1. Proces termiczny wytwarzania krzemu elektrycznego (wytapianie w elektrycznym piecu łukowym)
Scenariusz: Produkcja żelazowanadu o niskiej do średniej zawartości wanadu (np. FeV50), nadającego się do produkcji na dużą skalę.
Surowce:
Tlenki wanadu (na przykład pięciotlenek wanadu V₂O₅ lub żużel wanadu).
Reduktory: żelazokrzem (FeSi75), granulat aluminium
Topnik: wapno (CaO), fluoryt (CaF₂).
Proces:
Mieszanie składników: zmieszać V₂O₅, żelazokrzem, wapno w proporcji (wapno stosuje się do żużlowania).
Redukcja w elektrycznym piecu łukowym:
Ogrzewanie do 1600 ~ 1750 stopnitrójfazowy elektryczny piec łukowy.
Krzem w żelazokrzemie zmniejsza V₂O₅:
V2O5+5Si → 2V+5SiO2
Dodaje się niewielką ilość aluminium w celu poprawy skuteczności redukcji i dodaje się fluoryt - w celu poprawy płynności żużla.
Separacja żużla i złota: Po zakończeniu redukcji stop wanadu-żelaza (o dużej gęstości) opada na dno pieca, a żużel krzemianowy (o małej gęstości) unosi się w górę.
Odlewanie i kruszenie: Ciekły stop wlewa się do wlewków i po ochłodzeniu rozdrabnia na produkty bryłowe.
Charakterystyka:
Wyższe zużycie energii, ale wanad można odzyskać z żużla (wytapianie wtórne).
Produkt zawiera zazwyczaj od 50 do 60% wanadu (np. FeV50) z dużą zawartością krzemu (wymaga późniejszego odkrzemowania).
2. Proces termicznej produkcji aluminium
Scenariusz: Produkcja żelazowanadu o wysokiej zawartości wanadu (takiego jak FeV80) lub żelazowanadu o wysokiej czystości, odpowiedniego dla małych partii produktów o wysokiej wartości dodanej.
Surowce:
Tlenki wanadu (V₂O₅ lub V₂O₃).
Reduktor: proszek aluminiowy (Al)
Dodatki: opiłki żelaza (regulujące zawartość żelaza w stopie), chloran potasu (KClO₃, jako generator ciepła)
Proces:
Mieszanie składników: Zmieszać V₂O₅, proszek aluminiowy, opiłki żelaza zgodnie ze stosunkiem stechiometrycznym (nadmiar aluminium około 10% ~ 15%, aby zapewnić całkowity odzysk).
Reakcja kalcynacji:
Mieszankę wprowadza się dotygiel magnezowyi jest zapalany paskiem magnezu w celu zainicjowania reakcji aluminotermicznej:
3V2O5 + 10Al → 6V + 5Al2O3 + duża ilość ciepła (temperatura do2000 stopnii więcej).
Reakcja jest energiczna, dlatego należy kontrolować prędkość, aby uniknąć rozpryskiwania.
Sedymentacja i separacja: Po zakończeniu reakcji na żużel Al₂O₃ nakłada się ciekły żelazowanad i po ochłodzeniu żużel oddziela się.
Rafinacja i odlewanie: W razie potrzeby przepuszcza się tlen w celu usunięcia aluminium i na koniec odlewa się wlewki.
Charakterystyka:
Nie ma potrzeby stosowania zewnętrznego źródła ciepła, wykorzystującego ciepło powstałe podczas reakcji, ale wysoki koszt aluminium.
Produkt może zawierać do 80% wanadu lub więcej (np. FeV80) z niewielkimi ilościami zanieczyszczeń (Si, C itp.).