CN103952517B

CN103952517B - 含钒铬铁水的处理方法及高铬型钒钛磁铁精矿的冶炼方法

Info

Publication number: CN103952517B
Application number: CN201410166861.7A
Authority: CN
Inventors: 刘功国; 文永才; 秦洁; 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: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2034-04-24
Also published as: CN103952517A

Abstract

本发明提供了一种含钒铬铁水的处理方法及高铬型钒钛磁铁精矿的冶炼方法。所述处理方法包括：盛装含钒铬铁水；控制含钒铬铁水的温度高于其理论液相线温度65℃～120℃，底吹并向钢包中分批次加入脱硅剂；进行钢包内炉渣扒除或倾倒放渣；在向钢包中通入底吹气体的情况下对含钒铬铁水进行吹氧，吹氧量按23～32Nm³/吨铁控制，并通过向含钒铬铁水中加入冷却剂来控制吹氧过程中含钒铬铁水的温度高于所述理论液相线温度25℃～80℃；进行扒渣或换钢包，得到钒铬渣和铁水。本发明能够满足非高炉工艺综合利用高铬型钒钛磁铁矿资源的工艺顺行要求，并高效回收钒铬资源，且能够得到符合后续电炉炼钢要求碳含量的铁水。

Description

含钒铬铁水的处理方法及高铬型钒钛磁铁精矿的冶炼方法

技术领域

本发明涉及高铬型钒钛磁铁精矿的冶炼技术领域，具体地讲，涉及一种处理高铬型钒钛磁铁精矿的非高炉炼铁工艺所产生的含钒铬铁水的方法，以及一种高铬型钒钛磁铁精矿的冶炼方法。

背景技术

目前，对于攀西高铬型钒钛磁铁精矿而言，如果采用高炉流程生产含钒铬铁水，则通常情况下含钒铬铁水中[C]≥3.8％、[Si]≤0.2％，采用传统的转炉提钒提取钒铬渣工艺不存在技术障碍，制取的钒铬渣质量优良。但该工艺由于在前工序烧结和高炉冶炼中必须进行调渣操作，因此钛元素基本不能实现回收利用，造成了资源的浪费。

近几年，采用非高炉炼铁工艺综合利用钒钛磁铁矿中铁、钒、钛、铬四元素已基本实现工业化生产。但无论采用何种非高炉炼铁工艺来处理钒钛磁铁矿，均存在为避免后续含钛炉渣过还原而控制冶炼过程中的还原程度，最终导致含钒铁水中碳含量[C]偏低的情况，还有硅含量[Si]较高的情况。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。

例如，本发明的目的之一在于提供一种能够对非高炉炼铁工艺冶炼高铬型钒钛磁铁精矿而得到的含钒铬铁水进行经济、高效处理的方法。

本发明的一方面提供了一种含钒铬铁水的处理方法。所述处理方法包括依次进行的以下步骤：采用带有底吹系统的钢包盛装含钒铬铁水，含钒铬铁水的液面离钢包顶部罐沿距离不少于400mm；控制含钒铬铁水的实际温度高于其理论液相线温度65℃～120℃，然后在向钢包中通入底吹气体的情况下，向钢包中分批次加入脱硅剂，最后一批脱硅剂加入后2～5min，停止底吹气体；进行钢包内炉渣扒除或倾倒放渣；在向钢包中通入底吹气体的情况下对含钒铬铁水进行吹氧，吹氧量按23～32Nm³/吨铁控制，吹氧时间的分钟数为钢包所盛装含钒铬铁水吨位数的0.7～1.0倍，并通过向含钒铬铁水中加入冷却剂来控制吹氧过程中含钒铬铁水的温度高于所述理论液相线温度25℃～80℃；进行扒渣或换钢包操作，以得到分离的钒铬渣和铁水，该铁水是电炉炼钢的优质原料。

本发明的另一方面提供了一种高铬型钒钛磁铁精矿的冶炼方法。所述冶炼方法包括以下步骤：采用非高炉炼铁工艺冶炼高铬型钒钛磁铁精矿，得到低碳高硅含钒铬铁水；采用带有底吹系统的钢包盛装含钒铬铁水，含钒铬铁水的液面离钢包顶部罐沿距离不少于400mm；控制含钒铬铁水的实际温度高于其理论液相线温度65℃～120℃，然后在向钢包中通入底吹气体的情况下，向钢包中分批次加入脱硅剂，最后一批脱硅剂加入后2～5min，停止底吹气体；进行钢包内炉渣扒除或倾倒放渣；在向钢包中通入底吹气体的情况下对含钒铬铁水进行吹氧，吹氧量按23～32Nm³/吨铁控制，吹氧时间的分钟数为钢包所盛装含钒铬铁水吨位数的0.7～1.0倍，并通过向含钒铬铁水中加入冷却剂来控制吹氧过程中含钒铬铁水的温度高于所述理论液相线温度25℃～80℃；进行扒渣或换钢包操作，以得到分离的钒铬渣和铁水，该铁水是电炉炼钢的优质原料。

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含钒铬铁水的处理方法及高铬型钒钛磁铁精矿的冶炼方法。

发明人经过研究发现：对于非高炉炼铁工艺冶炼高铬型钒钛磁铁精矿而得到的含钒铬铁水而言，由于其中含钒铁水中碳含量[C]偏低、硅含量[Si]较高(例如，通常获得的含钒铬铁水中[C]含量为1.2～2.8％、[Si]含量为0.3～0.7％)，采用传统的转炉提钒工艺将导致提钒铬后铁水中[C]含量偏低，从而不满足转炉炼钢要求的情况，同时钒铬渣中V₂O₅和Cr₂O₃含量偏低(例如，钒铬渣中V₂O₅含量在8％以下，Cr₂O₃含量在14％以下)，这不利于后续钒铬渣经济性利用。

因此，对于采用非高炉工艺生产的低碳高硅型含钒铬铁水，发明人采用先脱硅后钢包提钒的工艺，对该含钒铬铁水进行处理，使得含钒铬铁水中钒铬得到很好的利用，同时解决了含钒铬铁水提钒铬后的铁水利用问题，实现钒钛磁铁矿资源利用的最大化和高效化。

在本发明的一个示例性实施例中，含钒铬铁水的处理方法包括依次进行的以下步骤：采用带有底吹系统的钢包盛装含钒铬铁水，含钒铬铁水的液面离钢包顶部罐沿距离不少于400mm；控制含钒铬铁水的实际温度高于其理论液相线温度65℃～120℃，然后在向钢包中通入底吹气体的情况下，向钢包中分批次加入脱硅剂，最后一批脱硅剂加入后2～5min，停止底吹气体；进行钢包内炉渣扒除或倾倒放渣；在向钢包中通入底吹气体的情况下对含钒铬铁水进行吹氧，吹氧量按23～32Nm³/吨铁控制，吹氧时间的分钟数为钢包所盛装含钒铬铁水吨位数的0.7～1.0倍，并通过向含钒铬铁水中加入冷却剂来控制吹氧过程中含钒铬铁水的温度高于所述理论液相线温度25℃～80℃；进行扒渣或换钢包操作，以得到分离的钒铬渣和铁水。

对于本发明所处理的低碳高硅含钒铬铁水而言，其初始碳质量百分含量为1.2～2.8％，硅质量百分含量为0.3～0.7％，钛质量百分含量为0.05～0.2％；经本发明方法提钒铬处理后，碳质量百分含量降低值约为0.15～0.35％。本发明的含钒铬铁水的处理方法从过程温度等参数尽可能控制[C]含量的降低，从而使得获得的铁水的碳含量称为电炉炼钢的优质原料，能够满足后续电炉炼钢工艺要求。

在本发明的一个示例性实施例中，脱硅剂为铁鳞、烧结矿、富矿粉、氧化球团或氧气铁皮，脱硅剂的加入量m_加＝km_铁(δ[Si]/28+[Ti]/48)，其中，k根据脱硅剂氧含量确定，取值范围为1.25～1.45；δ[Si]为需降低的含钒铬铁水中的硅含量的数值，取值范围为0.02～0.3，[Ti]为含钒铬铁水中的钛含量的数值，取值范围为0.05～0.2。然而，本发明不限于此，脱硅剂也可以为其它常用脱硅剂，其加入量可以控制为其理论加入量的1.2～1.5。此外，向钢包中分批次加入脱硅剂的步骤，优选地，脱硅剂分2～5批次加入，脱硅剂的累计加入时间(即，从加入第一批次脱硅剂的时刻至最后一批次脱硅剂加入完成的时刻)为4～15min，第一批次脱硅剂加入开始前1～2min接通底吹气体，保持铁水的适度蠕动。

在本发明的另一个示例性实施例中，针对[C]％＝1.2～2.8％、[Si]％＝0.3～0.7％的低碳高硅含钒铬铁水，其处理方法可以包括以下步骤：

a、采用带有底吹系统的钢包盛装含钒铬铁水，铁水液面离钢包顶部罐沿距离不少于400mm。这里，主要考虑本发明工艺涉及底吹气体(例如，氮气)和钢包铁水液面上部氧枪吹氧步骤，因此为了避免本发明的方法在处理过程中，因铁水液面形成的“铁浪”(包括铁水和炉渣)溅出钢包，并同时提高实物收得率，故而限定铁水液面离钢包顶部罐沿距离不少于400mm。盛装铁水过程中取样检测铁水成分。

b、盛装完成后测定钢包内铁水温度T_实和以吨为单位的铁水质量m_铁，根据测定结果，按冶金行业通用公式计算和修正铁水理论液相线温度T_理，并按公式1计算以吨为单位的脱硅剂加入质量m_加。公式1为：m_加＝km_铁(δ[Si]/28+[Ti]/48)，其中k为系数视脱硅剂氧含量确定，取值范围为1.25～1.45，δ[Si]为需降低的铁水中的硅含量的数值(0.02～0.3)，[Ti]取铁水中的钛含量的数值(0.05～0.2)。所述脱硅剂种类主要包括钢铁企业内廉价易得的铁鳞、烧结矿、富矿粉、氧化球团和氧气铁皮，计算结果均在k值要求范围内。δ[Si]、[Ti]均为无单位数值，δ[Si]为铁水中Si的百分含量的数值差，不带百分号(例如，起始铁水中Si含量为0.5％，需脱硅降低至0.3％，则δ[Si]为0.5-0.3＝0.2)；[Ti]为测定的起始铁水中的Ti百分含量的数值，例如，铁水中Ti含量为0.1％，则[Ti]＝0.1。

c、若T_实-T_理≤65℃时，通过钢包底吹氮气并采用LF炉加热，至铁水加热后实际测定温度高于T_理65℃以上停止加热，总体控制T_实-T_理＝65℃～120℃。

d、满足c步骤条件后，向盛装铁水的钢包内加入b步骤计算的脱硅剂，加入质量为m_加。脱硅剂加入时间累计为4～15min，加入方式分2～5批次加入。第一批脱硅剂加入开始前1～2min接通底吹气，保持铁水的适度蠕动。最后一批脱硅剂加入后2～5min，停止底吹气。

e、脱硅剂全部加入并停止底吹气后，进行钢包内炉渣扒除或倾倒放渣操作，尽可能使炉渣清除干净。

f、对清除脱硅后炉渣的含钒铬铁水，进行吹氧提钒操作。针对本含钒铬铁水特性，吹氧量按23～32Nm³/吨铁控制，吹氧时间t吹以分钟计，t_吹＝(0.7～1.0)m_铁，m_铁取无量纲数值。根据b步骤计算的T_理+25℃～80℃控制铁水提钒过程温度，吹氧开始后2～3min，分3～5批均匀向铁水中加入冷却剂，保证铁水温度在T_理+25℃～80℃范围内。吹氧过程中保持底吹气通畅保证铁水的适度蠕动。

g、吹氧时间t_吹达到后，结束吹氧操作，进行扒渣或换包操作分离钒铬渣和铁水，扒渣或换包操作时间不超过25min。

h、对吹氧提钒铬后的铁水根据其成分，采取电炉炼钢方式直接生产适宜的钢种。

其中，d步骤所述的脱硅剂的加入方式，不限于分2～5批次加入，可根据钢包内铁水量和铁水蠕动剧烈程度，灵活改变加入方式和批次量。同样的，f步骤冷却剂加入亦是如此。

此外，步骤c中，除了LF炉加热方式加热铁水外，也可通过加入适当的保温剂、增碳剂来提高铁水温度。

下面结合具体示例来说明本发明的示例性实施例。

示例1

钢包内盛装含钒铬铁水17.5t，初始成分为[C]含量为2.51％，[Si]含量为0.58％，[Ti]含量为0.11％，初始温度为1380℃，计算的铁水液相线温度T理为1313℃。设计降低0.18％的[Si]含量，计算氧化铁皮脱硅剂加入量为0.237t。该铁水无需加热，12min内分3次每次约0.08t加入脱硅剂，达到时间扒渣后，吹氧量按30Nm³/吨铁控制，计算吹氧时间13min，吹氧结束前2min累计分3次加入595kg冷固球团作为提钒铬冷却剂，吹氧过程中铁水实际温度1346℃～1390℃。最终，钒铬渣中V₂O₅含量为11.5％，Cr₂O₃含量为17.6％，满足后续提取要求；提钒铬后铁水的碳含量为2.35％，提钒铬后铁水采用电炉炼钢生产合金钢种。

示例2

钢包内盛装含钒铬铁水23.6t，初始成分为[C]含量为1.37％，[Si]含量为0.39％，[Ti]含量为0.07％，初始温度为1450℃，计算的铁水液相线温度T_理为1409℃。设计降低0.09％的[Si]含量，计算铁鳞脱硅剂加入量为0.18t。LF炉加热铁水至1491℃，8min内分2次每次约0.09t加入脱硅剂，达到时间扒渣后，吹氧量按25Nm³/吨铁控制，计算吹氧时间22min，吹氧结束前2min累计分5次加入650kg冷固球团作为提钒铬冷却剂，吹氧过程中铁水实际温度1442℃～1485℃。最终钒铬渣中V₂O₅含量为10.9％，Cr₂O₃含量为16.3％，满足后续提取要求；提钒铬后铁水的碳含量为1.10％，提钒铬后铁水采用电炉炼钢生产合金钢种。

在本发明的另一方面提供了一种高铬型钒钛磁铁精矿的冶炼方法。所述冶炼方法包括以下步骤：采用非高炉炼铁工艺冶炼高铬型钒钛磁铁精矿，得到低碳高硅含钒铬铁水；采用带有底吹系统的钢包盛装含钒铬铁水，含钒铬铁水的液面离钢包顶部罐沿距离不少于400mm；控制含钒铬铁水的实际温度高于其理论液相线温度65℃～120℃，然后在向钢包中通入底吹气体的情况下，向钢包中分批次加入脱硅剂，最后一批脱硅剂加入后2～5min，停止底吹气体；进行钢包内炉渣扒除或倾倒放渣；在向钢包中通入底吹气体的情况下对含钒铬铁水进行吹氧，吹氧量按23～32Nm³/吨铁控制，吹氧时间的分钟数为钢包所盛装含钒铬铁水吨位数的0.7～1.0倍，并通过向含钒铬铁水中加入冷却剂来控制吹氧过程中含钒铬铁水的温度高于所述理论液相线温度25℃～80℃；进行扒渣或换钢包操作，以得到分离的钒铬渣和铁水。

综上所示，本发明采用了先脱硅后钢包提钒铬的方法来处理非高炉炼铁工艺冶炼高铬型钒钛磁铁精矿而得到的含钒铬铁水，实现了对钒铬资源的高效回收，同时解决含钒铬铁水提钒铬后的铁水利用问题，满足非高炉工艺综合利用钒钛磁铁矿资源的工艺顺行要求，有利于对高铬型钒钛磁铁精矿进行综合利用。

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

1.一种含钒铬铁水的处理方法，所述含钒铬铁水为非高炉炼铁工艺得到的低碳高硅含钒铬铁水，所述处理方法包括依次进行的以下步骤：

采用带有底吹系统的钢包盛装含钒铬铁水，含钒铬铁水的液面离钢包顶部罐沿距离不少于400mm；

控制含钒铬铁水的实际温度高于其理论液相线温度65℃～120℃，然后在向钢包中通入底吹气体的情况下，向钢包中分批次加入脱硅剂，最后一批脱硅剂加入后2～5min，停止底吹气体，其中，所述脱硅剂为铁鳞、烧结矿、富矿粉、氧化球团或氧气铁皮；

进行钢包内炉渣扒除或倾倒放渣；

在向钢包中通入底吹气体的情况下对含钒铬铁水进行吹氧，吹氧量按23～32Nm³/吨铁控制，吹氧时间的分钟数为钢包所盛装含钒铬铁水吨位数的0.7～1.0倍，并通过向含钒铬铁水中加入冷却剂来控制吹氧过程中含钒铬铁水的温度高于所述理论液相线温度25℃～80℃；

进行扒渣或换钢包操作，以得到分离的钒铬渣和铁水，该铁水是电炉炼钢的优质原料。

2.根据权利要求1所述的含钒铬铁水的处理方法，所述低碳高硅含钒铬铁水中碳质量百分含量为1.2～2.8％，硅质量百分含量为0.3～0.7％，钛质量百分含量为0.05～0.2％。

3.根据权利要求2所述的含钒铬铁水的处理方法，所述脱硅剂为铁鳞、烧结矿、富矿粉、氧化球团或氧气铁皮，脱硅剂的加入量m_加＝km_铁(δ[Si]/28+[Ti]/48)，其中，k根据脱硅剂氧含量确定，取值范围为1.25～1.45；δ[Si]为需降低的含钒铬铁水中的硅含量的数值，取值范围为0.02～0.3，[Ti]为含钒铬铁水中的钛含量的数值，取值范围为0.05～0.2。

4.根据权利要求3所述的含钒铬铁水的处理方法，所述向钢包中分批次加入脱硅剂的步骤，脱硅剂分2～5批次加入，脱硅剂的累计加入时间为4～15min，第一批次脱硅剂加入开始前1～2min接通底吹气体，保持铁水的适度蠕动。

5.一种高铬型钒钛磁铁精矿的冶炼方法，所述冶炼方法包括以下步骤：

采用非高炉炼铁工艺冶炼高铬型钒钛磁铁精矿，得到低碳高硅含钒铬铁水；

进行钢包内炉渣扒除或倾倒放渣；

6.根据权利要求5所述的高铬型钒钛磁铁精矿的冶炼方法，所述低碳高硅含钒铬铁水中碳质量百分含量为1.2～2.8％，硅质量百分含量为0.3～0.7％，钛质量百分含量为0.05～0.2％。

7.根据权利要求6所述的高铬型钒钛磁铁精矿的冶炼方法，所述脱硅剂为铁鳞、烧结矿、富矿粉、氧化球团或氧气铁皮，脱硅剂的加入量m_加＝km_铁(δ[Si]/28+[Ti]/48)，其中，k根据脱硅剂氧含量确定，取值范围为1.25～1.45；δ[Si]为需降低的含钒铬铁水中的硅含量的数值，取值范围为0.02～0.3，[Ti]为含钒铬铁水中的钛含量的数值，取值范围为0.05～0.2。

8.根据权利要求7所述的高铬型钒钛磁铁精矿的冶炼方法，所述向钢包中分批次加入脱硅剂的步骤，脱硅剂分2～5批次加入，脱硅剂的累计加入时间为4～15min，第一批次脱硅剂加入开始前1～2min接通底吹气体，保持铁水的适度蠕动。