1. Processo termico per la produzione di silicio elettrico (fusione in forno elettrico ad arco)
Scenario: Produzione di ferrovanadio con contenuto di vanadio da basso a medio (ad esempio FeV50) adatto alla produzione su larga scala.
Materie prime:
Ossidi di vanadio (ad esempio pentossido di vanadio V₂O₅ o scorie di vanadio).
Agenti riducenti: ferrosilicio (FeSi75), granuli di alluminio
Fondente: calce (CaO), fluorite (CaF₂).
Processo:
Miscelazione degli ingredienti: miscelare V₂O₅, ferrosilicio, calce in proporzione (la calce serve per le scorie).
Riduzione in forno elettrico ad arco:
Riscaldamento fino a 1600~1750 gradiforno elettrico ad arco trifase.
Il silicio nel ferrosilicio riduce V₂O₅:
V2O5+5Si→2V+5SiO2
Viene aggiunta una piccola quantità di alluminio per migliorare l'efficienza di riduzione e viene aggiunta fluorite - per migliorare la fluidità delle scorie.
Separazione delle scorie e dell'oro: Una volta completata la riduzione, la lega di vanadio-ferro (ad alta densità) affonda sul fondo del forno e le scorie di silicato (a bassa densità) galleggiano verso l'alto.
Colata e frantumazione: La lega liquida viene colata in lingotti e, dopo il raffreddamento, frantumata in prodotti in pezzi.
Caratteristiche:
Consumo energetico maggiore, ma il vanadio può essere recuperato dalle scorie (fusione secondaria).
Il prodotto contiene tipicamente dal 50 al 60% di vanadio (ad esempio FeV50), con un elevato contenuto di silicio (richiede successiva desiliconizzazione).
2. Processo di produzione termica dell'alluminio
Scenario: Produzione di ferrovanadio ad alto contenuto di vanadio (come FeV80) o ferrovanadio ad elevata purezza, adatto a piccoli lotti di prodotti ad alto valore aggiunto.
Materie prime:
Ossidi di vanadio (V₂O₅ o V₂O₃).
Agente riducente: polvere di alluminio (Al)
Additivi: limatura di ferro (per regolare il contenuto di ferro nella lega), clorato di potassio (KClO₃, come generatore di calore)
Processo:
Miscelazione degli ingredienti: Miscelare V₂O₅, polvere di alluminio, limatura di ferro secondo il rapporto stechiometrico (alluminio in eccesso circa 10%~15% per garantire il completo recupero).
Reazione di calcinazione:
La miscela viene caricatacrogiolo di magnesioe viene acceso con una striscia di magnesio per avviare la reazione alluminotermica:
3V2O5 + 10Al → 6V + 5Al2O3 + grande quantità di calore (temperatura fino a2000 gradie altro).
La reazione è vigorosa, quindi la velocità deve essere controllata per evitare schizzi.
Sedimentazione e separazione: Una volta completata la reazione, il ferrovanadio liquido viene stratificato sulle scorie di Al₂O₃ e, dopo il raffreddamento, le scorie vengono separate.
Affinazione e fusione: Viene fatto passare l'ossigeno per rimuovere l'alluminio, se necessario, e infine i lingotti vengono fusi.
Caratteristiche:
Non è necessaria una fonte di calore esterna, che sfrutta il calore generato durante la reazione, ma l’alto costo dell’alluminio.
Il prodotto può contenere fino all'80% di vanadio o più (ad esempio FeV80) con piccole quantità di impurità (Si, C, ecc.).