Equipo principal para la producción de ferrovanadio: horno de arco eléctrico.
Proceso de producción de ferrovanadio: Reducción silicotérmica.
La reacción química en el horno de arco eléctrico es:
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)
El cambio en la energía libre del óxido de vanadio de baja valencia reducido con silicio a altas temperaturas es positivo cuando el silicio se reduce térmicamente, lo que indica que la reducción del óxido de vanadio de baja valencia con silicio en un medio ácido no es posible. . Al reducir los óxidos de vanadio con silicio, la reacción avanza lenta e incompleta debido a la falta de calor, y se debe agregar una fuente de calor externa para acelerar la reacción. El método silicotérmico general de fundición de ferrovanadio implica fundir láminas fundidas de V2O5 en ferrovanadio con ferrosilicio en un horno de arco eléctrico de ferroaleación.
Además, estos óxidos reaccionan con la sílice para producir silicato de vanadio, y el vanadio es más difícil de reducir a partir del silicato de vanadio. Por lo tanto, se cargó el horno con cal, por las siguientes razones:
① reacciona con el dióxido de silicio para que SiO2 y CaO generen silicato de calcio estable, para evitar la generación de silicato de vanadio.
② Reducir el punto de fusión y la viscosidad de la escoria, mejorar el rendimiento de la escoria y fortalecer las condiciones de fundición.
③En presencia de óxido de calcio, aumenta la alcalinidad de la escoria y mejora las condiciones termodinámicas de reducción, haciendo más probable la reacción térmica. La reacción es:
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 )
La capacidad del silicio para reducir los óxidos de vanadio de baja valencia no es tan buena como la del carbono a altas temperaturas y, para evitar la adición de carbono, se utiliza silicio como agente reductor en las primeras etapas de reducción y aluminio en las últimas etapas de producción.
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