CN103103310B - 一种提钒冷压块及其制备方法和应用及提钒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提钒冷压块及其制备方法和应用及提钒方法,本发明有效利用干法除尘灰制得了提钒冷压块,不仅有效解决了钢铁工业中除尘灰和氧化铁皮再利用的难题,且在不配加含钒铁精矿粉原料的情况下制备出了机械强度和冷却强度均较高的提钒冷压块,在一定程度上降低了提钒的成本。本发明制得的冷压块具有机械强度和冷压强度均较高、粉尘小的优点,每球的机械强度为750-1500N,冷压块的冷却强度为3.5-4.5℃.kg/t铁水,将本发明中的冷压块用于提钒工艺中,钒的氧化率提高到了86%以上,有效地提高了钒资源的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种提钒冷压块及其制备方法和应用及提钒方法。
背景技术
提钒工序的主要目的是脱钒保碳,即得到高品位的钒渣及一定含量的碳和一定温度的钢水。但铁水中化学物质不断氧化放热,导致铁水的温度不断升高,不利于钒的氧化。为了更好地控制温度,需在提钒过程中加入适当的冷却剂进行调温,从而保证钒反应的最佳温度区间。
目前,如何提高“资源利用率、提高冷压块冶金性能,解决含铁尘泥粉料再利用等问题、实现企业循环发展”已成为行业开发的重点,也是环保、清洁生产、循环经济的迫切需要。我国钢铁工业伴生的二次含铁资源除尘灰(如烧结除尘灰、返矿除尘灰、高炉除尘灰、炼钢转炉LT干法除尘灰、提钒转炉LT干法除尘灰)每年产生上万吨,这些除尘灰含铁量高达45%左右,有着较高的利用价值,虽然如此,除尘灰的综合利用还是比较困难,特别是转炉干法除尘灰这种极细的粉灰,利用起来尤其困难。目前,大多数企业将除尘灰(污泥)返回烧结进行配料,但是返回烧结存在流程长,金属收得率低的缺点。另外,由于干法除尘灰温度高、粒度细、含氧化钙易潮解等缺点,还没有人将其用于制备提钒冷却剂。
CN101525689A公开了一种将电炉除尘灰、铁皮和碳粉混合压球制备自还原冷压块的方法,但该方法制备的冷压块只适合用于高炉炼铁,不适合用作提钒冷却剂。
CN101338351A公开了一种提钒冷却剂及其制备方法,以提钒污泥、铁精矿粉和氧化铁皮为原料制得提钒冷却剂,但是含钒铁精矿粉价格高,增加了提钒的成本,而且此方法造球后采用自然条件下干燥72小时来干燥湿球,制备时间长,场地占用大,所得的成品机械强度低,粉尘大,每球的机械强度为500-700N,冷压块的冷却强度为3-4℃.kg/t铁水,用于提钒工艺中,钒的氧化率为85.7%左右。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种利用干法除尘灰制备提钒冷压块的方法和由该方法制得的冷压块及其在提钒过程中的应用和一种提钒方法。
本发明提供一种提钒冷压块的制备方法,其特征在于,该方法包括将除尘灰、氧化铁皮和粘结剂均匀混合,将所得混合物进行造球,制得湿球,然后干燥湿球,以所述混合物的总重量为基准,所述除尘灰的用量为65-95重量%,所述氧化铁皮的用量为2-32重量%,所述粘结剂的用量为3-33重量%。
本发明提供一种提钒冷压块,其特征在于,所述冷压块由上述制备方法制备得到,且所述冷压块含有3-10重量%的SiO2、0.5-5重量%的CaO、0.01-0.35重量%的V2O5、0.5-3重量%的Al2O3、70-90重量%的铁的氧化物。
本发明还提供了上述冷压块作为提钒冷却剂的应用。
本发明提供一种提钒方法,该方法包括将冷压块加入含钒铁水中,再对含钒铁水进行吹炼,其特征在于,所述冷压块为上述提钒冷压块。
通过以上技术方案,不仅有效解决了钢铁工业中除尘灰和氧化铁皮再利用的难题,且在不配加含钒铁精矿粉原料的情况下制备出了机械强度和冷却强度均较高的提钒冷压块,在一定程度上降低了提钒的成本。
本发明有效利用干法除尘灰制得了提钒冷压块,而且制得的冷压块具有机械强度和冷压强度均较高、粉尘小的优点,每球的机械强度为750-1500N,冷压块的冷却强度为3.5-4.5℃.kg/t铁水,将本发明中的冷压块用于提钒工艺中,钒的氧化率提高到了86%以上,有效地提高了钒资源的利用率。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
本发明提供一种提钒冷压块的制备方法,其特征在于,该方法包括将除尘灰、氧化铁皮和粘结剂均匀混合,将所得混合物进行造球,制得湿球,然后干燥湿球,以所述混合物的总重量为基准,所述除尘灰的用量为65-95重量%,优选为70-80重量%;所述氧化铁皮的用量为2-32重量%,优选为15-25重量%;所述粘结剂的用量为3-33重量%,优选为5-15重量%。
当粘结剂的用量在15-33重量%范围内时,会在一定程度上增加提钒冷压块制备的成本,因此,以所述混合物的总重量为基准,粘结剂的用量优选为5-15重量%。
根据本发明提供的制备方法,所述混合只要使混合物从外观上看起来混合均匀即可,优选情况下,所述混合在圆盘混料机中进行,混合时间为5-15min。
根据本发明提供的制备方法,所述除尘灰可以为钢铁厂除尘系统所收得的各种含铁除尘灰及其混合所得除尘灰,所述除尘灰主要含有铁的氧化物、SiO2及V2O5,优选情况下,所述除尘灰中Fe2O3的含量为27-55重量%,FeO的含量为32-65重量%,SiO2的含量为2-10重量%,V2O5的含量为0.01-0.3重量%,CaO的含量为1-9重量%。
优选地,所述除尘灰为炼铁除尘灰、炼钢转炉LT干法除尘灰、提钒转炉LT干法除尘灰、LF炉除尘灰、RH除尘灰及含铁污泥中的一种或多种。
根据本发明提供的制备方法,所述氧化铁皮主要含有铁的氧化物及SiO2,优选情况下,所述氧化铁皮中Fe2O3的含量为28-35重量%,FeO的含量为58-65重量%,SiO2的含量为2-8重量%。
优选地,所述氧化铁皮为连铸氧化铁皮、热轧氧化铁皮和冷轧氧化铁皮中的一种或多种。
根据本发明提供的制备方法,所述粘结剂可以是各种能将氧化铁皮和除尘灰粘结在一起进行造球并能增强冷压块耐高温性质的本领域常用粘结剂,优选情况下,所述粘结剂含有球粘土和硼改性酚醛树脂,且所述球粘土和硼改性酚醛树脂的重量比可以为1-1.5∶1,当选用球粘土和硼改性酚醛树脂作为粘结剂时,可进一步提高所述提钒冷压块的机械强度。
其中,球粘土的主要成份包括SiO2(44-63重量%)、Al2O3(28-37重量%)和Fe2O3(0.6-2重量%);硼改性酚醛树脂可以为现有的各种酚醛树脂经硼改性后的产物,改性的方法已为本领域技术人员所熟知,例如可以参见《有机硼改性酚醛树脂的耐热性研究》一文,在此不再赘述。使用含有硼改性酚醛树脂的粘结剂可赋予冷压块更优异的耐高温性能。
根据本发明提供的制备方法,所述湿球的平均粒度可以在较宽范围内选择,优选情况下,所述湿球的平均粒度可以为30-50mm。通过将湿球的平均粒度控制在上述范围内,一方面能够在提钒时延长冷却剂在熔池中的消解时间,从而达到更好的提钒效果,另一方面还能使成球率达92%以上。
根据本发明提供的制备方法,所述制备方法还可以包括对造球后得到的湿球进行筛分,所述筛分可以在振动筛上进行,筛下物可返回再次参与造球。
根据本发明提供的制备方法,所述干燥可以在本领域技术人员熟知的干燥条件下进行,考虑到短时间的高温干燥可以进一步增强冷压块的机械强度,优选情况下,所述干燥的条件包括温度为150-500℃,时间为1-5h。
本发明提供一种提钒冷压块,其特征在于,所述冷压块由上述制备方法制备得到,且所述冷压块含有3-10重量%的SiO2、0.5-5重量%的CaO、0.01-0.35重量%的V2O5、0.5-3重量%的Al2O3、70-90重量%的铁的氧化物。
所述冷压块每球的机械强度为750-1500N,当使用本发明优选的粘结剂和干燥方法时,所述机械强度优选为1000-1500N,冷压块的冷却强度为3.5-4.5℃.kg/t铁水。进一步优选情况下,所述冷压块含水量小于2重量%,可以通过干燥条件来控制所述冷压块的含水量。
本发明还提供上述提钒冷压块作为提钒冷却剂的应用及一种提钒方法。所述提钒方法包括将冷压块加入含钒铁水中,再对含钒铁水进行吹炼。
由于本发明主要涉及对冷压块的改进,因此对提钒方法的其他步骤和具体操作没有特别的限定,可以参照现有技术进行。
优选地,以每吨含钒铁水的重量计,所述冷压块的加入量为20-40千克。
优选地,所述吹炼条件包括供氧量为15000-18000m3/h,供氧压力为0.65-0.9MPa,供氧时间为4.5-7min。
所述含钒铁水中钒的含量可以为0.2-0.4重量%,铁的含量可以为94-96重量%。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中,圆盘混料机为南昌海源机床有限公司生产的型号为XHL3000的搅拌机;对辊压球机的厂家为洛阳中原矿山机械制造有限公司,型号为Φ1000×600;链篦式烘干机由无锡雪浪输送机械有限公司生产,栅板宽度2000,机体长度50m;以下实施例和对比例所用除尘灰的来源和主要成分的含量以及含钒铁精矿粉和氧化铁皮主要成分的含量见表1;所用粘结剂为球粘土和硼改性酚醛树脂的混合物,球粘土购于广西南宁天元顺丰科技有限公司,一级品,主要成分为:62重量%的SiO2、33重量%的Al2O3、2重量%的Fe2O3,硼改性酚醛树脂的制备方法参见文献《有机硼改性酚醛树脂的耐热性研究》中硼酸锌改性酚醛树脂的制备一节(表2配方);冷压块的机械强度采用ISO4700-2007标准方法测定;冷却强度表示1kg冷压块能够使每t含钒铁水降低的温度值,采用实验室热测定冷压块比热和热焓方法测定,测定仪器为美国TA公司生产的热分析仪(DSCQ600),并结合热力学分析软件Factsage计算得到。冷压块中铁的氧化物的含量采用荧光检测法测定,钒氧化率的计算公式为:(含钒铁水中钒的含量-半钢中残钒的含量)/含钒铁水中钒的含量,钒氧化率越大,说明提钒的效率越高。
表1
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的提钒冷压块及其制备方法。
将炼铁除尘灰、氧化铁皮和粘结剂(球粘土和硼改性酚醛树脂的重量比为1∶1)按照重量比为65∶32∶3送入圆盘混料机中进行混合搅拌,10min后混合均匀,将混合得到的混合物输送至对辊压球机中进行造球,对辊压球机的压力为15MPa/cm2,制得的湿球在孔径为10mm目的振动筛上对湿球进行筛分,获得平均粒度为30mm的筛上物,成球率为95%,筛下物返回再次进行造球,筛上物置于链篦式烘干机中进行干燥,干燥温度为250℃,干燥时间为3h,得冷压块成品C1。冷压块C1中SiO2、CaO、V2O5、Al2O3和铁的氧化物的含量如表2所示。冷压块C1的机械强度为1200N每球,冷却强度为4.1℃.kg/t铁水。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的提钒冷压块及其制备方法。
将提钒转炉LT干法除尘灰、炼钢转炉LT干法除尘灰、氧化铁皮和粘结剂(球粘土和硼改性酚醛树脂的重量比为1.5∶1)按照重量比为45∶40∶2∶3送入圆盘混料机中进行混合搅拌,10min后混合均匀,将混合得到的混合物输送至对辊压球机中进行造球,对辊压球机的压力为15MPa/cm2,在孔径为10mm的振动筛上对湿球进行筛分,制得的湿球平均粒度为30mm,成球率为93%,筛下物返回再次进行造球,筛上物置于链篦式烘干机中进行干燥,干燥温度为300℃,干燥时间为3h,得冷压块成品C2。冷压块C2中SiO2、CaO、V2O5、Al2O3和铁的氧化物的含量如表2所示。冷压块C2的机械强度为1180N每球,冷却强度为3.9℃.kg/t铁水。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的提钒冷压块及其制备方法。
将炼铁除尘灰、提钒转炉LT干法除尘灰、氧化铁皮和粘结剂(球粘土和硼改性酚醛树脂的重量比为1.25∶1)按照重量比为30∶35∶2∶33送入圆盘混料机中进行混合搅拌,10min后混合均匀,将混合得到的混合物输送至对辊压球机中进行造球,对辊压球机的压力为15MPa/cm2,在孔径为10mm的振动筛上对湿球进行筛分,制得的湿球平均粒度为30mm,成球率为92%,筛下物返回再次进行造球,筛上物置于链篦式烘干机中进行干燥,干燥温度为500℃,干燥时间为1h,得冷压块成品C3。冷压块C3中SiO2、CaO、V2O5、Al2O3和铁的氧化物的含量如表2所示。冷压块C3的机械强度为1460N每球,冷却强度为3.8℃.kg/t铁水。
实施例4
本实施例用于说明本发明提供的提钒冷压块及其制备方法。
将炼铁除尘灰、氧化铁皮和粘结剂(球粘土和硼改性酚醛树脂的重量比为1.25∶1)按照重量比为75∶18∶7送入圆盘混料机中进行混合搅拌,10min后混合均匀,将混合得到的混合物输送至对辊压球机中进行造球,对辊压球机的压力为15MPa/cm2,制得的湿球在孔径为10mm目的振动筛上对湿球进行筛分,获得平均粒度为30mm的筛上物,成球率为94%,筛下物返回再次进行造球,筛上物置于链篦式烘干机中进行干燥,干燥温度为150℃,干燥时间为5h,得冷压块成品C4。冷压块C4中SiO2、CaO、V2O5、Al2O3和铁的氧化物的含量如表2所示。冷压块C4的机械强度为1250N每球,冷却强度为4.5℃.kg/t铁水。
实施例5
本实施例用来说明本发明提供的提钒冷压块及其制备方法。
按照实施例4的方法制备提钒冷压块,不同的是,粘结剂为球粘土与MgCl2的混合物(重量比为1.25∶1),得到冷压块成品C5。冷压块C5中SiO2、CaO、V2O5、Al2O3和铁的氧化物的含量如表2所示。冷压块C5的机械强度为870N每球,冷却强度为4.0℃.kg/t铁水。
实施例6
本实施例用来说明本发明提供的提钒冷压块及其制备方法。
按照实施例4的方法制备提钒冷压块,不同的是,筛上物在自然条件下进行干燥,得到冷压块成品C6。冷压块C6中SiO2、CaO、V2O5、Al2O3和铁的氧化物的含量如表2所示。冷压块C6的机械强度为750N每球,冷却强度为3.8℃.kg/t铁水。
对比例1
将含钒铁精矿粉、氧化铁皮和粘结剂按照重量比为35∶57∶8送入圆盘混料机中进行混合搅拌,10min后混合均匀,将混合得到的混合物输送至对辊压球机中进行造球,对辊压球机的压力为15MPa/cm2,在孔径为10mm的振动筛上对湿球进行筛分,制得的湿球平均粒度为30mm,成球率为71%,筛下物返回再次进行造球,筛上物在自然条件下干燥72h得冷压块成品C。冷压块C中SiO2、CaO、V2O5、Al2O3和铁的氧化物的含量如表2所示。冷压块C的机械强度为650N每球,冷却强度为3.4℃.kg/t铁水。
表2
实施例7
本实施例用于说明本发明提供的冷压块作为提钒冷却剂的应用及提钒方法。
将含钒铁水兑入提钒炉中进行吹炼,含钒铁水装入量为130吨/炉,含钒铁水中除铁以外的主要成分含量如表3所示,加入冷压块C1,加入量为20kg/t铁水,供氧流量为15000-18000m3/h,供氧压力为0.7MPa,供氧时间为6min,熔池温度控制在1350-1400℃,出炉并获得半钢和钒渣,半钢中钒和碳含量、钒渣中V2O5及总铁含量、以及钒的氧化率如表4所示。
实施例8-12
按照实施例7的方法提钒,不同的是,冷压块C1分别由实施例2-6制备的冷压块代替,加入量见表3,获得的半钢中钒和碳含量、钒渣中V2O5及总铁含量、以及钒的氧化率如表4所示。
对比例2
按照实施例9的方法提钒,不同的是,冷压块C3由对比例1制备的冷压块C代替,获得的半钢中钒和碳含量、钒渣中V2O5及总铁含量、以及钒的氧化率如表4所示。
表3
表4
将实施例与对比例进行比较可以看出,实施例1-6制得的冷压块的机械强度均大于对比例1制得的冷压块的机械强度,当使用本发明优选的粘结剂和干燥方法制备冷压块时,可进一步提高机械强度,本发明制得的冷压块的冷却强度也增加了约0.5℃.kg/t铁水,且采用本发明优选方案制备的冷压块用于提钒获得的半钢中残钒含量低,在半钢中碳含量高(3.86重量%)的情况下,残钒含量低至0.029重量%,实现了提钒工艺中脱钒保碳的目的,钒渣中V2O5的含量高,提高了钒渣的品位,既而提高了钒资源的利用率。而且本发明更有效地利用了钢铁工业产生的除尘灰及氧化铁皮等二次资源,不仅不需要高成本的含钒铁精矿粉就制备出强度高的提钒冷压块,降低了提钒冷压块的制备成本,而且还解决了除尘灰(尤其是干法除尘灰)再利用困难的难题。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种提钒冷压块的制备方法,其特征在于,该方法包括将除尘灰、氧化铁皮和粘结剂均匀混合,将所得混合物进行造球,制得湿球,然后干燥湿球,以所述混合物的总重量为基准,所述除尘灰的用量为65-95重量%,所述氧化铁皮的用量为2-32重量%,所述粘结剂的用量为3-33重量%;
其中,所述粘结剂含有球粘土和硼改性酚醛树脂,且所述球粘土和硼改性酚醛树脂的重量比为1-1.5:1。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其中,以所述混合物的总重量为基准,所述除尘灰的用量为70-80重量%,所述氧化铁皮的用量为15-25重量%,所述粘结剂的用量为5-15重量%。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其中,所述除尘灰中Fe2O3的含量为27-55重量%,FeO的含量为32-65重量%,SiO2的含量为2-10重量%,V2O5的含量为0.01-0.3重量%,CaO的含量为1-9重量%。
4.根据权利要求1或3所述的制备方法,其中,所述除尘灰为炼铁除尘灰、炼钢转炉LT干法除尘灰、提钒转炉LT干法除尘灰、LF炉除尘灰、RH除尘灰和含铁污泥中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其中,所述氧化铁皮中Fe2O3的含量为28-35重量%,FeO的含量为58-65重量%,SiO2的含量为2-8重量%。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法,其中,所述氧化铁皮为连铸氧化铁皮、热轧氧化铁皮和冷轧氧化铁皮中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其中,所述湿球的平均粒度为30-50mm。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其中,所述干燥的条件包括温度为150-500℃,时间为1-5h。
9.一种提钒冷压块,其特征在于,所述冷压块由权利要求1-8中的任意一项所述的制备方法制备得到,且所述冷压块含有3-10重量%的SiO2、0.5-5重量%的CaO、0.01-0.35重量%的V2O5、0.5-3重量%的Al2O3、70-90重量%的铁的氧化物。
10.根据权利要求9所述的冷压块,其中,所述冷压块含水量小于2重量%,冷压块每球的机械强度为750-1500N,冷压块的冷却强度为3.5-4.5℃.kg/t铁水。
11.权利要求9或10所述的冷压块作为提钒冷却剂的应用。
12.一种提钒方法,该方法包括将冷压块加入含钒铁水中,再对含钒铁水进行吹炼,其特征在于,所述冷压块为权利要求9或10所述的冷压块。
13.根据权利要求12所述的提钒方法,其中,以每吨含钒铁水的重量计,所述冷压块的加入量为20-40千克。
14.根据权利要求12所述的提钒方法,其中,所述吹炼条件包括供氧流量为15000-18000m3/h,供氧压力为0.65-0.9MPa,供氧时间为4.5-7min。
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- 2011-11-11 CN CN201110357987.9A patent/CN103103310B/zh active Active
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