本发明属于冶金技术领域，具体涉及用于钒铝合金冶炼的氧化钒颗粒及制备方法和用途。
背景技术：
钒铝冶炼主要以粉剂五氧化二钒和金属铝粒为原料，冶炼前期将五氧化二钒与铝粒按一定比例混合后加入反应炉内准备冶炼，对配料过程控制和混料均匀程度控制难度较高。目前钒铝合金大多采用一步法生产，所使用的原料主要为粉剂五氧化二钒和铝粉或铝粒，粉剂五氧化二钒堆比重较小，在混料过程中与铝粒或铝粉混合过程中很难混合均匀，由于粉剂五氧化二钒堆比重较小，单炉投料量偏低，如果生产过程中进行分批投料，在炉内高温条件下，与金属铝粉或铝粒易发生爆炸，另外，加料过程中粉剂五氧化二钒易扬尘，影响钒收率，同时受单炉投料量较小影响，增加了钒铝合金的生产成本并且降低了生产效率。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供用于钒铝合金冶炼的氧化钒颗粒及制备方法和用途，尤其是用于钒铝合金冶炼的高纯度、低密度的粉剂五氧化二钒制粒的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：用于钒铝合金冶炼的氧化钒颗粒，所述氧化钒的粒径大小为3～10mm的不规则颗粒，堆比重为1.40～1.55g/cm3。
本发明还提供一种用于钒铝合金冶炼的氧化钒颗粒的制备方法，其步骤为：将粉剂五氧化二钒经过造粒机进行预成型造粒得到预成型颗粒；所述预成型颗粒经过整粒机进行整粒后再破碎，再经振动筛进行筛分，得到五氧化二钒颗粒。
本发明所述粉剂五氧化钒的堆比重为0.3～0.8g/cm3,粉剂五氧化二钒的含量≥98%，粉剂五氧化二钒粒度为20～40目，粉剂五氧化二钒的温度0～50℃。
本发明所述造粒机预成型挤压辊为不锈钢材质，挤压辊上的预成型模呈条状，其尺寸为：长80～200mm；宽3～8mm；高1～3mm。
本发明所述振动筛的筛网为可更换的不锈钢筛网，筛网尺寸为2～10mm。
本发明所述预成型造粒挤压辊压力为50～120MPa。
本发明所述得到预成型颗粒长为80～100mm，堆比重1.15～1.25g/cm3，成型率为60～80%。
本发明所述预成型颗粒经过整粒机再次压制整粒，整粒压力为10～50MPa并对整粒后的颗粒进行破碎。
本发明所述破碎后的颗粒经过震动筛筛分后，得到粒径大小为3～10mm的不规则颗粒，颗粒率为65～75%，堆比重为1.40～1.55g/cm3；粉料返回后继续造粒。
本发明还提供一种用于钒铝合金冶炼的氧化钒颗粒在制备钒铝合金中的用途。所述颗粒状五氧化二钒与铝粒进行配料、混料并分批加入炉内进行冶炼，最后得到钒铝合金。
本发明所述的颗粒状五氧化二钒与铝粒混合后进行钒铝冶炼，得到的钒铝合金破碎、筛分后得到钒铝合金粒度为1～6mm，产品合格率达到95%以上。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本方法将粉剂氧化钒经过制粒后与还原剂铝粒混合作为冶炼钒铝原料，可以有效增加氧化钒密度，现场粉尘减少，钒的回收率高，钒的回收率在90～97%；五氧化二钒堆比重增加1.0～4.5倍，分2～4批投料后单炉投料量增加了30%以上，解决了低密度粉剂氧化钒投料量少的问题，具有钒回收率高、产量高、经济效益好等特点。2、本发明中的产生的未成粒的粉料可返回再次造粒，工艺全过程实现介质循环、无副产物产生，具有高效、环境效益好等特点。3、本方法为提升单炉钒铝产量提供了有效途径，大大减少了粉剂五氧化二钒配料过程中的扬尘，可以使混料过程中与还原剂铝粒混合更均匀，单炉产量得到有效提升，易操作且安全性能好。
具体实施方式
本粉剂五氧化二钒造粒的方法的工艺步骤为：（1）将纯度大于98%的粉剂五氧化二钒进行预成型造粒，压辊在压力为50～120Mpa下得到长约80～100mm条状颗粒，堆比重1.15～1.25g/cm3。
（2）所述的条状颗粒进一步经过压力为10～50Mp下进行挤压整粒后再破碎，使颗粒堆比重达到1.40～1.55g/cm3。将破碎后得到的颗粒与粉料混合物进行筛分，筛上物为颗粒粒度3～10mm的五氧化二钒颗粒，用于冶炼钒铝合金原料，筛下物作为返料返回继续造粒。
（3）所述的五氧化二钒颗粒用于冶炼钒铝合金；将颗粒状五氧化二钒与铝粒按一定比例混合后作为冶炼钒铝合金原料；然后将混合后物料分2～4批加入到冶炼电炉内，完成冶炼中继续投料过程；最后冶炼钒铝结束得到钒铝合金锭，合金锭经破碎筛分得到钒铝合金粒度为1～6mm的产品。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明，实施例中的粉剂氧化钒选自：河北钢铁股份有限公司承德分公司钒钛事业部产生的五氧化二钒；其主要成分的重量含量如下：V2O5：98.5～99%、Si：0.05～0.06%、Fe：0.05～0.07%、P：0.006%～0.01%、S：0.07%～0.08%、Na2O+Ka2O：0.6%～0.75%。
实施例1
本冶炼钒铝所需的五氧化二钒颗粒制备方法的具体工艺如下所述：
（1）称取500kg粉状五氧化二钒、其中V2O5 含量为98.56%，测其堆比重为0.35g/cm3，粒度为20～40目，温度25℃；
（2）对粉料进行预成型挤压造粒，压辊在压力为55Mpa下得到长约85mm条状颗粒，测其堆比重为1.15g/cm3，测其条状物料颗粒成型率为63.5%；
（3）对上述预成型挤压得到的颗粒进行整粒，整粒压辊在压力为10Mpa下对预成型颗粒进行整粒，整粒后的物料经过孔径为3mm的整粒筛网，得到颗粒粒径约为3mm，颗粒率为68.5%，测其制备的颗粒总量为340kg，颗粒堆比重为1.41g/cm3；
（4）取上述制备的五氧化二钒颗粒100kg、金属铝粒75kg、氟化钙25kg混合后放置钒铝合金冶炼专业炉体内，进行炉外引燃，使冶炼反应发生。将剩余240kg五氧化二钒颗粒与金属铝粒180kg混合均分成2批分别经加料器加入冶炼炉内，使物料充分反应；
（5）使用该物料进行冶炼，对得到的钒铝合金锭进行破碎筛分得到钒铝合金粒度平均为2.5mm，对其成分分析，按质量百分比为：V：67.15%，Fe：0.20%，Si：0.24%，C：0.12%，O：0.1%，其余量为Al；钒收率为94.5%。
实施例2
本冶炼钒铝所需的五氧化二钒颗粒制备方法的具体工艺如下所述：
（1）称取550kg粉状五氧化二钒、其中V2O5含量为98.61%，测其堆比重为0.37g/cm3，粒度为20～40目，温度30℃；
（2）对粉料进行预成型挤压造粒，压辊在压力为60Mpa下得到长约88mm条状颗粒，测其堆比重为1.21g/cm3，测其条状物料颗粒成型率为64.4%；
（3）对上述预成型挤压得到的颗粒进行整粒，整粒压辊在压力为15Mpa下对预成型颗粒进行整粒，整粒后的物料经过孔径为3mm的整粒筛网，得到颗粒粒径约为3mm，颗粒率为72.8%，测其制备的颗粒总量为400kg，颗粒堆比重为1.46g/cm3；
（4）取上述制备的五氧化二钒颗粒100kg、金属铝粒75kg、氟化钙25kg混合后放置钒铝合金冶炼专业炉体内，进行炉外引燃，使冶炼反应发生。将剩余300kg五氧化二钒颗粒与金属铝粒225kg混合均分成3批分别经加料器加入冶炼炉内，使物料充分反应；
（5）使用该物料进行冶炼，对得到的钒铝合金锭进行破碎筛分得到钒铝合金粒度平均为3.5mm，对其成分分析，按质量百分比为：V：66.15%，Fe：0.18%，Si：0.26%，C：0.14%，O：0.11%，其余量为Al；钒收率为95.1%。
实施例3
本冶炼钒铝所需的五氧化二钒颗粒制备方法的具体工艺如下所述：
（1）称取500kg粉状五氧化二钒、其中V2O5含量为98.87%，测其堆比重为0.45g/cm3，粒度为20～40目，温度18℃；
（2）对粉料进行预成型挤压造粒，压辊在压力为60Mpa下得到长约80mm条状颗粒，测其堆比重为1.25g/cm3，测其条状物料颗粒成型率为67.6%；
（3）对上述预成型挤压得到的颗粒进行整粒，整粒压辊在压力为15Mpa下对预成型颗粒进行整粒，整粒后的物料经过孔径为4mm的整粒筛网，得到颗粒粒径约为4mm，颗粒率为70%，测其制备的颗粒总量为350kg，颗粒堆比重为1.41g/cm3；
（4）取上述制备的五氧化二钒颗粒100kg、金属铝粒75kg、氟化钙25kg混合后放置钒铝合金冶炼专业炉体内，进行炉外引燃，使冶炼反应发生。将剩余250kg五氧化二钒颗粒与金属铝粒188kg混合均分成2批分别经加料器加入冶炼炉内，使物料充分反应；
（5）使用该物料进行冶炼，对得到的钒铝合金锭进行破碎筛分得到钒铝合金粒度平均为3.0mm，对其成分分析，按质量百分比为：V：68.34%，Fe：0.23%，Si：0.21%，C：0.17%，O：0.14%，其余量为Al；钒收率为96.5%。
实施例4
本冶炼钒铝所需的五氧化二钒颗粒制备方法的具体工艺如下所述：
（1）称取550kg粉状五氧化二钒、其中V2O5含量为99.11%，测其堆比重为0.45g/cm3，粒度为20～40目，温度10℃；
（2）对粉料进行预成型挤压造粒，压辊在压力为65Mpa下得到长约90mm条状颗粒，测其堆比重为1.24g/cm3，测其条状物料颗粒成型率为70.5%；
（3）对上述预成型挤压得到的颗粒进行整粒，整粒压辊在压力为20Mpa下对预成型颗粒进行整粒，整粒后的物料经过孔径为4mm的整粒筛网，得到颗粒粒径约为4mm，颗粒率为70.5%，测其制备的颗粒总量为385kg，颗粒堆比重为1.5g/cm3；
（4）取上述制备的五氧化二钒颗粒100kg、金属铝粒75kg、氟化钙25kg混合后放置钒铝合金冶炼专业炉体内，进行炉外引燃，使冶炼反应发生。将剩余285kg五氧化二钒颗粒与金属铝粒214kg混合均分成3批分别经加料器加入冶炼炉内，使物料充分反应；
（5）使用该物料进行冶炼，对得到的钒铝合金锭进行破碎筛分得到钒铝合金粒度平均为4.5mm，对其成分分析，按质量百分比为：V：66.85%，Fe：0.26%，Si：0.20%，C：0.16%，O：0.13%，其余量为Al；钒收率为96.5%。
实施例5
本冶炼钒铝所需的五氧化二钒颗粒制备方法的具体工艺如下所述：
（1）称取550kg粉状五氧化二钒、其中V2O5含量为98.87%，测其堆比重为0.6g/cm3，粒度为20～40目，温度20℃；
（2）对粉料进行预成型挤压造粒，压辊在压力为70Mpa下得到长约85mm条状颗粒，测其堆比重为1.2g/cm3，测其条状物料颗粒成型率为75.5%；
（3）对上述预成型挤压得到的颗粒进行整粒，整粒压辊在压力为35Mpa下对预成型颗粒进行整粒，整粒后的物料经过孔径为4mm的整粒筛网，得到颗粒粒径约为4mm，颗粒率为71.5%，测其制备的颗粒总量为390kg，颗粒堆比重为1.46g/cm3；
（4）取上述制备的五氧化二钒颗粒100kg、金属铝粒75kg、氟化钙25kg混合后放置钒铝合金冶炼专业炉体内，进行炉外引燃，使冶炼反应发生。将剩余290kg五氧化二钒颗粒与金属铝粒218kg混合均分成3批分别经加料器加入冶炼炉内，使物料充分反应；
（5）使用该物料进行冶炼，对得到的钒铝合金锭进行破碎筛分得到钒铝合金粒度平均为3.5mm，对其成分分析，按质量百分比为：V：65.55%，Fe：0.22%，Si：0.18%，C：0.13%，O：0.10%，其余量为Al；钒收率为95.1%。
实施例6
本冶炼钒铝所需的五氧化二钒颗粒制备方法的具体工艺如下所述：
（1）称取500kg粉状五氧化二钒、其中V2O5含量为98.96%，测其堆比重为0.71g/cm3，粒度为20～40目，温度19℃；
（2）对粉料进行预成型挤压造粒，压辊在压力为90Mpa下得到长约85mm条状颗粒，测其堆比重为1.21g/cm3，测其条状物料颗粒成型率为78.6%；
（3）对上述预成型挤压得到的颗粒进行整粒，整粒压辊在压力为20Mpa下对预成型颗粒进行整粒，整粒后的物料经过孔径为4mm的整粒筛网，得到颗粒粒径约为4mm，颗粒率为70.5%，测其制备的颗粒总量为350kg，颗粒堆比重为1.51g/cm3；
（4）取上述制备的五氧化二钒颗粒100kg、金属铝粒75kg、氟化钙25kg混合后放置钒铝合金冶炼专业炉体内，进行炉外引燃，使冶炼反应发生。将剩余250kg五氧化二钒颗粒与金属铝粒188kg混合均分成3批分别经加料器加入冶炼炉内，使物料充分反应；
（5）使用该物料进行冶炼，对得到的钒铝合金锭进行破碎筛分得到钒铝合金粒度平均为5.0mm，对其成分分析，按质量百分比为：V：68.01%，Fe：0.27%，Si：0.2%，C：0.15%，O：0.14%，其余量为Al；钒收率为96.1%。
实施例7
本冶炼钒铝所需的五氧化二钒颗粒制备方法的具体工艺如下所述：
（1）称取550kg粉状五氧化二钒、其中V2O5含量为98.88%，测其堆比重为0.75g/cm3，粒度为20～40目，温度31℃；
（2）对粉料进行预成型挤压造粒，压辊在压力为110Mpa下得到长约95mm条状颗粒，测其堆比重为1.23g/cm3，测其条状物料颗粒成型率为79.3%；
（3）对上述预成型挤压得到的颗粒进行整粒，整粒压辊在压力为40Mpa下对预成型颗粒进行整粒，整粒后的物料经过孔径为4mm的整粒筛网，得到颗粒粒径约为3mm，颗粒率为69.7%，测其制备的颗粒总量为383kg，颗粒堆比重为1.52g/cm3；
（4）取上述制备的五氧化二钒颗粒100kg、金属铝粒75kg、氟化钙25kg混合后放置钒铝合金冶炼专业炉体内，进行炉外引燃，使冶炼反应发生。将剩余283kg五氧化二钒颗粒与金属铝粒213kg混合均分成3批分别经加料器加入冶炼炉内，使物料充分反应；
（5）使用该物料进行冶炼，对得到的钒铝合金锭进行破碎筛分得到钒铝合金粒度平均为5.5mm，对其成分分析，按质量百分比为：V：66.78%，Fe：0.22%，Si：0.21%，C：0.17%，O：0.16%，其余量为Al；钒收率为96.8%。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。