CN103436652B - 一种采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法，所述方法包括在一个炉次内依次进行的以下步骤：a、将冶炼物料装入埋弧电炉中，同时配加还原剂并送电冶炼；b、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含量小于0.4wt％时，出渣、出铁并完成冶炼，其中，所述一个炉次为埋弧电炉出渣、出铁结束后，加入冶炼物料至下次出渣、出铁之间的时间间隔。本发明通过采用埋伏电炉生产含钒铁水，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，解决了传统高炉冶炼工艺钒收率不高的问题，有利于实现钒钛磁铁矿资源利用的最大化和高效化。

Description

一种采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法

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埋伏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

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种采用埋伏电炉生产含钒铁水的方法，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，本发明提供了一种采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法，所述方法包括在一个炉次内依次进行的以下步骤：a、将冶炼物料装入埋弧电炉中，同时配加还原剂并送电冶炼；b、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含量小于0.4wt％时，出渣、出铁并完成冶炼，其中，所述一个炉次为埋弧电炉出渣、出铁结束后，加入冶炼物料至下次出渣、出铁之间的时间间隔。

根据本发明的采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法的一个实施例，所述冶炼物料为钒钛磁铁精矿或钒钛精铁矿还原后的金属化球团，所述还原剂为碳含量不低于50wt％的含碳质物质。

根据本发明的采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法的一个实施例，在步骤a中，将冶炼物料分批装入埋弧电炉中，其中，首批加料量为总加料量M_{冶炼 物料}的25～85wt％；待埋弧电炉埋弧困难后，逐步补入剩余的冶炼物料，直至加料完毕。

根据本发明的采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法的一个实施例，还原剂的配加量M_还原剂根据下式计算：

M_还原剂=kM_冶炼物料（1.67FeO+2.25Fe₂O₃+0.204TFe-nC_残），M_还原剂取值为负值时不加入还原剂，

其中，k为1.5～3，n为4～9；FeO、Fe₂O₃、C_残和TFe为冶炼物料中相应成分含量的绝对数值；M_冶炼物料为冶炼物料的总加料量，单位为t。

根据本发明的采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法的一个实施例，在步骤a中，送电冶炼的过程中控制熔池的铁水温度为1400～1700℃。

根据本发明的采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法的一个实施例，在步骤b中，在加料完毕后的15～60分钟内进行取样分析。

根据本发明的采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法的一个实施例，在步骤b中，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％。

根据本发明的采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法的一个实施例，在步骤b中，出炉时的炉渣温度为1500℃以上，出渣时带电出渣。

本发明通过采用埋伏电炉设备冶炼钒钛磁铁矿等含钒物料，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，获得的含钒铁水中钒含量达到0.45wt％以上，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，本发明解决了传统高炉工艺钒收率不高的问题，对于进一步提高攀西钒钛磁铁矿中钒元素的收率，实现资源利用的最大化和高效化具有积极的推动作用。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例具体描述本发明的采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法。

埋弧电炉亦称还原电炉或矿热电炉，是将电极一端埋入料层，在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料进行冶炼的电炉。本发明采用埋弧电炉装备进行冶炼，主要是利用入炉的冶炼物料电导率不高且冶炼过程中无需进行留铁操作，从而可以避免冶炼产生的含钛炉渣过还原而导致炉况不顺的情况。

本发明的冶炼方法具有炉次性的概念，即非加入物料的同时进行出渣出铁操作，每炉出渣、出铁与上一炉次具有一定的时间间隔，更具体地讲，一个炉次为埋弧电炉出渣、出铁结束后，加入冶炼物料至下次出渣、出铁之间的时间间隔，每次冶炼可以包括一个或多个炉次。

根据本发明示例性实施例的采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法具体包括：将冶炼物料装入埋弧电炉中，同时配加还原剂并送电冶炼；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含量小于0.4wt％时，出渣、出铁并完成冶炼。

其中，冶炼物料包括但不限于钒钛磁铁精矿或钒钛磁铁精矿还原后的金属化物料，也可以为含钒铬等金属元素的物料，但优选为钒钛铁精矿或钒钛磁铁精矿还原后的金属化球团。还原剂为碳含量不低于50wt％的含碳质物质，还原剂的作用是将冶炼物料中的铁氧化物、钒氧化物等还原为金属铁、金属钒等并使其进入铁水中，使用的还原剂主要包括但不限定为焦丁、石墨、煤粉或沥青焦中的一种或多种。

在本发明的冶炼过程中，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％以上的含钒铁水。具体地，本发明的加料制度是指在一个炉次内的加料操作方式，即埋弧电炉出渣出铁完成后加入物料至下次出渣出铁铁为止，包括含钒物料和还原剂的加料操作方式。具体操作为：在步骤a中，将冶炼物料分批装入埋弧电炉中，其中，首批加料量为总加料量M_冶炼物料的25～85wt％；待埋弧电炉埋弧困难后，逐步补入剩余的冶炼物料，直至物料加入完毕，其中，当设备的除尘烟气温度突升幅度大于5℃时即判断为埋弧电炉埋弧困难。采用分批次加入冶炼物料的加料方式，可以适时掌握和控制炉内的反应状况，保证冶炼的顺行并防止冶炼过程中意外事故的发生。并且，在加入首批冶炼物料的同时配加适宜的还原剂，还原剂的配加量M_还原剂根据下式计算：M_还原剂=kM_{冶 炼物料}（1.67FeO+2.25Fe₂O₃+0.204TFe-nC_残），M_还原剂取值为负值时不加入还原剂，其中，k和n为系数，k为1.5～3，n为4～9；FeO、Fe₂O₃、C_残和TFe为冶炼物料中相应成分含量的绝对数值；M_冶炼物料为冶炼物料的总加料量，单位为t。以上公式根据化学反应和经验数据获得。

本发明的温度控制制度具体是指在一个炉次内的温度控制方式，具体步骤为：在步骤a中，当首批冶炼物料加入后，送电起弧，待熔池一旦形成，控制熔池的铁水温度为1400～1700℃。根据该温度要求，还需要根据加料制度的变化，及时调整电流和电压，以保证熔池铁水温度在1400～1700℃之间，当铁水温度在1400℃以下时，则熔化过程难于进行，同时钒被还原后进入铁水较困难；而当铁水温度在1700℃以上时，则设备中的耐火材料寿命急剧缩短。

本发明的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，即可出渣、出铁并结束冶炼；反之，即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％后出渣、出铁并结束冶炼。但若冶炼物料为非钒钛磁铁精矿、非钒钛磁铁精矿还原后的金属化球团或含钒铬等金属元素的物料时，铁水中的钒、铬等含量要求需根据入炉物料的钒、铬含量相应改变，即采用非钒钛磁铁精矿或钒钛磁铁精矿还原后的金属化球团冶炼时，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，即本发明对于采用埋伏电炉设备冶炼物料并刻意控制铁水中钒含量不超过0.45wt％的类似方法也通用。

本发明的出渣出铁制度具体要求在步骤b中，当铁水成分达到上述要求后，在保证铁水温度的情况下，出炉时的炉渣温度需为1500℃以上，同时在出渣过程中带电出渣，以避免炉渣的短渣特性影响出渣效果。

此外，根据本发明的采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法，在冶炼过程中，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。

下面通过具体示例对本发明的采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法进行说明。

示例1：

额定功率为250kVA的埋伏电炉采用本发明的方法冶炼钒钛磁铁精矿，首批加料量为2.4t，为总加料量4t的60wt％，配合加入1249kg无烟煤作为还原剂，将冶炼温度控制在1500℃，出炉的炉渣温度为1594℃的条件下，铁水中的钒含量达到0.47wt％。

示例2：

额定功率为12500kVA的埋伏电炉采用本发明的方法冶炼钒钛磁铁精矿预还原后的金属化球团，首批加料量为10t，为总加料量40t的25wt％，配合加入427kg焦丁作为还原剂，将冶炼温度控制在1560℃，出炉的炉渣温度为1631℃的条件下，铁水中的钒含量达到0.52wt％。

示例3：

额定功率为12500kVA的埋伏电炉采用本发明的方法冶炼钒钛磁铁精矿预还原后的金属化球团，首批加料量为29.75t，为总加料量35t的85wt％，配合加入344kg焦丁作为还原剂，将冶炼温度控制在1600℃，出炉的炉渣温度为1650℃的条件下，铁水中的钒含量达到0.55wt％。

综上所述，本发明通过采用埋伏电炉设备冶炼钒钛磁铁矿等含钒物料，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，获得的含钒铁水中钒含量达到0.45wt％以上，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。

尽管已经具体描述了本发明的采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法，但是本领域的技术人员应该知道，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种形式的改变。

Claims (4)

1.一种采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法，其特征在于，所述方法包括在一个炉次内依次进行的以下步骤：

a、将冶炼物料装入埋弧电炉中，同时配加还原剂并送电冶炼，其中，将冶炼物料分批装入埋弧电炉中，首批加料量为总加料量M_冶炼物料的25～85wt％，待埋弧电炉埋弧困难后，逐步补入剩余的冶炼物料，直至加料完毕；在送电冶炼的过程中，控制熔池的铁水温度为1400～1700℃；

b、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含量小于0.4wt％时，出渣、出铁并完成冶炼，控制出炉时的炉渣温度为1500℃以上并且出渣时带电出渣，其中，

所述一个炉次为埋弧电炉出渣、出铁结束后，加入冶炼物料至下次出渣、出铁之间的时间间隔，

并且，还原剂的配加量M_还原剂根据下式计算：

M_还原剂＝kM_冶炼物料(1.67FeO+2.25Fe₂O₃+0.204TFe-nC_残)，当M_还原剂取值为负值时不加入还原剂，

其中，k为1.5～3，n为4～9；

FeO、Fe₂O₃、C_残和TFe为冶炼物料中相应成分含量的绝对数值；

M_冶炼物料为冶炼物料的总加料量，单位为t。

2.根据权利要求1所述的采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法，其特征在于，所述冶炼物料为钒钛磁铁精矿或钒钛精铁矿还原后的金属化球团，所述还原剂为碳含量不低于50wt％的含碳质物质。

3.根据权利要求1所述的采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法，其特征在于，在步骤b中，在加料完毕后的15～60分钟内进行取样分析。

4.根据权利要求1所述的采用埋弧电炉生产含钒铁水的方法，其特征在于，在步骤b中，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％。