国钦，陈厚生.钒钛材料M. 北京：冶金工业出版社，20074 杨守志编著. 钒冶金M. 北京：冶金工业出版社, 20105 黄道鑫, 陈厚生. 提钒炼钢M. 北京：冶金工业出版社, 20006 陈鉴. 钒及钒冶金M. 攀枝花资