CN100582248C - 一种提钒冷却剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提钒冷却剂及其制备方法和使用方法，属于冶金领域。本发明提供了一种新型提钒冷却剂，克服了现有技术冷却剂使用复杂、提钒工艺操作难度大等缺陷。所述提钒冷却剂，含有80%～95%的铁的氧化物，3～6%的SiO2、0.1～0.6%的V2O5、1～3%MgCL2，其余为不可避免的少量杂质元素，总量为100%。本发明提钒冷却剂采用含钒铁精矿粉与氧化铁皮(或提钒污泥)和结合剂配制并压制而成的冷却剂不仅制备方法简单、冷却强度高，在提钒使用过程中使用方法简单，提钒工艺更加顺行，钒渣品位和半钢质量更加稳定；在达到“脱钒保碳”目的的同时，将冷却剂中大部分铁资源和钒资源充分回收。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于铁水提钒的冷却剂及其制备方法和使用方法，属于冶金领域。
背景技术
为了保证资源的有效利用，在炼钢之前通常要进行提钒工艺，即：利用选择性氧化的原理，将铁水中的钒氧化成高价稳定的钒氧化物制取钒渣；在反应过程中通过加入冷却剂控制熔池温度，使熔池温度保持在碳钒转换温度以下，以达到“脱钒保碳”的目的。
现有技术中冷却剂采用生铁块、普通铁矿石和铁皮球混合使用，一方面种类多，吹钒过程氧枪枪位和氧量难控制；另一方面加入时间长，通常需要5分钟，且生铁块加入必须从炉前加入，即需要倒炉，加大了铁损，对含钒铁水提钒后获得：钒渣中V2O5含量为13％～16％，钒的收率为74％～76％，半钢中C含量为3.4％～3.9％，且存在钒渣品位不高且半钢质量波动大，钒收率不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术冷却剂使用复杂、提钒工艺操作难度大等缺陷，提供一种新型提钒冷却剂。
本发明的技术方案：
本发明提供的提钒冷却剂以提钒冷却剂总重量为基准，含有80％～95％的铁的氧化物，3～6％的SiO2、0.1～0.6％的V2O5、1～3％MgCl2，其余是不可避免的杂质元素TiO2、Cr2O3，P、S等，总量100％。
其中，所述铁的氧化物来源于含硅铁(氧化铁皮或提钒污泥)和含钒铁精矿，主要为FeO和Fe2O3的混合物。所述的SiO2来源于提钒污泥、含钒铁精矿以及结合剂；所述的V2O5源于含钒铁精矿粉或提钒污泥。所述的MgCl2来源于结合剂。
本法明第二个所要解决的技术问题是提供该提钒冷却剂的制备方法。该方法的步骤为：
(a)含硅铁(氧化铁皮、提钒污泥中的至少一种)、含钒铁精矿和结合剂混合并搅拌均匀；其中，含氧化铁皮、提钒污泥、含钒铁精矿的用量以使得提钒冷却剂中铁的氧化物、SiO2、V2O5、MgCl2的中重量百分比达到下列比例为准：铁的氧化物80％～95％、SiO2 3～6％、V2O5 0.1～0.6％、MgCl2 1～3％。结合剂的用量为总原料质量的4-6％。
(b)混合搅拌后的物料进入对辊压球机压制成球团；
(c)压制后的球团经过振动筛进行分筛处理，将分筛处理后的球团干燥至水含量小于球团总质量的5.0％。通常为了节约和干燥均匀的原则，可采用自然干燥48～72小时。
上述提钒污泥来源于提钒的除尘灰。所述氧化铁皮中Fe2O3、FeO、SiO2、V2O5的重量百分含量为：Fe2O3 27～33％、FeO 60～65％、SiO2 2～8％、V2O5 0～0.07％。
所述提钒污泥中Fe2O3、FeO、SiO2、V2O5的重量百分含量为：Fe2O3 27～33％、FeO 60～65％、SiO2 2～8％、V2O5 0～0.07％。
所述含钒铁精矿中Fe2O3、FeO、SiO2、V2O5的重量百分含量为：Fe2O3 50～55％、FeO 30～40％、SiO2 2～8％、V2O5 0.2～0.8％。
所述结合剂为MgCl2和膨润土混合，二者比例分别为总原料质量的1～3％和2～4％。
氧化铁皮、提钒污泥、含钒铁精矿与结合剂的用量可以采用下列配比，以混合物总质量为100％计，
提钒污泥55％～80％，含钒铁精矿15％～40％，结合剂4-6％；或
氧化铁皮55％～80％，含钒铁精矿15％～40％，结合剂4-6％；或
氧化铁皮25％～40％、提钒污泥25％～40％、含钒铁精矿15％～40％，结合剂4-6％。
为了防止在下料仓使用过程中击碎粉化，上述方法步骤(b)中球团粒度8～12mm，落下强度：8～12次/球(1M橡胶板)。
上述方法步骤(b)中球团形状球团可以是球形，也可以是椭球型。优选球型，便于下料。
由于水分过大大，在提钒过程中会出现烟尘量大，可能发生炉内大喷的危险现象，上述方法步骤(c)中球团要求干燥至水份要求小于球团总质量的5.0％。
本发明第三个所要解决的技术问题是提供该提钒冷却剂的使用方法。该方法包括通过氧枪一定氧压力和氧量对铁水进行供氧，并向炉内加入提钒冷却剂进行炉温控制，即在吹氧结束后的熔池温度为1360～1420℃，供氧一定时间后，获得钒渣和半钢。其中，所述提钒冷却剂为本发明所提供的提钒冷却剂。
其中，上述氧枪供氧压力为0.6～0.8MPa，供氧量为8～12m3/t铁水，供氧时间为240～340秒。
其中，上述提钒冷却剂加入方式采用一次性连续加入，加入量为22～30Kg/t铁水，加入时间为氧枪开吹氧0～3.0min全部加完。
本发明用含钒铁精矿粉、氧化铁皮(或提钒污泥)和结合剂配制并压制而成的冷却剂不
仅制备方法简单、冷却强度高(冷却强度指加入1kg冷却剂可以降低1t铁水的温度值，原冷却剂冷却强度为2～3℃.Kg/t铁水，本发明的冷却剂冷却强度3～4℃.Kg/t铁水)，还有一部分钒资源，在提钒过程中可以回收；同时，在提钒使用过程中使用方法简单，提钒工艺更加顺行，钒渣品位和半钢质量更加稳定；在达到“脱钒保碳”目的的同时，也能将冷却剂中大部分铁资源和钒资源充分回收。
具体实施方式
为了更好地理解本发明、下面结合实施例进一步说明本发明。
在下述的实施例中所采用的含钒铁精矿粉、氧化铁皮、提钒污泥的主要组成如表1所示。
表1
实施例1
将上述表1中的含钒铁精矿粉、氧化铁皮、结合剂按质量比为20∶75∶5进入碾轮混砂机混合搅拌，搅拌均匀后加入到对称压球机中，调节对称压球机的压力15MPa，挤压出直径为8～12mm的球形颗粒，将球形颗粒自然干燥72小时，即得球团提钒冷却剂。
经检测，得到的球团提钒冷却剂成分为：Fe2O336.03％、FeO55.6％、V2O50.15％、SiO24.83％、MgCl22.74％。将制得的球团提钒冷却剂用于攀钢现含钒铁水转炉提钒条件下的炉温控制，含钒铁水的主要成分为：4.48％C、0.292％V、0.21％Mn、0.19％Si、0.007％S、0.078％P，余量为Fe；含钒铁水兑入转炉后，下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.7MPa，供氧流量为16000～18000Nm3/h；在开始吹氧的同时，向炉内加入球团提钒冷却剂，加入方式采用一次性连续加入，并在开吹供氧3min内将冷却剂全部加完，球团提钒冷却剂的加入量为23Kg/t铁水，供氧时间为280秒时提升氧枪停止供氧，测得熔池温度为1384℃，出炉并获得合格的钒渣和半钢，钒渣的主要成分：16.47％V2O5、27.7％TFe、1.32％CaO、15.55％SiO2；半钢的主要成分：3.81％C、0.031％V、0.082％P、0.008％S，余量为Fe。以上均为重量百分比，百分数之和为100％。
实施例2
将上述表1中的含钒铁精矿粉、氧化铁皮、结合剂按质量比为40∶55∶5进入碾轮混砂机混合搅拌，搅拌均匀后加入到对称压球机中，调节对称压球机的压力15MPa，挤压出直径为8～12mm的球形颗粒，将球形颗粒自然干燥56小时，即得球团提钒冷却剂。
经检测，得到的球团提钒冷却剂成分为：Fe2O3 37.85％、FeO 48.19％、V2O5 0.22％、SiO2 5.70％、MgCl2 1.28％。余量为杂质元素含量，如TiO2、Cr2O3，P、S等。将制得的球团提钒冷却剂用于攀钢现含钒铁水转炉提钒条件下的炉温控制，含钒铁水的主要成分为：4.50％C、0.295％V、0.23％Mn、0.178％Si、0.003％S、0.074％P，余量为Fe；含钒铁水兑入转炉后，下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.73MPa，供氧流量为16000～18000Nm3/h；在开始吹氧的同时，向炉内加入球团提钒冷却剂，加入方式采用一次性连续加入，并在开吹供氧3min内将冷却剂全部加完，球团提钒冷却剂的加入量为28.4Kg/t铁水，供氧时间为301秒时提升氧枪停止供氧，测得熔池温度为1401℃，出炉并获得合格的钒渣和半钢，钒渣的主要成分：17.11％V2O5、26.49％TFe、2.09％CaO、13.53％SiO2；半钢的主要成分：3.86％C、0.04％V、0.077％P、0.004％S，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。
实施例3
将上述表1中的含钒铁精矿粉、提钒污泥、结合剂按质量比为35∶60∶5进入碾轮混砂机混合搅拌，搅拌均匀后加入到对称压球机中，调节对称压球机的压力15MPa，挤压出直径为8～12mm的球形颗粒，将球形颗粒自然干燥72小时，即得球团提钒冷却剂。
经检测，得到的球团提钒冷却剂成分为：Fe2O335.4％、FeO48.58％、V2O5 0.23％、SiO2 5.36％、MgCl2 2.05％，余量为杂质元素含量，如TiO2、Cr2O3，P、S等。将制得的球团提钒冷却剂用于攀钢现含钒铁水转炉提钒条件下的炉温控制，含钒铁水的主要成分为：4.64％C、0.276％V、0.21％Mn、0.166％Si、0.058％S、0.078％P，余量为Fe；含钒铁水兑入转炉后，下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.75MPa，供氧流量为16000～18000Nm3/h；在开始吹氧的同时，向炉内加入球团提钒冷却剂，加入方式采用一次性连续加入，并在开吹供氧3min内将冷却剂全部加完，球团提钒冷却剂的加入量为28.8Kg/t铁水，供氧时间为322秒时提升氧枪停止供氧，测得熔池温度为1396℃，出炉并获得合格的钒渣和半钢，钒渣的主要成分：16.74％V2O5、27.23％TFe、1.89％CaO、13.96％SiO2；半钢的主要成分：3.77％C、0.038％V、0.078％P、0.059％S，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。
实施例4
将上述表1中的含钒铁精矿粉、氧化铁皮、提钒污泥、结合剂按质量比为15∶40∶40∶5进入碾轮混砂机混合搅拌，搅拌均匀后加入到对称压球机中，调节对称压球机的压力15MPa，挤压出直径为8～12mm的球形颗粒，将球形颗粒自然干燥72小时，即得球团提钒冷却剂。
经检测，得到的球团提钒冷却剂成分为：Fe2O337.2％、FeO49.43％、V2O5 0.17％、SiO25.40％、MgCl2 2.78％，余量为杂质元素含量，如TiO2、Cr2O3，P、S等。将制得的球团提钒冷却剂用于攀钢现含钒铁水转炉提钒条件下的炉温控制，含钒铁水的主要成分为：4.43％C、0.284％V、0.22％Mn、0.183％Si、0.008％S、0.073％P，余量为Fe；含钒铁水兑入转炉后，下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.75MPa，供氧流量为16000～18000Nm3/h；在开始吹氧的同时，向炉内加入球团提钒冷却剂，加入方式采用一次性连续加入，并在开吹供氧3min内将冷却剂全部加完，球团提钒冷却剂的加入量为28.8Kg/t铁水，供氧时间为322秒时提升氧枪停止供氧，测得熔池温度为1396℃，出炉并获得合格的钒渣和半钢，钒渣的主要成分：15.93％V2O5、24.86％TFe、2.14％CaO、15.82％SiO2；半钢的主要成分：4.07％C、0.043％V、0.072％P、0.009％S，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。
对上述实施例1、2、3中计算得出钒的收率分别为：77.1％、78.2％、77.8％。采用上述的提钒冷却剂进行含钒铁水提钒，与原有的技术相比：(1)提钒的工艺更加顺行，充分回收冷却剂中的钒资源和铁资源；(2)钒的收得率提高2％～3％；(3)钒渣中V2O5含量提高1％～2％；(4)获得半钢C含量提高0.1％～0.3％。
采用上述的提钒冷却剂与现有技术提供的冷却剂相比：(1)种类少，冷却强度高，制备方法和使用方法简单。(2)可以将提钒污泥(提钒除尘灰)循环经济利用。(3)提高了钒资源的利用率。
Claims (8)
1、提钒冷却剂，其特征在于：以提钒冷却剂总重量为100％计，含有80％～95％的铁的氧化物，3～6％的SiO2、0.1～0.6％的V2O5、1～3％MgCl2，其余是不可避免的杂质元素，总量为100％。
2、根据权利要求1所述的提钒冷却剂，其特征在于：所述铁的氧化物来源于含钒铁精矿、氧化铁皮或提钒污泥，主要为FeO和Fe2O3的混合物；所述的SiO2来源于提钒污泥或含钒铁精矿以及结合剂；所述的V2O5来源于含钒铁精矿粉或提钒污泥；所述的MgCl2来源于结合剂。
3、制备权利要求1所述的提钒冷却剂的方法，其特征在于该方法的步骤为：
(a)将原料含硅铁、含钒铁精矿和结合剂混合并搅拌均匀，所述含硅铁为氧化铁皮、提钒污泥中的至少一种，提钒污泥来源于提钒的除尘灰；
其中，含硅铁、含钒铁精矿的用量以使得提钒冷却剂中铁的氧化物、SiO2、V2O5、MgCl2的重量百分比达到下列比例为准：铁的氧化物80％～95％、SiO23～6％、V2O50.1～0.6％、MgCl21～3％；结合剂的用量为原料总重量的4-6％；
(b)混合搅拌后的物料进入对辊压球机压制成球团；
(c)压制后的球团经过振动筛进行分筛处理，将分筛处理后的球团干燥至水含量小于球团总质量的5.0％。
4、根据权利要求3所述的制备提钒冷却剂的方法，其特征在于：a步骤所述的原料氧化铁皮中Fe2O3、FeO、SiO2、V2O5的重量百分含量为：Fe2O327～33％、FeO 60～65％、SiO22～8％、V2O50～0.07％；
提钒污泥中Fe2O3、FeO、SiO2、V2O5的重量百分含量为：Fe2O327～33％、FeO 60～65％、SiO22～8％、V2O50～0.07％；
含钒铁精矿中Fe2O3、FeO、SiO2、V2O5的重量百分含量为：Fe2O350～55％、FeO 30～40％、SiO22～8％、V2O50.2～0.8％；
结合剂为MgCl2和膨润土的混合，二者重量配比1～3∶2～4。
5、根据权利要求3所述的制备提钒冷却剂的方法，其特征在于：a步骤所述的原料氧化铁皮、提钒污泥、含钒铁精矿与结合剂的用量采用下列配比，以混合物总质量为100％计，
提钒污泥55％～80％，含钒铁精矿15％～40％，结合剂4-6％；或
氧化铁皮55％～80％，含钒铁精矿15％～40％，结合剂4-6％；或
氧化铁皮25％～40％、提钒污泥25％～40％、含钒铁精矿15％～40％，结合剂4-6％。
6、根据权利要求3所述的制备提钒冷却剂的方法，其特征在于：步骤(b)中球团粒度8～12mm。
7、权利要求1所述的提钒冷却剂的使用方法，其特征在于由以下步骤完成：
a、含钒铁水入炉后通过氧枪供氧，供氧压力为0.6～0.8MPa，供氧量为8～12m3/t铁水，供氧时间为240～340秒；
b、向炉内加入提钒冷却剂进行炉温控制，在吹氧结束后的熔池温度为1360～1420℃，获得钒渣和半钢。
8、根据权利要求7所述的提钒冷却剂的使用方法，其特征在于：提钒冷却剂加入方式采用一次性连续加入，加入量为22～30Kg/t铁水，加入时间为氧枪开吹氧0～3.0min全部加完。
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