CN102251070B - 一种利用co2实现转炉高效提钒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金技术领域，涉及一种利用CO2解决提钒转炉冶炼过程控温难、搅拌能力弱导致钒的氧化转化率低等技术问题，实现转炉高效提钒的方法，本发明在提钒过程中向转炉内采用分时段控制CO2的供入量，CO2参与熔池反应的控温作用和强搅拌作用，控制提钒反应过程熔池温度在1350-1400℃，加强熔池搅拌，提高炉内CO分压，抑制脱碳反应，促进提钒保碳，提高钒的氧化转化率和钒渣品位。本发明属于绿色提钒工艺，适用于30-300吨提钒转炉，吨钢CO2消耗量为5-50kg/t。采用本发明可提高转炉提钒率3-15%，钒渣品位提高1%以上，实现转炉高效提钒的目的。

Description

一种利用CO2实现转炉高效提钒的方法
技术领域
 本发明属于冶金工艺领域，特别涉及一种适用于30-300吨提钒转炉的提高转炉钒的氧化转化率、降低半钢余钒、提高钒渣品位的高效提钒方法。
背景技术
转炉提钒过程通常采用氧气作为氧化剂完成提钒等氧化反应，由于氧气与硅、锰、钒、钛及部分碳元素反应均产生大量的热，因此转炉提钒过程熔池温度很快上升至1400℃以上使提钒条件变差。现阶段主要通过加入生铁块、铁矿石、氧化铁皮以及废钢等块状冷却剂进行控温，取得了一定的效果，但块状冷却剂无法持续控制熔池温度，使熔池局部容易出现极冷极热现象，同时由于提钒节奏快、温度低使块状冷却剂不易完全熔化，未能充分发挥其有效冷却作用，不利于提钒反应的顺利进行。
含钒铁水中钒元素含量仅为0.25%-0.4%，且提钒过程由于碳氧反应受到抑制，反应动力学条件差，因此在提钒过程中钒元素的反应速度和程度受传质速度限制，既延长吹炼时间，又影响钒的回收率，导致半钢余钒和渣中铁损均较高，造成资源的浪费。
发明内容
 为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种可以在现转炉中提高钒的氧化转化率，降低半钢余钒，提高钒渣品位，提高钒资源回收利用率的利用CO2实现转炉高效提钒的方法。
本发明的技术方案是：一种利用CO2实现转炉高效提钒的方法，在提钒转炉的不同冶炼阶段，采用分时段控制CO2的供入量，实现转炉高效提钒，CO2以气体形式喷吹时，流量为1000Nm3/h-50000Nm3/h，具体包括以下步骤：
冶炼开始阶段（如0-2min内），Si、Ti等元素集中氧化导致熔池快速升温，CO2供入量为2-15kg/t，占总供入量的30-40%，利用反应放热相对较少，控制升温速度；
冶炼第二阶段（如2-5min内），CO2供入量2-25kg/t进行控温提钒，将熔池温度控制在1350-1400℃，提高炉内CO分压，延长提钒反应时间，推迟碳氧化反应剧烈发生的时间，CO2供入量占总供入量的40-50%；
冶炼第三阶段（如5min-吹炼终点），属于升温阶段，利用脱碳反应提高熔池温度，达到良好的渣铁分离，同时降低炉渣（FeO），降低铁损，提高钒渣品位，此阶段CO2供入量为1-10kg/t，占总供入量的10-30%。
本发明的原理是：提钒过程中，由于熔池升温速度较快使提钒热力学条件变差，碳氧反应抑制造成熔池搅拌强度不足，是导致钒的氧化转化率较低的主要原因。本发明在提钒转炉中供入CO2，将熔池温度控制在1350-1400℃，同时加强熔池搅拌，促进钒的氧化。
CO2属于弱氧化性物质，在提钒温度下，与铁水中元素均能发生氧化反应，CO2与C、Fe元素反应虽为氧化反应，但却是吸热反应，与Si、Mn、Ti元素氧化反应放热约为O2与各元素氧化反应放热的30%，与V元素反应放热仅为O2与V氧化反应放热的10%。CO2与熔池元素反应均能产生大量CO气泡，不仅存在射流的物理搅拌作用，同时CO气体上浮可产生强烈的化学搅拌作用，加强熔池搅拌，反应产生的CO气体提高了转炉内CO分压，有利于抑制脱碳反应的进行，促进提钒保碳，提高转炉提钒率。
本发明在转炉提钒过程中，CO2既可以气体形式喷入含钒铁水内，也可以固体干冰的形式加入，气体CO2通过调节系统保证转炉提钒冶炼过程喷吹CO2气体流量和压力，可利用传统超音速氧枪或旋流氧枪从提钒转炉顶部喷吹，也可利用侧枪从转炉侧部喷吹，还可利用底吹透气砖或底吹喷枪从底部喷入；干冰以投弹的方式从转炉炉口加入，也可将少量干冰在兑铁水前放置于提钒转炉炉底。
本发明的有益效果是：该方法适用于30-300吨提钒转炉，利用CO2参与熔池反应的控温作用和强搅拌作用，控制提钒反应过程熔池温度在1350-1400℃，加强熔池搅拌，提高炉内CO分压，抑制脱碳反应，促进提钒保碳，提高钒的氧化转化率和钒渣品位。本发明属于绿色提钒工艺，适用于30-300吨提钒转炉，吨钢CO2消耗量为5-50kg/t。采用本发明可提高转炉提钒率3-15%，钒渣品位提高1%以上，采用的CO2可从石灰窑尾气中回收，也可来源于转炉煤气分离回收的CO2，也可从化工厂尾气或天然CO2资源中获取。
具体实施方式
    下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
（1）40吨提钒转炉冶炼工艺
提钒过程采用CO2气体进行吹炼，气体流量为5500-6000Nm3/h，供入量为30-40kg/t。
冶炼开始阶段（0-2min），CO2供入量为9-12kg/t，占总供入量的30-35%，利用反应放热相对较少，控制熔池升温速度，根据熔池温度决定喷吹时间。
冶炼第二阶段（2-5min），属于反应控温阶段，根据熔池钒含量，CO2供入量为13-16kg/t，占总供入量的40%-45%，控制熔池温度为1350-1400℃，提高炉内CO分压，延长提钒反应时间，推迟碳氧化反应剧烈发生的时间，此阶段决定提钒时间。
冶炼第三阶段（5min-吹炼终点），属于升温阶段，利用脱碳反应提高熔池温度，实现良好的渣铁分离，同时降低炉渣（FeO），降低铁损，提高钒渣品位，此阶段CO2供入量为8-12kg/t，占总供入量的20-30%，根据半钢成分和终点温度决定出半钢时间。
（2）150吨提钒转炉冶炼工艺
提钒过程采用CO2气体进行吹炼，气体流量为18000-21000Nm3/h，供入量为22-30kg/t。
冶炼开始阶段（0-2min），CO2供入量为7-9kg/t，占总供入量的35-40%，利用反应放热相对较少，控制熔池升温速度，根据熔池温度决定喷吹时间。
冶炼第二阶段（2-5min），属于反应控温阶段，CO2供入量为11-13kg/t，占总供入量的45-50%，将熔池温度控制在1350-1400℃，提高炉内CO分压，延长提钒反应时间，推迟碳氧化反应剧烈发生的时间，此阶段根据熔池钒含量决定提钒时间。
冶炼第三阶段（5min-吹炼终点），属于升温阶段，利用脱碳反应提高熔池温度，实现良好的渣铁分离，同时降低炉渣（FeO），降低铁损，提高钒渣品位，此阶段CO2供入量为4-8kg/t，占总供入量的10-20%，根据半钢成分和终点温度决定出半钢时间。
（3）300吨提钒转炉冶炼工艺
提钒过程采用CO2气体进行吹炼，气体流量为34000-40000Nm3/h，供入量为35-45kg/t。
冶炼开始阶段（0-3min），CO2供入量为12-15kg/t，占总供入量的35-38%，利用反应放热相对较少，控制熔池升温速度，根据熔池温度决定喷吹时间。
冶炼第二阶段（3-7min），属于反应控温阶段，CO2供入量为15-18kg/t，占总供入量的43-47%，将熔池温度控制在1350-1400℃，提高炉内CO分压，延长提钒反应时间，推迟碳氧化反应剧烈发生的时间，此阶段根据熔池钒含量决定提钒时间。
冶炼第三阶段（7min-吹炼终点），属于升温阶段，利用脱碳反应提高熔池温度，实现良好的渣铁分离，同时降低炉渣（FeO），降低铁损，提高钒渣品位，此阶段CO2供入量为8-12kg/t，占总供入量的15-22%，根据半钢成分和终点温度决定出半钢时间。

Claims (2)

1.一种利用CO2实现转炉高效提钒的方法，其特征在于，在30-300吨提钒转炉的冶炼阶段，采用分时段控制CO2的供入量，利用CO2参与氧化反应控温和产生CO气泡的强搅拌作用及抑制碳的氧化作用，为转炉提钒反应提供良好的热力学和动力学条件，提高钒的氧化转化率3-15%，提高钒渣品位1%以上，实现转炉高效提钒，具体包括以下步骤：
冶炼开始阶段，即从0-2min内，氧化反应导致熔池快速升温，CO2供入量为2-15kg/t，占总供入量的30-40%，利用反应放热相对较少，控制升温速度；
冶炼第二阶段，即从2-5min内，CO2供入量2-25kg/t，将熔池温度控制在1350-1400℃，提高炉内CO分压，进行控温提钒延长提钒反应时间，推迟碳氧化反应剧烈发生的时间，CO2供入量占总供入量的40-50%；
冶炼第三阶段，即从5min-吹炼终点，属于升温阶段，利用脱碳反应提高熔池温度，达到良好的渣铁分离，降低炉渣铁损，提高钒渣品位，此阶段CO2供入量为1-10kg/t，占总供入量的10-30%。
2.按照权利要求1所述的一种利用CO2实现转炉高效提钒的方法，其特征是所述 CO2以气体或固体干冰的形式加入，其中，气体采用传统超音速氧枪或旋流氧枪从提钒转炉顶部喷吹、利用侧枪从转炉侧部喷吹或利用底吹透气砖或底吹喷枪从底部喷入，气体喷吹流量为1000-50000Nm3/h；固体干冰以投弹的方式从转炉炉口加入，或将固体干冰在兑铁水前放置于提钒转炉底部。
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