CN103421923A

CN103421923A - 一种含钒铁水的冶炼方法

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Publication number: CN103421923A
Application number: CN2013103854837A
Authority: CN
Inventors: 刘功国; 黎建明; 秦洁; 谢开良; 何绍刚
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: CN103421923B

Abstract

本发明提供了一种含钒铁水的冶炼方法。所述冶炼方法包括以下步骤：将含钒铁矿与碳质还原剂在温度为1250～1340℃的条件下进行直接还原，获得金属化率为30～89%、残碳含量为2～15wt%的金属化物料；将所述金属化物料送入电炉冶炼并控制熔池内的铁水温度为1400～1700℃，得到含钒铁水。本发明的方法冶炼获得的含钒铁水中的钒含量高于传统高炉冶炼工艺，从而为后续含钒铁水提取钒渣增加产量或钒渣品位，有利于实现钒钛磁铁矿资源利用的最大化和高效化。

Description

一种含钒铁水的冶炼方法

技术领域

本发明属于冶金领域，更具体地讲，特别是涉及一种采用电炉生产含钒铁水的方法。

背景技术

攀西钒钛磁铁矿精矿采用高炉生产含钒铁水，由于在前工序烧结和高炉冶炼中必须进行调渣操作，渣量比较大，因此冶炼所得到的含钒铁水中[V]含量通常在0.32～0.35wt％左右，钒进入铁水的比例大约为70wt％。

在实际生产中，如果不考虑钒的收得率，含钒铁水中钒的含量高低并不关键。但是，如果从资源有效利用的角度考虑，包括后续含钒铁水提取钒渣等处理步骤，铁水中钒的含量就比较重要，这将直接影响钒渣产能及经济效益，特别是铁水量较大时更是如此。若含钒铁水中钒的含量在0.32～0.35wt％之间，则钒渣的正常产率在5％左右；若含钒铁水中钒的含量达到0.5wt％以上时，同品位钒渣的折算产率将达到8％左右，那么钒的回收效率将得到大大提高，经济效益极为可观。

因此，对于物料成分稳定的攀西钒钛磁铁矿的冶炼，需要采用一种有别于传统高炉冶炼方式的新工艺进行含钒铁水的生产使得铁水中钒的含量较大幅度的超过0.35wt％，从而可以为后续含钒铁水提取钒渣增加产量或钒渣品位，同时解决传统高炉冶炼工艺钒收率不高的问题，也进一步提高攀西钒钛磁铁矿中钒元素的收率，实现钒钛磁铁矿资源利用的最大化和高效化。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。

本发明的目的之一在于提供一种含钒铁水的冶炼方法，使得攀西钒钛磁铁矿冶炼生产含钒铁水中的钒含量高于传统高炉冶炼工艺，从而为后续含钒铁水提取钒渣增加产量或钒渣品位，解决传统高炉冶炼工艺钒收率不高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种含钒铁水的冶炼方法。所述冶炼方法包括以下步骤：将含钒铁矿与碳质还原剂在温度为1250～1340℃的条件下进行直接还原，获得金属化率为30～89%、残碳含量为2～15wt%的金属化物料；将所述金属化物料送入电炉冶炼并控制熔池内的铁水温度为1400～1700℃，得到含钒铁水。

根据本发明含钒铁水的冶炼方法的一个实施例，所述电炉冶炼的步骤包括将金属化物料以连续加料的方式加入电炉内并保持炉内熔池区域始终存在以及不产生或少产生泡沫渣。

根据本发明含钒铁水的冶炼方法的一个实施例，所述连续加料的方式包括以下两种加料方式，第一种加料方式，在整个冶炼过程中，将所述金属化物料连续均匀地加入电炉内；第二种加料方式，在冶炼前期采用第一加料速率加入第一批金属化物料；在冶炼中期，采用第二加料速率加入第二批金属化物料；在冶炼后期，以第三加料速率加入剩余的金属化物料；其中，所述第二加料速率大于第一加料速率和第三加料速率，并且所述第二批金属化物料占金属化物料总量的60～80wt%，所述第一批金属化物料占金属化物料总量的12～16wt%。

根据本发明含钒铁水的冶炼方法的一个实施例，所述方法还包括在出铁前若含钒铁水中的钒含量未达到要求值时，向电炉内补充配加碳质还原剂并继续送电冶炼。

根据本发明含钒铁水的冶炼方法的一个实施例，所述含钒铁矿为钒钛磁铁矿，其主要成分以重量百分比计包括：52～55wt%的铁氧化物和0.50～0.65wt%的V₂O₅，含钒铁矿与碳质还原剂的配比为100：12～100：35。

根据本发明含钒铁水的冶炼方法的一个实施例，所述直接还原步骤的还原时间为80～150min。

根据本发明含钒铁水的冶炼方法的一个实施例，在电炉冶炼的过程中，取铁水样或渣样分析，当铁水样中的钒含量为0.45wt％以上或渣样中的V₂O₅≤0.4wt%，同时铁水温度达到1500℃以上的情况下，出铁。

根据本发明含钒铁水的冶炼方法的一个实施例，在加料完毕后15～60min内进行取铁水样或渣样分析。

根据本发明含钒铁水的冶炼方法的一个实施例，当铁水样中的钒含量未达到0.45wt％以上或渣样中的V₂O₅含量不小于0.4wt％时，补充配加碳质还原剂并继续送电冶炼，直至铁水样中的钒含量为0.45wt％以上或渣样中的V₂O₅含量小于0.4wt％。

根据本发明含钒铁水的冶炼方法的一个实施例，所述电炉冶炼的步骤还包括将电炉铁水总量的10～40wt%留在炉内用于下一炉的冶炼。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过在直接还原设备内对含钒铁矿与碳质还原剂进行预还原，并控制得到的金属化物料的金属化率为30～89%、残碳含量为2～15wt%，将所得的金属化物料送入电炉冶炼，获得含钒铁水。本发明的方法在直接还原步骤温度较低，得到的金属化物料的残碳含量较高，送入电炉冶炼后不需或只需配加少量碳质还原剂，获得的含钒铁水中的钒含量高于传统高炉冶炼工艺，从而为后续含钒铁水提取钒渣增加产量或钒渣品位，有利于实现钒钛磁铁矿资源利用的最大化和高效化。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例详细地描述根据本发明的一种含钒铁水的冶炼方法。

在本发明的一个示例性实施例中，以攀西钒钛铁矿为例，对根据本发明示例性实施例的含钒铁水的冶炼方法进行详细阐述。其中，钒钛磁铁矿的主要成分包括：52～55wt%的TFe（铁氧化物）和0.50～0.65wt%的V₂O₅。

首先，将钒钛磁铁矿与碳质还原剂在温度为1250～1340℃的条件下进行直接还原，其中，钒钛磁铁矿与碳质还原剂的配比为100：12～100：35，还原时间为80～150min，获得金属化率为30～89%、残碳含量为2～15wt%的金属化物料。

然后，将直接还原获得的金属化物料送入电炉冶炼。在电炉冶炼过程中，通过采用特定的加料制度、温度控制制度、终点判定制度和出渣出铁制度，从而获得铁水中钒含量达到0.45wt％以上的高钒铁水。

其中，加料制度是指炼钢炉每次冶炼完成出铁后，进行下一炉冶炼过程中连续加入冶炼物料（即直接还原得到的金属化物料）的操作方式。具体地，在电炉送电冶炼的过程中，冶炼物料的加入原则是以始终保持炉内熔池区域存在以及不产生或少产生泡沫渣，例如，可以采用以下两种加料方式将冶炼物料连续地加入电炉内。

第一种加料方式，在整个冶炼过程中，将所述冶炼物料连续均匀地加入电炉内。例如，根据预期的冶炼时间计算，折算到每分钟平均连续加入。

第二种加料方式，在冶炼前期、中期、后期分别采用少加、多加、少加的加入模式。即在冶炼前期采用第一加料速率加入第一批冶炼物料；在冶炼中期，采用第二加料速率加入第二批冶炼物料；在冶炼后期，以第三加料速率加入剩余的冶炼物料；其中，所述第二加料速率大于第一加料速率和第三加料速率，并且所述第二批冶炼物料占冶炼物料总量的60～80wt%，所述第一批冶炼物料占冶炼物料总量的12～16wt%。这里，冶炼前、中、后期的判断标准为：冶炼前期是指冶炼开始至电炉内熔池形成的阶段，冶炼中期是指电炉内熔池形成至炉渣开始上涨同时除尘烟气有超过±5℃的温度波动的阶段，其后为冶炼后期。

温度控制制度具体是指冶炼期间的温度控制操作方式。具体步骤为：开始加料送电起弧后，始终保持熔池的存在，保证熔池铁水温度达到1400～1700℃。若温度小于1400℃则熔分过程难于进行，同时钒还原进铁水困难，若温度高于1700℃以上耐材寿命急剧缩短。根据该温度要求，依据加料制度的变化，适时调整送电的电压和电流。

终点判定制度要求在加料结束后的15～60分钟内，取铁水样或渣样进行分析，若铁水样中的钒含量达到0.45wt％以上或渣样中的V₂O₅含量小于0.4wt％时，同时铁水温度达到1500℃以上的情况下，即可出渣、出铁。这里，控制铁水温度在1500℃以上，可防止具有短渣特性的炉渣不在出渣过程中凝固，影响炉况的顺行，同时保证钒的还原效果。当铁水样中的钒含量未达到0.45wt％以上或渣样中的V₂O₅含量不小于0.4wt％时，则小批量补充配加碳质还原剂并继续送电冶炼进一步还原，直至铁水样中的钒含量为0.45wt％以上或渣样中的V₂O₅含量小于0.4wt％后再出渣、出铁。

出渣出铁制度是指铁水成分达到要求后，同时在铁水温度达到1500℃以上的条件下，出渣出铁的操作方式。具体操作方式包括：①加完物料后一次性出渣、出铁，炉渣要求尽可能出尽，出完渣后开始出铁，出铁量达到电炉内铁水总量的60～90wt%时，停止出铁，以将电炉铁水总量的10～40wt%留在炉内作为下一炉冶炼的熔池。②采用EBT偏心底出钢电弧炉时，在冶炼中期可以先出部分铁不出渣，冶炼完成后再按出渣出铁制度要求进行出铁出渣操作，该操作方式可在一炉役内冶炼更多的物料，使得电炉的效率更高。

以上冶炼过程中所采用的碳质还原剂可以采用现有技术中常用的例如焦丁、石墨、煤粉或沥青焦等碳质还原剂。

可以看出，在以上实施例中，通过采用电炉设备冶炼钒钛磁铁矿金属化物料，通过特定的加料制度、温度制度、终点判定制度和出渣出铁制度，获得铁水中[V]含量达到0.45wt%以上的高钒铁水，高于传统高炉冶炼工艺。然而，本发明不限于此，若采用非钒钛磁铁矿等其他含钒铁矿时，获得的含钒铁水中的钒含量及渣中的V₂O₅含量有一定变化，但其冶炼反应过程和控制原理仍然一致。

此外，根据本发明的含钒铁水的冶炼方法，在电炉冶炼过程中，造渣或不造渣均可，若不造渣冶炼，还可以进一步回收钛炉渣。

为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例对其进行进一步说明。

示例1

将钒钛磁铁矿与碳质还原剂在温度为1253℃的条件下进行直接还原，获得金属化率31.9wt%，残碳含量13.8wt%的金属化物料。其中，钒钛磁铁矿的主要成分包括TFe：52.2%，V₂O₅：0.52%，钒钛磁铁矿与碳质还原剂的配比为100：35，还原时间为80min，直接还原采用的设备为回转窑。

将所述钒钛磁铁矿金属化物料以45kg/min的加料速率连续均匀地装入容量为5t的电炉中进行冶炼，其中，冶炼温度控制在1450℃，加料结束后15分钟，取铁水样分析，铁水样中的钒含量为0.39wt%，补充30kg焦丁并继续送电冶炼，出炉铁水温度为1522℃，得到的铁水中[V]含量达到0.45wt%。

示例2

将钒钛磁铁矿与碳质还原剂在温度为1280℃的条件下进行直接还原，获得金属化率平均为70.1wt%，残碳含量7.9wt%的金属化物料。其中，钒钛磁铁矿的主要成分包括TFe：53.9%，V₂O₅：0.59%，钒钛磁铁矿与碳质还原剂的配比为100：33，还原时间为150min，直接还原采用的设备为转底炉。

将所述钒钛磁铁矿金属化物料以50kg/min的加料速率连续均匀地装入容量为5t的电炉中进行冶炼，其中，冶炼温度控制在1690℃，出炉铁水温度为1695℃，得到的铁水中[V]含量达到0.49wt%。

示例3

将钒钛磁铁矿与碳质还原剂在温度为1340℃的条件下进行直接还原，获得金属化率平均为86.5wt%，残碳含量3.3wt%的金属化物料。其中，钒钛磁铁矿的主要成分包括TFe：54.1%，V₂O₅：0.60%，钒钛磁铁矿与碳质还原剂的配比为100:12，还原时间为80min，直接还原采用的设备为转底炉。

将所述钒钛磁铁矿金属化物料连续地装入容量为30t的电炉中进行冶炼。其中，冶炼温度控制在1640℃；加料方式为：采用前期加料速率100kg/min维持30分钟，中期加料速率250kg/min维持60分钟，后期加料速率150kg/min维持30分钟；出炉铁水温度为1655℃。得到的铁水中[V]含量达到0.51wt%。

示例4

将钒钛磁铁矿与碳质还原剂在温度为1340℃的条件下进行直接还原，获得金属化率平均为88.5wt%，残碳含量2.6wt%的金属化物料。其中，钒钛磁铁矿的主要成分包括TFe：54.9%，V₂O₅：0.62%，钒钛磁铁矿与碳质还原剂的配比为100:18，还原时间为90min，直接还原采用的设备为转底炉。

将所述钒钛磁铁矿金属化物料连续地装入容量为30t的电炉中进行冶炼。其中，冶炼温度控制在1650℃；加料方式为：采用前期加料速率120kg/min维持30分钟，中期加料速率280kg/min维持80分钟，后期加料速率100kg/min维持25分钟；出炉铁水温度为1665℃。得到的铁水中[V]含量达到0.52wt%。

综上所述，本发明通过在直接还原设备内对含钒铁矿与碳质还原剂进行预还原，并控制得到的金属化物料的金属化率为30～89%、残碳含量为2～15wt%，将所得的金属化物料送入电炉冶炼，获得含钒铁水。本发明的方法在直接还原步骤温度较低，得到的金属化物料的残碳含量较高，送入电炉冶炼后不需或只需配加少量碳质还原剂，获得的含钒铁水中的钒含量高于传统高炉冶炼工艺。在应用于钒钛磁铁矿的冶炼后，可以获得铁水中[V]含量达到0.45wt%以上的高钒铁水，从而为后续含钒铁水提取钒渣增加产量或钒渣品位，有利于实现钒钛磁铁矿资源利用的最大化和高效化。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims

1.一种含钒铁水的冶炼方法，其特征在于，所述冶炼方法包括以下步骤：

将含钒铁矿与碳质还原剂在温度为1250～1340℃的条件下进行直接还原，获得金属化率为30～89%、残碳含量为2～15wt%的金属化物料；

将所述金属化物料送入电炉冶炼并控制熔池内的铁水温度为1400～1700℃，得到含钒铁水。

2.根据权利要求1所述的含钒铁水的冶炼方法，其特征在于，所述电炉冶炼的步骤包括将金属化物料以连续加料的方式加入电炉内并保持炉内熔池区域始终存在以及不产生或少产生泡沫渣。

3.根据权利要求2所述的含钒铁水的冶炼方法，其特征在于，所述连续加料的方式包括以下两种加料方式，

第一种加料方式，在整个冶炼过程中，将所述金属化物料连续均匀地加入电炉内；

第二种加料方式，在冶炼前期采用第一加料速率加入第一批金属化物料；在冶炼中期，采用第二加料速率加入第二批金属化物料；在冶炼后期，以第三加料速率加入剩余的金属化物料；其中，所述第二加料速率大于第一加料速率和第三加料速率，并且所述第二批金属化物料占金属化物料总量的60～80wt%，所述第一批金属化物料占金属化物料总量的12～16wt%。

4.根据权利要求1所述的含钒铁水的冶炼方法，其特征在于，所述方法还包括在出铁前若含钒铁水中的钒含量未达到要求值时，向电炉内补充配加碳质还原剂并继续送电冶炼。

5.据权利要求1所述的含钒铁水的冶炼方法，其特征在于，所述含钒铁矿为钒钛磁铁矿，其主要成分包括：52～55wt%的铁氧化物和0.50～0.65wt%的V₂O₅，含钒铁矿与碳质还原剂的配比为100：12～100：35。

6.根据权利要求5所述的含钒铁水的冶炼方法，其特征在于，所述直接还原步骤的还原时间为80～150min。

7.根据权利要求5所述的含钒铁水的冶炼方法，其特征在于，在电炉冶炼的过程中，取铁水样或渣样分析，当铁水样中的钒含量为0.45wt％以上或渣样中的V₂O₅≤0.4wt%，同时铁水温度达到1500℃以上的情况下，出铁。

8.据权利要求7所述的含钒铁水的冶炼方法，其特征在于，在加料完毕后15～60min内进行取铁水样或渣样分析。

9.根据权利要求7所述的含钒铁水的冶炼方法，其特征在于，当铁水样中的钒含量未达到0.45wt％以上或渣样中的V₂O₅含量不小于0.4wt％时，补充配加碳质还原剂并继续送电冶炼，直至铁水样中的钒含量为0.45wt％以上或渣样中的V₂O₅含量小于0.4wt％。

10.根据权利要求1所述的含钒铁水的冶炼方法，其特征在于，所述电炉冶炼的步骤还包括将电炉铁水总量的10～40wt%留在炉内用于下一炉的冶炼。