Ferrovanadi được sử dụng để làm gì?

Ferrovanadi (FEV) là một hợp kim quan trọng trong luyện kim hiện đại, bao gồm sắt và vanadi, với hàm lượng vanadi dao động từ 35% đến 85%. Chất rắn tinh thể màu xám này thường được chế biến thành một loại bột mịn, được gọi là "bột ferrovanadi", và chủ yếu được sử dụng như một chất phụ gia để tăng cường tính chất của thép và các loại ferroalloys khác. Khả năng tăng cường sức mạnh, độ cứng và khả năng chống ăn mòn làm cho nó trở thành một vật liệu không thể thiếu trong các ngành công nghiệp từ xây dựng đến xử lý hóa học. Bài viết này khám phá việc sản xuất, ứng dụng và ý nghĩa kinh tế của ferrovanadi, và cung cấp một cái nhìn tổng quan toàn diện về vai trò của nó trong các ứng dụng công nghiệp.

Thành phần và sản xuất Ferrovanadi

Ferrovanadi là một hợp kim bao gồm sắt và vanadi, thường có nguồn gốc từ pentoxide vanadi được chiết xuất từ ​​xỉa thạch cao hoặc xỉ vanadi. Hàm lượng vanadi phụ thuộc vào mục đích sử dụng, với các loại phổ biến chứa 40% đến 80% vanadi. Quá trình sản xuất bao gồm một loạt các phương pháp giảm, chẳng hạn như:

Giảm cảm ứng nhiệt: Một quá trình tỏa nhiệt cao sử dụng pentoxide vanadi, bột nhôm, phế liệu bằng thép và vôi để sản xuất ferrovanadi với hàm lượng carbon thấp (0,02% đến 0,06% C). Phương pháp này phù hợp cho việc sản xuất các hợp kim chất lượng cao.

Phương pháp giảm silicon: Sản xuất hợp kim Ferrovanadi hoặc Ferrosilicon Vanadi cấp trung bình phù hợp cho các ứng dụng ít đòi hỏi hơn.

Hợp kim trực tiếp của xỉ vanadi: Một phương pháp hiệu quả về chi phí không yêu cầu chiết xuất vanadi, nhưng tạo ra các hợp kim chất lượng thấp có chứa tạp chất như carbon, silicon, lưu huỳnh, phốt pho và crom.

Hợp kim kết quả có điểm nóng chảy khoảng 1480 ° C, mật độ rắn là 7,0 tấn / M3 và mật độ khối 3,3-3,9 tấn / m3. Nó thường được xử lý thành các khối dưới 200 mm cho sử dụng công nghiệp.

Ứng dụng của Ferrovanadi

Tính linh hoạt của ferrovanadi bắt nguồn từ khả năng tăng cường tính chất cơ học và hóa học của ferroalloys. Sau đây là các ứng dụng chính của nó, được phân loại theo ngành và chức năng.

1. Sản xuất thép

Ngành công nghiệp thép là người tiêu dùng lớn nhất của Ferrovanadi, chiếm một phần lớn tiêu thụ vanadi toàn cầu (ví dụ: 94% tại Hoa Kỳ năm 2017). Ferrovanadi được sử dụng như một chất làm cứng, chất tăng cường và chống ăn mòn có mục đích chung cho nhiều loại thép, bao gồm:

Thép hợp kim thấp cường độ cao (HSLA): Ferrovanadi cải thiện tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng, làm cho thép HSLA trở nên lý tưởng để xây dựng (ví dụ: cầu, tòa nhà), các thành phần ô tô (ví dụ: khung gầm, trục) và đường ống. Cấu trúc hạt mịn của nó, được tạo ra bởi sự hình thành các cacbua vanadi (V4C3), cải thiện độ dẻo dai và khả năng chống xoắn.

Thép công cụ: Được sử dụng để chế tạo các dụng cụ cắt, chết và các bộ phận mặc cao khác do khả năng tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn. Ví dụ, Ferrovanadi rất cần thiết để sản xuất các dụng cụ cầm tay bền như cờ lê, tua vít và ratchets.

Thép carbon và hợp kim: Cải thiện chất lượng tổng thể cho các ứng dụng cấu trúc và cơ học như các thành phần bánh răng và trục khuỷu.

Rail and Die Steel: Ferrovanadi được sử dụng để chế tạo thép chuyên dụng cho đường ray xe lửa và khuôn đúc, trong đó độ bền và sức đề kháng nhiệt độ cao là rất quan trọng.

Khi được phủ bằng ferrovanadi nitride, điện trở hao mòn của thép có thể được tăng thêm 30-50%, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng hiệu suất cao như lò xo và các công cụ tốc độ cao.

2. Công nghiệp chế biến hóa học

Kháng ăn mòn của ferrovanadi làm cho nó có giá trị trong ngành chế biến hóa học, đặc biệt là trong các hệ thống xử lý chất lỏng cao, áp suất cao. Nó được sử dụng trong các thiết bị xử lý các chất ăn mòn, chẳng hạn như:

Sản xuất axit sunfuric: Thép được xử lý Ferrovanadi chống ăn mòn axit sunfuric, đảm bảo tuổi thọ dài cho các hệ thống quy mô công nghiệp.

Thuốc thử axit clohydric và kiềm: khả năng chịu đựng của hợp kim đối với các hóa chất này làm cho nó phù hợp với đường ống và bể chứa trong các nhà máy hóa học.

Ứng dụng này là rất quan trọng để duy trì tính toàn vẹn của hệ thống trong các điều kiện hóa học khắc nghiệt.

3. Các ứng dụng luyện kim đặc biệt

Ferrovanadiđược sử dụng trong các quá trình luyện kim cụ thể, bao gồm:

Nhiệt độ cao của thép cứng: bột ferrovanadi, thường được gọi là thuốc thử NFE, được sử dụng trong bồn tắm muối clorua trong quá trình xử lý nhiệt. Nó làm tăng độ nhớt của bồn tắm, đảm bảo sự hình thành ổn định của lớp phủ và cải thiện tính chất bề mặt của thép.

Sản xuất hợp kim Vanadi Master: Ferrovanadi được sản xuất bởi phản ứng nhiệt để tạo thành hợp kim chính, sau đó được sử dụng trong các quy trình hợp kim cho các ứng dụng đặc biệt.

Ferrovanadi thường được xử lý thông qua một quá trình cơ nhiệt hiệu quả để tạo ra thép mạnh hơn, cứng hơn, bền hơn và chống mài mòn hơn, là cơ sở cho cơ sở hạ tầng quan trọng, vận chuyển, sản xuất năng lượng và máy móc hạng nặng.