一种从钒合金中制备金属钒的装置及方法与流程

技术特征：
1.一种从钒合金中制备金属钒的装置，所述装置用于钒合金与氯气反应制备氯化钒以及氯化钒电解制备金属钒，其特征在于，所述装置包括：加热炉，包括炉体和炉盖，所述炉盖上设有与所述炉体连通的第一通孔；第一反应器和第二反应器，其中，所述第二反应器适于设置在所述第一反应器内，当所述第二反应器设置在所述第一反应器内时、所述第二反应器与所述第一反应器之间留有用于容纳反应物料的间隔，所述第二反应器底部设置有第二通孔；以及耐高温管件和阴极棒，适于穿过所述第一通孔，且所述耐高温管件还适于穿过所述第二通孔；当钒合金与氯气反应制备氯化钒时，所述第一反应器和所述第二反应器置于所述炉体内、在所述第一反应器和所述第二反应器的间隔装入钒合金颗粒和氯化物并加热熔融，所述耐高温管件穿过所述第一通孔和所述第二通孔，通过所述耐高温管件向熔融的反应物内通入氯气，反应生成含有氯化钒的熔融混合物；当氯化钒电解制备金属钒时，所述阴极棒穿过所述第一通孔并插入至所述熔融混合物，在阴极棒连接电源负极、所述第一反应器连接电源正极电解氯化钒，通过电解工艺在所述阴极棒上得金属钒。2.如权利要求1所述的从钒合金中制备金属钒的装置，其特征在于，所述第二反应器底部的第二通孔直径与所述耐高温管件的外径相同，所述第二通孔的直径大小为3～6cm。3.如权利要求1所述的从钒合金中制备金属钒的装置，其特征在于，所述第一反应器为石墨坩埚，所述第二反应器为刚玉坩埚，所述耐高温管件为刚玉管；环绕所述第一反应器的内壁架设有支撑环，所述第二反应器限位在所述支撑环上、与所述第一反应器的内壁及底部形成预设的间隔。4.如权利要求1所述的从钒合金中制备金属钒的装置，其特征在于，所述第一反应器与内部的所述第二反应器的侧壁间距控制在2～5cm，底部间距为1～3cm。5.如权利要求1所述的从钒合金中制备金属钒的装置，其特征在于，所述装置还包括绝缘密封件，所述绝缘密封件套装在所述耐高温管件或阴极棒上、用于所述耐高温管件或阴极棒与所述炉盖之间的密封。6.一种从钒合金中制备金属钒的方法，用权利要求1～5任一项所述的装置进行制备，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、在所述第一反应器和所述第二反应器之间的间隔加入钒合金颗粒和氯化物，加热熔融得到第一混合物，其中，所述钒合金颗粒的用量为使其能够浸于所述第一混合物中；步骤二、通过穿过所述第一通孔和第二通孔的所述耐高温管件向所述第一混合物中通入氯气，得到第二混合物，所述第二混合物中含有氯化钒；步骤三、抽出所述耐高温管件，将所述阴极棒穿过所述第二通孔插入所述第二反应器内，并使所述阴极棒底部插入流至所述第二反应器内部的第二混合物中，将所述阴极棒连接电源负极、所述第一反应器连接电源正极进行电解，在所述阴极棒上得到金属钒。7.如权利要求6所述的从钒合金中制备金属钒的方法，其特征在于，步骤一中，所述钒合金颗粒中钒含量≥90％，所述钒合金颗粒的粒径为0.3～1.5cm。8.如权利要求6所述的从钒合金中制备金属钒的方法，其特征在于，步骤一中，所述氯
化物为氯化锂、氯化钙、氯化钠或氯化钾中的至少一种。9.如权利要求6所述的从钒合金中制备金属钒的方法，其特征在于，步骤二中，通入氯气的压力为0.12～0.25mpa。10.如权利要求6所述的从钒合金中制备金属钒的方法，其特征在于，步骤三中，所述阴极棒底部与所述第二反应器的第二通孔距离2～3cm；和/或所述电解的电压为0.6～1.5v。

技术总结
本发明涉及有色金属冶炼领域，尤其涉及一种从钒合金中制备金属钒的装置及方法，在从钒合金中制备钒的过程中，第二反应器与第一反应器之间的间隔用于容纳钒合金与熔融状态的氯化物；刚玉管通过第一通孔和第二通孔贯穿炉盖和第二反应器，氯气经由刚玉管通入第二反应器与第一反应器之间的物料中，即可使两个反应池之间物料在反应过程中保持流化状态，从而使钒合金的氯化率以及制备得到的氯化钒的含量得到明显提升。在第二反应器在电解过程中，不仅能够防止第一反应器与阴极棒即阴阳极直接接触，避免电解失败，起到保护阴极棒的作用，而且仅允许电解离子通过第二通孔迁移至阴极上沉积产物，减少其他杂质接触阴极，显著降低了阴极杂质的含量。极杂质的含量。极杂质的含量。


技术研发人员：张苏新 李兰杰 李九江 张娜 王海龙 刘倩倩 杨丽丽
受保护的技术使用者：河钢股份有限公司承德分公司 河北燕山钒钛产业技术研究有限公司
技术研发日：2022.01.18
技术公布日：2022/5/25