CN103981321B - 一种顶底复吹转炉提钒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶底复吹转炉提钒的方法，该方法包括：将含钒铁水和冷却剂加入到转炉中，并进行供氧吹炼和底吹，其中，所述供氧吹炼采用的是氧气和二氧化碳的混合气体，所述底吹采用的是二氧化碳气体。采用本发明的转炉提钒的方法，在不加入大量冷却剂的条件下，所得钒氧化率高于90％且碳氧化率低于14％。

Description

一种顶底复吹转炉提钒的方法

技术领域

本发明涉及一种顶底复吹转炉提钒的方法。

背景技术

我国是钒钛磁铁矿大国，而由高炉冶炼钒钛磁铁矿所得的铁水与普通铁水相比其钒含量高，因此铁水炼钢前必须提钒以制取钒渣，是获得钒资源的一般途径。目前，国内外制取钒渣的方法较多，主要有新西兰铁水包吹钒工艺、南非摇包提钒工艺、俄罗斯和中国的转炉提钒工艺等，另外还包括含钒钢渣提钒、石煤提钒工艺等。其中以转炉提钒工艺最优，最为经济。

通常通过调控冷却剂、过程温度和吹炼时间来不断对转炉提钒工艺进行改进。其中，由于铁水提钒是一项选择性氧化技术。在供氧吹炼过程中，[Si]、[Mn]、[V]、[C]等元素氧化使熔池快速升温，而[Si]、[Mn]氧化发生在[V]氧化之前，其氧化难以抑制，而[C]、[V]的氧化的转化温度在1385℃左右，低于此温度，钒优先于碳氧化，高于此温度，碳优先于钒氧化，因此要获得[V]的高氧化率和高收率，必须加入提钒冷却剂，控制熔池温度使之逼近[C]、[V]转化温度，达到提钒保碳的目的。

CN1789435A公开了一种铁水提钒控钙冷却剂及铁水提钒控钙工艺，其提钒冷却剂的化学成分(Wt％)为：氧化铁皮56-60％、铁精矿粉30-40％、结合剂5-10％，该冷却剂可增高钒的提取率和钒渣品位，稳定钒渣氧化钙含量，但其冷却剂的用量在60-90kg/t_钢水，可见其仍然需要较高的冷却剂用量来控制温度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的转炉提钒中冷却剂用量高的缺陷，提供一种冷却剂用量少且钒的氧化率高的顶底复吹转炉提钒的方法。

本发明的发明人深入研究发现，当在转炉提钒的供氧吹炼过程中采用氧气和二氧化碳的混合气体进行喷吹的方式，再结合采用二氧化碳气体进行底吹，可以大大降低铁水的碳氧化率，提高钒的氧化率，且无需加入大量的冷却剂进行降温。

由此，本发明提供一种顶底复吹转炉提钒的方法，该方法包括：将含钒铁水和冷却剂加入到转炉中，并进行供氧吹炼和底吹，其中，所述供氧吹炼采用的是氧气和二氧化碳的混合气体，所述底吹采用的是二氧化碳气体。

采用本发明的转炉提钒的方法，可以在不加入大量冷却剂的条件下，在吹炼结束后，所述含钒铁水的钒氧化率高于90％且碳氧化率低于14％。

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。

本发明中，钒氧化率是指提钒前的含钒铁水中的钒含量与提钒后的半钢中钒含量相减所得的差值与提钒前的含钒铁水中的钒含量的重量百分比。

本发明中，碳氧化率是指提钒前的含钒铁水中的碳含量与提钒后的半钢中碳含量相减所得的差值与提钒前的含钒铁水中的碳含量的重量百分比。

这里的“半钢”可以是指含钒铁水经过本发明的转炉提钒的方法提钒后得到的产物，其碳含量介于铁水和钢水之间。

本发明提供一种顶底复吹转炉提钒的方法，该方法包括：将含钒铁水和冷却剂加入到转炉中，并进行供氧吹炼和底吹，其中，所述供氧吹炼采用的是氧气和二氧化碳的混合气体，所述底吹采用的是二氧化碳气体。

本发明中的吹炼是指从供氧吹炼开始提供氧气和二氧化碳气体的混合气体进行供氧至到供氧吹炼停止提供气体不再进行供氧为止的过程。

根据本发明，所述含钒铁水可以为本领域常规的含钒铁矿熔融的铁水，例如由钒钛磁铁矿经高炉冶炼后得到的铁水。由于本发明的转炉提钒的方法可以获得较高的钒氧化率和较低的碳氧化率，因此，可以用于钒含量更低的含钒铁水的提钒处理，例如所述含钒铁水的钒的含量为0.2-0.35重量％，优选为2.5-3重量％；碳的含量为4-5重量％，优选为4.5-4.8重量％；硅的含量为0.1-0.3重量％，优选为0.15-0.25重量％；锰的含量为0.15-0.5重量％，优选为0.19-0.27重量％；铁的含量为93重量％以上，优选为94-97重量％。在上述范围的含钒铁水的处理还可以降低提钒过程的热损失。所述含钒铁水中还可能含有少量的硫、磷、钛等，例如硫的含量为0.055-0.1重量％，磷的含量为0.06-0.08重量％，钛的含量为0.1-0.35重量％，这些杂质元素对提钒的影响不大。所述含钒铁水的温度可以为本领域常规的转炉提钒所处理的含钒铁水的温度，优选地，所述含钒铁水的温度控制在碳-钒氧化转化点的温度以下，例如1350-1380℃。

根据本发明，将所述含钒铁水加入到转炉中进行吹炼，为了更好地控制吹炼过程中的炉内铁水的温度，需要向转炉内加入冷却剂。所述冷却剂可以在供氧吹炼前和/或供氧吹炼过程中任何时间段内加入。虽然本发明中对所述冷却剂的加入时机并未有任何限制，但是由于采用本发明的方法可以更好地控制在供氧吹炼过程中的碳的氧化以及避免因其氧化造成的高温的问题，因此，为了简化操作，本发明优选待所述含钒铁水加入到转炉中后在开始进行供氧吹炼后0.5-1.5min加入所述冷却剂。并且，虽然所述冷却剂的用量可以为本领域常规的用量，但是本发明中采用更少量的冷却剂就可以在供氧吹炼结束后获得碳氧化率低且钒氧化率高的铁水，因此，出于降低成本的原因，优选地，所述冷却剂的用量为15-25kg/t_铁水，更优选为16-18kg/t_铁水。

所述冷却剂可以为本领域常规的冷却剂，例如生铁块、废钢、废钒渣、铁皮球、污泥球、铁矿石、烧结矿、球团矿等中的一种或多种，优选为生铁块、铁皮球、污泥球、球团矿中的一种或多种。

所述生铁块、废钢、废钒渣、铁皮球、污泥球、铁矿石、烧结矿、球团矿各自可以为本领域常规的选择，例如所述生铁块是指含钒铁水铸造的铁块，其成分与含钒铁水一致；所述废钒渣是指钒渣经过破碎筛选后的固体颗粒，其含有40-50重量％的铁；所述污泥球是指将提钒转炉除去的尘灰经过造球得到，其含有60-65重量％的TFe，5-10重量％的SiO₂，5-10重量％的MnO，小于5重量％的CaO；所述铁矿石是指含钒钛原矿；所述烧结矿是指高炉用含钒铁精矿生产的烧结矿；所述球团矿是指含钒铁精矿生产的球团。

根据本发明的一种优选的实施方式，所述冷却剂的组成为10-20重量％的生铁块和90-80重量％的铁皮球。

根据本发明的另一种优选的实施方式，所述冷却剂的组成为10-20重量％的废钒渣，60-80重量％的铁皮球，10-20重量％的烧结矿。

根据本发明的另一种优选的实施方式，所述冷却剂为铁皮球。

根据本发明的另一种优选的实施方式，所述冷却剂的组成为10-20重量％的球团矿和80-90重量％的球团矿。

根据本发明的顶底复吹转炉提钒的方法，其中，顶底复吹的顶吹是指在转炉的上方喷吹氧气和二氧化碳的混合气体进行供氧吹炼。在本发明中，只要供氧吹炼采用的是氧气和二氧化碳的混合气体，即可实现在供氧吹炼结束后，所述含钒铁水的钒氧化率更高且碳氧化率更低的效果。优选地，所述供氧吹炼采用的氧气和二氧化碳的混合气体中，氧气和二氧化碳的体积比为(3-10)：1，更优选为(4-6)：1，更进一步优选为(4-5.5)：1，最优选为(4.5-5.5)：1，所述体积比值的是标准大气压下的体积比。

在本发明中，所述供氧吹炼采用的是氧气和二氧化碳的混合气体，既可实现常规的供氧吹炼中对铁水中的钒等金属的氧化，又可以更大程度上抑制铁水中碳的氧化，实现提钒保碳的目的。因此，本发明中对供氧吹炼的条件并无特别的限定，可以根据所要处理的具体的含钒铁水的组成进行调整。优选地，所述混合气体的喷吹强度为2-5m³/(min·t_铁水)。更优选地，所述混合气体的喷吹强度为2.5-3.2m³/(min·t_铁水)。优选地，所述供氧吹炼的时间为4-8min，更优选为5-7min。

本发明中对氧气和二氧化碳的混合气体的喷吹可以采用氧枪进行，所述供氧吹炼过程中所采用的氧枪的枪位可以采用本领域常规在转炉提钒过程中供氧吹炼时的氧枪枪位的变换方式，例如所述供氧吹炼的过程中，供氧的氧枪在供氧吹炼开始采用高枪位，在供氧吹炼中期采用低枪位，在供氧吹炼结束前采用高枪位。本发明中的高枪位指的是同一过程中比供氧吹炼中期采用低枪位高一些的枪位，此处的高枪位并不具有其他限定意义。优选地，所述供氧吹炼过程中，采用氧枪来喷吹氧气和二氧化碳的混合气体，所述氧枪在供氧吹炼开始0.5-1.0min时采用1.8-2.0m的枪位，在供氧吹炼中期采用1.5-1.7m的枪位，在供氧吹炼结束前1-1.5min采用1.8-2.0m的枪位；优选地，所述氧枪在供氧吹炼开始0.5-1min时采用1.8-1.9m的枪位，在供氧吹炼中期采用1.5-1.6m的枪位，在供氧吹炼结束前1-1.5min采用1.85-1.95m的枪位。氧枪枪位采用这样的“高-低-高”模式，可以达到降低钒渣中全Fe含量的效果。其中，氧枪的喷嘴距离熔池面(铁水的最低液面)的高度被称为枪位。

根据本发明，其中，顶底复吹的底吹采用的是二氧化碳气体。所述底吹为采用二氧化碳气体通过转炉炉底透气砖至下而上对转炉内的含钒铁水等物料进行喷吹。

根据本发明，所述底吹优选包括在供氧吹炼期间和非供氧吹炼期间采用二氧化碳进行喷吹。所述非供氧吹炼期间是指供氧吹炼开始前、或供氧吹炼开始前和供氧吹炼结束后，特别是如果需要进行连续地转炉提钒，可以在供氧吹炼结束后也进行底吹二氧化碳气体，以便进行下一炉的提钒。本发明中的底吹采用二氧化碳进行喷吹，可以使得转炉内的物料间充盈着二氧化碳的气氛，从而可以达到降低铁水中的碳的氧化反应的进行的目的。因此，本发明中对第二底吹中的二氧化碳气体的喷吹强度并没有特别的限定，只要能够实现上述目的即可，优选地，在供氧吹炼期间采用的二氧化碳的喷吹强度为0.1-0.5m³/(min·t_铁水)，优选为0.3-0.4m³/(min·t_铁水)；在非供氧吹炼期间采用的二氧化碳的喷吹强度为0.0005-0.0015m³/(min·t_铁水)，优选为0.0006-0.001m³/(min·t_铁水)。

采用本发明的顶底复吹转炉提钒的方法，可以将温度较好地控制在碳-钒氧化转化点，优选地，所述供氧吹炼的终点铁水的温度控制在1250-1320℃。

根据上述方法，可以在供氧吹炼结束时，所述含钒铁水的钒氧化率在90％以上，且碳氧化率在14％以下。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例和对比例中：

钒氧化率的测定方法为：分别取提钒前的含钒铁水样和提钒后的半钢样，并采用N-苯甲酰苯胲(N-BPHA)光度法来检测其中的钒含量，将提钒前的含钒铁水中的钒含量与提钒后的半钢中钒含量相减所得的差值与提钒前的含钒铁水中的钒含量的重量百分比；

碳氧化率的测定方法为：分别取提钒前的含钒铁水样和提钒后的半钢样，并采用《CSM07030602-2003合金钢—碳含量的测定—燃烧气体容量法》中记载的燃烧气体容量法来检测其中的碳含量，将提钒前的含钒铁水中的碳含量与提钒后的半钢中碳含量相减所得的差值与提钒前的含钒铁水中的碳含量的重量百分比。

实施例1

本实施例用于说明本发明的顶底复吹转炉提钒的方法。

将138t含钒铁水(其含有：钒的含量为0.29重量％，碳的含量为4.2重量％，硅的含量为0.14重量％，锰的含量为0.21重量％)加入到转炉后进行供氧吹炼(采用的是氧气：二氧化碳的体积比为4：1的混合气体)，吹炼0.5min后加入18kg/t_铁水的冷却剂(组成为：20重量％的生铁块，80重量％的铁皮球)。其中，供氧吹炼的时长为5min，混合气体的喷吹强度为3.0m³/(min·t_铁水)，且在进行供氧吹炼开始后的0.5min内采用1.8m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼过程中采用1.6m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼结束前1.5min采用1.8m的枪位进行供氧吹炼。同时，在供氧吹炼开始前，以0.0015m³/(min·t_铁水)的喷吹强度，通过炉底透气砖底吹二氧化碳气体；从供氧吹炼开始至供氧吹炼结束以0.5m³/(min·t_铁水)的喷吹强度进行底吹二氧化碳气体。供氧吹炼终点铁水的温度为1365℃，该含钒铁水的钒氧化率为91.15％，碳氧化率为13.1％。

实施例2

本实施例用于说明本发明的顶底复吹转炉提钒的方法。

将219t含钒铁水(其含有：钒的含量为0.34重量％，碳的含量为4.7重量％，硅的含量为0.18重量％，锰的含量为0.26重量％)加入到转炉后进行供氧吹炼(采用的是氧气：二氧化碳的体积比为6：1的混合气体)，吹炼0.5min后加入19kg/t_铁水的冷却剂(组成为：10重量％的废钒渣，80重量％的铁皮球，10重量％的烧结矿)。其中，供氧吹炼的时长为5.4min，混合气体的喷吹强度为2.8m³/(min·t_铁水)，在进行供氧吹炼开始后的1min内采用1.9m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼过程中采用1.7m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼结束前1.5min采用1.8m的枪位进行供氧吹炼。同时，在供氧吹炼开始前，以0.0010m³/(min·t_铁水)的喷吹强度，通过炉底透气砖底吹二氧化碳气体；从供氧吹炼开始至供氧吹炼结束以0.4m³/(min·t_铁水)的喷吹强度进行底吹二氧化碳气体。供氧吹炼终点铁水的温度为1375℃，该含钒铁水的钒氧化率为90.80％，碳氧化率为12.9％。

实施例3

本实施例用于说明本发明的顶底复吹转炉提钒的方法。

将80t含钒铁水(其含有：钒的含量为0.310重量％，碳的含量为4.61重量％，硅的含量为0.22重量％，锰的含量为0.19重量％)加入到转炉后进行供氧吹炼(采用的是氧气：二氧化碳的体积比为5：1的混合气体)，吹炼1min后加入19kg/t_铁水的冷却剂(100重量％的铁皮球)。其中，供氧吹炼的时长为4.5min，混合气体的喷吹强度为2.5m³/(min·t_铁水)，且在进行供氧吹炼开始后的1.5min内采用1.7m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼过程中采用1.5m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼结束前1.5min采用1.7m的枪位进行供氧吹炼。同时，在供氧吹炼开始前，以0.001m³/(min·t_铁水)的喷吹强度，通过炉底透气砖底吹二氧化碳气体；从供氧吹炼开始至供氧吹炼结束以0.3m³/(min·t_铁水)的喷吹强度进行底吹二氧化碳气体。供氧吹炼终点铁水的温度为1370℃，该含钒铁水的钒氧化率为90.56％，碳氧化率为10.29％。

实施例4

本实施例用于说明本发明的顶底复吹转炉提钒的方法。

将142t含钒铁水(其含有：钒的含量为0.28重量％，碳的含量为4.46重量％，硅的含量为0.11重量％，锰的含量为0.27重量％)加入到转炉后进行供氧吹炼(采用的是氧气：二氧化碳的体积比为4.5：1的混合气体)，吹炼0.5min后加入16kg/t_铁水的冷却剂(组成为：10重量％的球团矿，90重量％的铁皮球)。其中，供氧吹炼的时长为5min，混合气体的喷吹强度为3.2m³/(min·t_铁水)，且在进行供氧吹炼开始后的0.5min内采用1.9m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼过程中采用1.65m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼结束前1.5min采用1.95m的枪位进行供氧吹炼。同时，在供氧吹炼开始前，以0.0008m³/(min·t_铁水)的喷吹强度，通过炉底透气砖底吹二氧化碳气体；从供氧吹炼开始至供氧吹炼结束以0.45m³/(min·t_铁水)的喷吹强度进行底吹二氧化碳气体。供氧吹炼终点铁水的温度为1359℃，该含钒铁水的钒氧化率为90.22％，碳氧化率为10.39％。

对比例1

根据实施例1的方法，所不同的是，供氧吹炼中喷吹的仅为氧气，底吹采用的氮气进行喷吹。供氧吹炼终点铁水的温度为1384℃，该含钒铁水的钒氧化率为84.69％，碳氧化率为16.12％。

通过实施例1和对比例1可知，通过本发明的方法，能够提供钒氧化率并降低碳氧化率。

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。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种顶底复吹转炉提钒的方法，该方法包括：将含钒铁水和冷却剂加入到转炉中，并进行供氧吹炼和底吹，其特征在于，所述供氧吹炼采用的是氧气和二氧化碳的混合气体，所述底吹采用的是二氧化碳气体；所述含钒铁水的钒的含量为0.2-0.35重量％，碳的含量为4-5重量％，硅的含量为0.1-0.3重量％，锰的含量为0.15-0.5重量％；其中，所述供氧吹炼采用的氧气和二氧化碳的混合气体中，氧气和二氧化碳的体积比为(3-10)：1；所述冷却剂的用量为15-25kg/t_铁水。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述供氧吹炼采用的氧气和二氧化碳的混合气体中，氧气和二氧化碳的体积比为(4-6)：1。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述供氧吹炼采用的氧气和二氧化碳的混合气体中，氧气和二氧化碳的体积比为(4-5.5)：1。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述供氧吹炼采用的氧气和二氧化碳的混合气体中，氧气和二氧化碳的体积比为(4.5-5.5)：1。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述混合气体的喷吹强度为2-5m³/(min·t_铁水)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述混合气体的喷吹强度为2.5-3.2m³/(min·t_铁水)。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述底吹包括在供氧吹炼期间和非供氧吹炼期间采用二氧化碳从炉底向上进行喷吹，在供氧吹炼期间采用的二氧化碳的喷吹强度为0.1-0.5m³/(min·t_铁水)；在非供氧吹炼期间采用的二氧化碳的喷吹强度为0.0005-0.0015m³/(min·t_铁水)。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在供氧吹炼期间采用的二氧化碳的喷吹强度为0.3-0.4m³/(min·t_铁水)。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，在非供氧吹炼期间采用的二氧化碳的喷吹强度为0.0006-0.001m³/(min·t_铁水)。

10.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述供氧吹炼过程中，采用氧枪来喷吹氧气和二氧化碳的混合气体，所述氧枪在供氧吹炼开始0.5-1min时采用1.8-2m的枪位，在供氧吹炼中期采用1.5-1.7m的枪位，在供氧吹炼结束前1-1.5min采用1.8-2m的枪位。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述氧枪在供氧吹炼开始0.5-1min时采用1.8-1.9m的枪位，在供氧吹炼中期采用1.5-1.6m的枪位，在供氧吹炼结束前1-1.5min采用1.85-1.95m的枪位。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冷却剂的用量为16-18kg/t_铁水。