CN103397208A

CN103397208A - 一种电铝热法冶炼钒铁的工艺

Info

Publication number: CN103397208A
Application number: CN2013102911955A
Authority: CN
Inventors: 陈炼; 向丽; 陈永; 戈文荪; 蒋龙奎; 孙朝晖; 王永刚
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2033-07-11
Also published as: CN103397208B

Abstract

本发明提供了一种电铝热法生产钒铁的工艺。所述工艺包括：将按重量计1份的石灰、5～6份的铝和7.5～8.0份的V₂O₃混合，并根据钒铁产品规格配入铁，并且配入5～10kg/t钒铁的硼砂和6～12kg/t钒铁的萤石，形成混合料；对电弧炉进行引弧点火，然后加入所述混合料进行还原冶炼，控制还原冶炼的温度为1700～1900℃；待反应完全后，加入精炼料进行精炼；精炼完全后，冷却，得到渣饼和钒铁合金饼，分离后得到钒铁合金产品。本发明能够将钒铁冶炼炉渣熔点降低，减少渣中夹铁并降低炉渣含钒量，并能够提高钒收率（例如，钒收率不低于98%）。

Description

一种电铝热法冶炼钒铁的工艺

技术领域

本发明属于铁合金冶炼技术领域，具体来讲，涉及一种电铝热法生产钒铁的工艺。

背景技术

通常，钒铁合金是重要的炼钢合金添加剂，通常采用V₂O₅电硅热法冶炼工艺，该法的生产工艺成熟，装备水平先进，产品质量稳定，国外采用电硅热法的钒回收率为95%以上，国内采用V₂O₅电硅热法工艺生产的钒铁产品质量和钒回收率与国外先进水平尚有一定差距。

除此之外，国内外还有许多企业采用电铝热法制备钒铁合金，与电硅热法相比其冶炼时间短，炉况容易控制，工人劳动强度低，产品质量稳定，环境污染小，综合成本低。一般是将V₂O₃或V₂O₅及铁粒、铝粉等材料装入电弧炉内，通电加热，促进反应进行。用电铝热法冶炼高钒铁也能使钒的回收率达到95%，为了达到更高的技术经济指标，各钒铁生产商又作了进一步的技术改进，比如卢森堡的CASA厂和攀钢北海特种铁合金有限公司就在电铝热法的基础上，增加了一套喷吹设备。通过该设备使熔渣中的残钒从2%降低到1.2%以下，从而使钒回收率提高到97%。图1示出了现有技术中的电铝热法冶炼钒铁工艺的流程图。

在实际生产中为了将钒氧化物充分还原，一般都加入过量的铝粉，这就会造成：合金中铝含量较高；炉渣熔点高、冶炼温度较高，不利于冶炼顺利进行；渣中夹铁等问题。目前，为了将合金冶中的铝脱除，一般采用V₂O₅作为氧化剂将铝氧化；同时，为了降低渣的熔点和流动性，常采用CaF₂为调渣剂。这种方法不仅增加了成本，造成渣中钒含量较高，需要将富钒渣返回炉中使用，增加了冶炼操作难度，并且加入CaF₂后炉渣会对炉衬造成侵蚀。

公开号为CN1197846A的专利文献公开了一种用高钒铁炉渣冶炼高硅低钒铁及其工艺，该专利申请采用大剂量的石灰和镁砂作熔剂调渣，用硅铁作还原剂，经备料、引弧调渣、还原贫渣等步聚还原提取高钒铁炉渣中的钒元素，制得高硅低钒铁产品，可用作生产冶炼钒铁合金的一期炉料，该专利申请开发利用高钒铁炉渣为生产钒铁合金提供重要的钒资源，其主要优点是：工艺简单、生产成本低，降低“三废”污染，具有明显的社会经济和环境效益。

公开号为CN1051588A的专利文献公开了钒铁炉渣贫化剂及其应用，该专利申请采用铝、硅、铁为炉渣还原贫化剂主要元素，其中含铝60～70%、硅20～30%、铁5～12%（重量百分比）。其密度为2.8～3.1，熔点为750～850℃。在电硅热法冶炼钒铁时，先用硅铁还原，使炉渣中含钒氧化物（折合钒）≤1%后，加入上述贫化剂，对炉渣中的钒氧化物进一步贫化还原，使炉渣含钒贫化到V₂O₅≤0.35%。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的不足中的至少一项。

例如，本发明的目的之一在于提供一种电铝热法生产钒铁的工艺。

本发明提供了一种电铝热法生产钒铁的工艺。所述工艺包括步骤：将按重量计1份的石灰、5～6份的铝和7.5～8.0份的V₂O₃混合，并根据钒铁产品规格配入铁，并且配入5～10kg/t钒铁的硼砂和6～12kg/t钒铁的萤石，形成混合料；对电弧炉进行引弧点火，然后加入所述混合料进行还原冶炼，控制还原冶炼的温度为1700～1900℃；待反应完全后，加入精炼料进行精炼，所述精炼料由石灰、铝和铁组成；精炼完全后，冷却，得到渣饼和钒铁合金饼，分离后得到钒铁合金产品。

与现有技术相比，本发明的技术效果包括：能够将钒铁冶炼炉渣熔点降低，减少渣中夹铁并降低炉渣含钒量，能够提高钒收率（例如，钒收率不低于98%），从而能够降低钒铁冶炼成本、增加经济效益并提高资源利用率。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了现有技术中的电铝热法冶炼钒铁工艺的流程图；

图2示出了根据本发明一个示例性实施例的电铝热法生产钒铁工艺的流程示意图。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的电铝热法生产钒铁工艺。

根据本发明的电铝热法生产钒铁工艺包括以下步骤：将按重量计1份的石灰、5～6份的铝和7.5～8.0份的V₂O₃混合，并根据钒铁产品规格配入铁，并且配入5～10kg/t钒铁的硼砂和6～12kg/t钒铁的萤石，形成混合料；对电弧炉进行引弧点火，然后加入所述混合料进行还原冶炼，控制还原冶炼的温度为1700～1900℃；待反应完全后，加入精炼料进行精炼，所述精炼料由按重量计15～20份的石灰、15～20份的铝和10份的铁组成；精炼完全后，冷却，得到渣饼和钒铁合金饼，分离后得到钒铁合金产品。

在本发明的电铝热法生产钒铁工艺的一个示例性实施例中，引弧点火步骤通过在电弧炉内加入V₂O₅并送电来实现。

在本发明的电铝热法生产钒铁工艺的一个示例性实施例中，形成混合料的步骤中硼砂的配入量优选为7～9kg/t钒铁的，萤石的配入量优选为8～10kg/t钒铁。

在本发明的电铝热法生产钒铁工艺的一个示例性实施例中，还原冶炼步骤可以包括多个加料并还原的过程，并且该多个加料并还原的过程依次进行。例如，还原冶炼步骤包括4次加料并还原的过程，并且每次加料并还原的过程先加入混合料，然后还原30～40min，再进行下一次加料并还原的过程。

在本发明的电铝热法生产钒铁工艺的一个示例性实施例中，还原冶炼的温度优选为1750～1790℃。

在本发明的电铝热法生产钒铁工艺的一个示例性实施例中，铝和铁优选为粒状或粉状，萤石的粒度小于5mm。

在本发明的方法中，硼砂的主要成分为无水氧化硼，其品位应>90%，萤石品位>60%。

如图2所示，在本发明的一个示例性实施例中，电铝热法生产钒铁的工艺可以采用以下技术方案来实现。

（1）配料

将石灰、铝粉、V₂O₃、硼砂和萤石按一定配比配料，同时，按照钒铁合金成分要求和电弧炉公称容量大小，配入铁粒，待原料混合均匀后，装罐入四个罐内。其中，石灰、铝粉和V₂O₃的配比按重量计为1：5～6：7.5～8.0；硼砂用量为5～10kg/t钒铁，萤石的用量为6～12kg/t钒铁。这里，硼砂为无水氧化硼，其品位应>90%，萤石品位>60%、粒度<5mm。

（2）还原冶炼调渣

在电弧炉内加入一定量的V₂O₅送电快速引弧熔化炉料。点火成功后，在炉内加入第一罐料，还原时间30～40min，并每隔30～40min加入一罐原料，四罐原料加完后继续冶炼20～30min，最后加入精炼料精炼18～30min。精炼料为石灰、铝粒及铁粒的混合物。

（3）冷却

钒铁合金冶炼完毕后随炉冷却，将渣饼与合金饼分离后得到钒铁合金。

（4）破碎

待钒铁合金液冷却至室温后，脱模并将钒铁锭破碎至用户要求，得到50钒铁或80钒铁成品。

下面结合具体示例来进一步说明本发明的示例性实施例。

示例1

将按重量计1份的石灰、5份的铝粉和7.5份的V₂O₃混合，并根据80钒铁产品配入铁粒，并且配入10kg/t钒铁的硼砂和6kg/t钒铁的萤石，形成混合料。然后，将混合料混合均匀后装入四个料罐中。

在公称容量10t的电弧炉内，加入片钒（V₂O₅）引弧点火。点火成功后，四个料罐中的混合料分别间隔32min加入电弧炉进行还原冶炼，还原冶炼温度控制为1800℃，待四个料罐的混合料加完后继续冶炼25min，最后加入精炼料精炼20min。精炼料由20份的石灰、20份的铝和10份的铁组成。

钒铁合金冶炼完毕后随炉冷却，将渣饼与合金饼分离后得到钒铁合金。经检测，钒收率99%，成份符合80钒铁成品的国家标准，炉衬无侵蚀。并且，炉渣中的夹渣铁为3%，炉渣含钒量为0.4%。

示例2

将按重量计1份的石灰、5.5份的铝粉和8份的V₂O₃混合，并根据50钒铁产品配入铁粒，并且配入5kg/t钒铁的硼砂和12kg/t钒铁的萤石，形成混合料。然后，将混合料混合均匀后装入三个料罐中。

在公称容量5t的电弧炉内，加入片钒（V₂O₅）引弧点火。点火成功后，三个料罐中的混合料分别间隔40min加入电弧炉进行还原冶炼，还原冶炼温度控制为1760℃，待三个料罐的混合料加完后继续冶炼30min，最后加入精炼料精炼22min。精炼料由18份的石灰、20份的铝和10份的铁组成。

钒铁合金冶炼完毕后随炉冷却，将渣饼与合金饼分离后得到钒铁合金。经检测，钒收率98.2%，成份符合50钒铁成品的国家标准，炉衬无侵蚀。并且，炉渣中的夹渣铁为2%，炉渣含钒量为0.5%。

示例3

将按重量计1份的石灰、6份的铝粉和7.5份的V₂O₃混合，并根据80钒铁产品配入铁粒，并且配入7kg/t钒铁的硼砂和10kg/t钒铁的萤石，形成混合料。然后，将混合料混合均匀后装入五个料罐中。

在公称容量12t的电弧炉内，加入片钒（V₂O₅）引弧点火。点火成功后，五个料罐中的混合料分别间隔35min加入电弧炉进行还原冶炼，还原冶炼温度控制为1820℃，待五个料罐的混合料加完后继续冶炼20min，最后加入精炼料精炼28min。精炼料由17份的石灰、18份的铝和10份的铁组成。

钒铁合金冶炼完毕后随炉冷却，将渣饼与合金饼分离后得到钒铁合金。经检测，钒收率98.3%，成份符合80钒铁成品的国家标准，炉衬无侵蚀。并且，炉渣中的夹渣铁为2.4%，炉渣含钒量为0.3%。

综上所述，本发明的电铝热法生产钒铁工艺的优点包括：能够将钒铁冶炼炉渣熔点降低，可将炉渣的熔点降低至1700℃以下，能够减少渣中夹铁，炉渣中夹杂铁含量不高于3%，且炉渣含钒量低，炉渣含钒量不高于0.5%），能够提高钒收率（例如，钒收率不低于98%，比现有技术中常用的钒铁生产方法的钒收率（93%～95%）高3～5个百分点），从而能够降低钒铁冶炼成本、增加经济效益并提高资源利用率。

尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims

1.一种电铝热法生产钒铁的工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：

将按重量计1份的石灰、5～6份的铝和7.5～8.0份的V₂O₃混合，并根据钒铁产品规格配入铁，并且配入5～10kg/t钒铁的硼砂和6～12kg/t钒铁的萤石，形成混合料；

对电弧炉进行引弧点火，然后加入所述混合料进行还原冶炼，控制还原冶炼的温度为1700～1900℃；

待反应完全后，加入精炼料进行精炼；

精炼完全后，冷却，得到渣饼和钒铁合金饼，分离后得到钒铁合金产品。

2.根据权利要求1所述的电铝热法生产钒铁的工艺，其特征在于，所述引弧点火步骤通过在电弧炉内加入V₂O₅并送电来实现。

3.根据权利要求1所述的电铝热法生产钒铁的工艺，其特征在于，所述形成混合料的步骤中硼砂的配入量为7～9kg/t钒铁的，萤石的配入量为8～10kg/t钒铁。

4.根据权利要求1所述的电铝热法生产钒铁的工艺，其特征在于，所述还原冶炼步骤包括多个加料并还原的过程，所述多个加料并还原的过程依次进行。

5.根据权利要求4所述的电铝热法生产钒铁的工艺，其特征在于，所述还原冶炼步骤包括4次加料并还原的过程，并且每次加料并还原的过程先加入混合料，然后还原30～40min，再进行下一次加料并还原的过程。

6.根据权利要求1所述的电铝热法生产钒铁的工艺，其特征在于，所述还原冶炼的温度为1750～1790℃。

7.根据权利要求1所述的电铝热法生产钒铁的工艺，其特征在于，所述铝和铁为粒状或粉状，所述萤石的粒度小于5mm。