CN104694698B - 含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢铁冶炼领域，具体涉及一种含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法。本发明提供一种含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，将含钒铬铁水兑入到转炉，然后对含钒铬铁水进行提钒铬处理，提钒铬处理中加入调渣剂，调渣剂的加入量根据[V]+[Cr]的含量确定；所述调渣剂的成分及其重量含量为：Al₂O₃ 0％～30％，MgO 5～35％，TiO₂ 0～5％，CaO 2～10％，S<0.02％，H₂O<2％，其余为FeO，并且，Al₂O₃和MgO的总含量控制在35％～60％之间。本发明解决高铬型含钒铬铁水的钒、铬提取过程产生的钒铬渣渣态粘稠、渣铁不分的问题，本发明与转炉提钒相比能够减少钒铬渣中带铁量，有利于资源的利用及提钒铬生产成本降低。

Description

含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼领域，具体涉及一种含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法。

背景技术

我国是钒钛磁铁矿大国，主要分布在四川攀西、河北承德等地区；按照Cr₂O₃含量的高低，钒钛磁铁矿又分为普通型钒钛磁铁矿和高铬型钒钛磁铁矿(简称高铬钒钛磁铁矿)。高铬型钒钛磁铁矿作为一种特殊的钒钛磁铁矿资源，除含有铁、钒、钛之外还伴生有珍贵的铬资源，攀枝花地区的红格钒钛磁铁矿是我国最大的铬矿资源，储量36亿吨，含有Cr₂O₃高达1800万吨，是全国其他地区已探明储量的近两倍。

高铬型红格钒钛磁铁矿不仅是攀西四大矿区之最，也是国内目前最大的钒钛磁铁矿矿床。矿床赋存于海西早期形成的巨大层状—似层状中碱性—基性—超基性分异杂岩体中，岩浆分异作用好，属晚期岩浆结晶分异矿床。矿体形成相对独立的8个大中型矿区，其中路枯矿区岩体厚度大，各类含矿层齐全，矿体规模大，研究程度最高，该区即所称“红格矿区”，又分为“南矿区”和“北矿区”。与周边的攀枝花矿、白马矿等资源不同，红格矿除富含铁、钒、钛等金属外，还共伴生铬、镍、钴等金属，是我国为数不多的特大型多元素共生矿，具有很高的综合利用价值。以伴生的铬元素为例，红格南矿区Cr₂O₃品位达0.34％，铬资源储量十分可观。我国是世界第一大不锈钢生产国，国内铬矿远远满足不了消费需求，每年都需从国外进口高品位的铬铁矿和铬铁合金。我国的铬冶金和铬盐工业对国外铬铁矿具有很高的依赖度。因此，对于我国这样一个铬资源短缺的国家而言，实现高铬型钒钛磁铁矿中铬资源的规模化回收具有十分重要的经济价值和战略意义。

攀枝花高格型钒钛磁铁矿矿物种类多，矿石结构复杂，选冶分离矿石中的铁、钒、钛、铬、镍、钴等金属技术难度大，是一项待攻克的世界性技术难题。通常情况下，钒钛矿物中钒以V³⁺的形态固溶于磁铁矿晶格内，形成钒铁尖晶石；钛主要以氧化物TiO₂的形式存在于钛铁晶石和钛铁矿中。Cr³⁺与Fe³⁺离子半径近似，三价铬置换钛磁铁矿中三价铁离子，呈内质同象。铬与钒一样，与铁共生在一起，矿物为FeO·(V,Cr)₂O₃尖晶石。在选矿过程中铬与钒80％以上富集在铁精矿中，为通过冶金方法共同提取钒铬奠定了较好的原料基础。许多科研院所及高校已经对红格矿从采选、冶炼、提取及后续钒铬分离都做了大量的工作，奠定了一定的理论和实践基础。目前已攻克多个技术难题，但距产业化还有不少的关键技术瓶颈，工艺技术尚不成熟。

目前公开的关于高铬型钒钛磁铁矿提取钒铬方法的报道有：

原地矿部矿产综合利用研究所采用选矿→回转窑预还原—电炉炼铁→试验转炉吹高铬型钒渣→从高铬型钒渣提取V₂O₅和Cr₂O₃，再经传统的焙烧—浸出—沉淀法得到了两种产品，五氧化二钒品位和三氧化二铬品位分别大于90％和98％，从原矿至产品的综合收得率：铁65％、钒40％～52％、铬40％～55％。(张建廷.红格铁矿铬的赋存、分布与回收利用[J].四川有色金属，2005，(1):1-5.)。

攀研院向铁矿粉中直接加苏打和芒硝的混合料氧化焙烧先提取钒铬、浸出后精矿用竖炉气体还原—磁选分离、简单沉淀法从溶液中提取钒、铬沉淀，并研究了各种杂质对钒铬沉淀及产品质量的影响规律，最终得到了品位都大于98％的V₂O₅和Cr₂O₃产品。(张建廷,陈碧.攀西钒钛磁铁矿主要元素赋存状态及回收利用[J].矿产保护与利用，2008，(5):38-41.)

从上述已有技术看，用调渣剂对钒铬渣渣态进行控制还未见报导，尚属先例。

发明内容

本发明是为了解决高铬型含钒铬铁水的钒、铬提取过程产生的钒铬渣渣态粘稠、渣铁不分的问题，提供了一种含钒铬铁水转炉提钒铬时渣态控制方法。

本发明的技术方案：

本发明提供一种含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，具体为：

将含钒铬铁水兑入到转炉，然后对含钒铬铁水进行提钒铬处理，提钒铬处理中加入调渣剂，调渣剂的加入量根据下述情况确定：含钒铬铁水中[V]+[Cr]≥1％，则调渣剂的用量为3～6kg/tFe；含钒铬铁水中0.5％＜[V]+[Cr]＜1％，则调渣剂的用量为2～5kg/tFe；含钒铬铁水中[V]+[Cr]≤0.5％，则调渣剂的用量为0.5～2kg/tFe；所述调渣剂的成分及其重量含量为：Al₂O₃0％～30％，MgO 5～35％，TiO₂0～5％，CaO 2～10％，S<0.02％，H₂O<2％，其余为FeO，并且，Al₂O₃和MgO的总含量控制在35％～60％之间。

本发明含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法中，对含钒铬铁水进行提钒铬处理的方法为下述方式中的一种：

方式一：将含钒铬铁水兑入到转炉，然后对含钒铬铁水进行顶部吹氧，吹氧量控制在15～35Nm³/tFe，吹氧过程中加入冷却剂来控制含钒铬铁水的温度在1320～1390℃之间；

方式二：将含钒铬铁水兑入到转炉，然后对含钒铬铁水进行顶底复吹，即顶部吹氧，吹氧量控制在15～30Nm³/tFe；底吹氮气，氮气流量控制在0.10～0.60m³/(min·tFe)；顶底复吹过程中加入冷却剂来控制含钒铬铁水的温度在1320～1390℃之间。

所述含钒铁水的成分要求为：[V]+[Cr]的总量在0.5％～1.0％，碳含量在4.0％～5.0％。

优选的，上述对含钒铬铁水进行提取钒铬处理方法的方式一中，转炉的氧气压力控制在0.65～1.0MPa，氧气流量控制在8000～24000Nm³/h，吹氧时间控制在6～12min。

所述含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的调整方法中采用方式一或方式二进行提取钒铬处理时，采用氧枪吹氧。

优选的，上述方法中，所述冷却剂为铁氧化物或含铁氧化物，方式一种冷却剂的加入量为30～80kg/tFe；方式二中冷却剂的加入量为25～60kg/tFe。所述冷却剂为铁矿粉、氧化铁皮或铁红中一种或几种的组合物。

进一步，方式一或方式二中冷却剂的加入时机为：氧枪下降到位、成功点火后加入冷却剂。

更进一步的，方式一或方式二中冷却剂分三次加入，氧枪下降到位、成功点火后加入20％～40％的冷却剂，吹炼1～3min(优选1.5min)后再加入20％～50％冷却剂，剩余的冷却剂在停止吹炼前至少2min时加入的。

优选的，当采用上述方式一或方式二对含钒铬铁水进行提铬钒处理时，对含钒铬铁水开始提铬钒处理3～5min后加入调渣剂。

本发明的有益效果：

本发明与转炉提钒相比能够减少钒铬渣中带铁量，有利于资源的利用及提钒铬生产成本降低。

具体实施方式

本发明提供一种含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，具体为：

将含钒铬铁水兑入到转炉，然后对含钒铬铁水进行提钒铬处理，提钒铬处理中加入调渣剂，调渣剂的加入量根据下述情况确定：含钒铬铁水中[V]+[Cr]≥1％，则调渣剂的用量为3～6kg/tFe；含钒铬铁水中0.5％＜[V]+[Cr]＜1％，则调渣剂的用量为2～5kg/tFe；含钒铬铁水中[V]+[Cr]≤0.5％，则调渣剂的用量为0.5～2kg/tFe；所述调渣剂的成分及其重量含量为：Al₂O₃0％～30％，MgO 5～35％，TiO₂0～5％，CaO 2～10％，S<0.02％，H₂O<2％，其余为FeO，并且，Al₂O₃和MgO的总含量控制在35％～60％之间。

本发明含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法中，对含钒铬铁水进行提钒铬处理的方法为下述方式中的一种：

方式一：将含钒铬铁水兑入到转炉，然后对含钒铬铁水进行顶部吹氧，吹氧量控制在15～35Nm³/tFe，吹氧过程中加入冷却剂来控制含钒铬铁水的温度在1320～1390℃之间；

方式二：将含钒铬铁水兑入到转炉，然后对含钒铬铁水进行顶底复吹，即顶部吹氧，吹氧量控制在15～30Nm³/tFe；底吹氮气，氮气流量控制在0.10～0.60m³/(min·tFe)；顶底复吹过程中加入冷却剂来控制含钒铬铁水的温度在1320～1390℃之间。

所述含钒铁水的成分要求为：[V]+[Cr]的总量在0.5％～1.0％，碳含量在4.0％～5.0％，其余成分无特殊要求。本发明中，含钒铬铁水采用现有工艺制得，如采用工艺为：高铬钒钛磁铁矿—高炉或电炉冶炼—含钒铬铁水。

本发明中，[Si]代表硅含量，[V]+[Cr]代表钒含量与铬含量的总和，其他类似的相同。

优选的，上述对含钒铬铁水进行提取钒铬处理方法的方式一中，转炉的氧气压力控制在0.65～1.0MPa，氧气流量控制在8000～24000Nm³/h，吹氧时间控制在6～12min。

优选的，上述方法中，所述冷却剂为铁氧化物或含铁氧化物，方式一种冷却剂的加入量为30～80kg/tFe；方式二中冷却剂的加入量为25～60kg/tFe。

进一步，方式一或方式二中冷却剂的加入时机为：氧枪下降到位、成功点火后加入冷却剂。

更进一步的，方式一或方式二中冷却剂分三次加入，氧枪下降到位、成功点火后加入20％～40％的冷却剂，吹炼1～3min(优选1.5min)后再加入20％～50％冷却剂，剩余的冷却剂在停止吹炼前至少2min时加入的。本发明中，冷却剂分三次加入的好处在于：由于铬的氧化与碳的氧化存在转折温度，即超过转折温度后Cr₂O₃会被铁水中的碳所还原，而钒铬铁水中碳铬转换温度一般在1320～1340℃之间，因此点火成功后加入冷却剂是将铁水温度控制在1320℃以下，该温度下可以有效提高铬的氧化率；随着氧化的进行温度升高后再加入20％～50％冷却剂控制温度在1320～1350℃；到吹炼结束前为了保证半钢温度在1320～1390℃之间，加入剩余冷却剂。

优选的，当采用上述方式一或方式二对含钒铬铁水进行提铬钒处理时，对含钒铬铁水开始处理3～5min后加入调渣剂，使调渣剂中成分与钒铬渣反应形成高熔点物质，以达到钒铬渣迅速粉化的目的。

本发明是为了解决高铬型含钒铬铁水的钒、铬提取过程产生的钒铬渣渣态粘稠、渣铁不分的问题，提供了一种转炉提钒铬时渣态控制方法。本发明适用于采用含钒铬铁水进行提钒、提铬的企业，在转炉内进行铁水中钒铬的氧化分离，转炉提取钒铬时可以采用氧气顶吹转炉、顶底复吹转炉及其他相关方法，在提钒铬前根据铁水中钒铬元素的含量计算调渣剂的用量，在吹氧或其他方法处理钒铬铁水开始后3～5min后，将渣态调整剂加入的炉内或铁水罐内，直至处理结束后倒出/扒出/捞出钒铬渣，所得半钢运至炼钢转炉进行炼钢。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

检测含钒铬铁水中的([V]+[Cr])含量，含钒铬铁水中[V]+[Cr]≥1％，那么该含钒铬铁水转炉提取钒铬的工艺为：

在80t转炉兑铁结束后，氧枪下降到位、成功点火后加入30％的冷却剂，冷却剂为铁氧化物或含铁氧化物的冷却剂，开始提取钒铬处理3～5min后按5kg调渣剂/tFe加入适量调渣剂，之后再吹炼1.5min后加入20％冷却剂，最后50％的冷却剂在停止吹炼前的2min时加入，吹氧时间控制在9min；转炉的氧气压力0.65MPa、流量控制在8000Nm³/h，氧气用量为15Nm³/tFe；冷却剂用量控制在30kg/tFe之间；冶炼结束后分别出半钢及钒铬渣，所得半钢运至炼钢转炉进行炼钢。铁水钒从0.160％降到0.036％，铬从0.225％降到0.112％，碳氧化率为12.1％，钒铬渣带铁量为10％。

调渣剂的成分含量为：Al₂O₃30％，MgO 15％，TiO₂5％，CaO 2％，S<0.02％，H₂O<2％，其余为FeO。

实施例2

检测含钒铬铁水中的([V]+[Cr])含量，含钒铬铁水中[V]+[Cr]＝0.8％，那么该含钒铬铁水转炉提取钒铬的工艺为：

在200t转炉兑铁结束后，氧枪下降到位、成功点火后加入20％的冷却剂，冷却剂为铁氧化物或含铁氧化物的冷却剂，开始提取钒铬处理3～5min后按4kg调渣剂/tFe加入适量调渣剂，之后再吹炼1.5min后加入50％冷却剂，最后30％的冷却剂在停止吹炼前的2min时加入，吹氧时间控制在12min；转炉的氧气压力1.0MPa、流量控制在24000Nm³/h，氧气用量为35Nm³/tFe；冷却剂用量控制在80kg/tFe之间；冶炼结束后分别出半钢及钒铬渣，所得半钢运至炼钢转炉进行炼钢。铁水钒从0.339％降到0.055％，铬从0.551％降到0.174％，碳氧化率为15.9％，钒铬渣带铁量为9％。

调渣剂的成分含量为：Al₂O₃20％，MgO 25％，TiO₂2％，CaO 10％，S<0.02％，H₂O<2％，其余为FeO。

实施例3

检测含钒铬铁水中的([V]+[Cr])含量，含钒铬铁水中[V]+[Cr]≤0.5％，那么该含钒铬铁水转炉提取钒铬的工艺为：

在140t转炉兑铁结束后，氧枪下降到位、成功点火后加入40％的冷却剂，冷却剂为铁氧化物或含铁氧化物的冷却剂，开始提取钒铬处理3～5min后按1.5kg调渣剂/tFe加入适量调渣剂，之后再吹炼1.5min后加入30％冷却剂，最后30％的冷却剂在停止吹炼前的2min时加入，吹氧时间控制在12min；转炉的氧气压力1.0MPa、流量控制在24000Nm³/h，氧气用量为35Nm³/tFe；冷却剂用量控制在40kg/tFe之间；冶炼结束后分别出半钢及钒铬渣，所得半钢运至炼钢转炉进行炼钢。铁水钒从0.329％降到0.045％，铬从0.151％降到0.04％，碳氧化率为14.2％，钒铬渣带铁量为8％。

调渣剂的成分含量为：Al₂O₃20％，MgO 15％，TiO₂5％，CaO 5％，S<0.02％，H₂O<2％，其余为FeO。

Claims (16)

1.含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：

将含钒铬铁水兑入到转炉，然后对含钒铬铁水进行提钒铬处理，提钒铬处理中加入调渣剂，调渣剂的加入量根据下述情况确定：含钒铬铁水中[V]+[Cr]≥1％，则调渣剂的用量为3～6kg/tFe；含钒铬铁水中0.5％＜[V]+[Cr]＜1％，则调渣剂的用量为2～5kg/tFe；含钒铬铁水中[V]+[Cr]≤0.5％，则调渣剂的用量为0.5～2kg/tFe；

所述调渣剂的成分及其重量含量为：Al₂O₃ 0％～30％，MgO 5～35％，TiO₂ 0～5％，CaO2～10％，S<0.02％，H₂O<2％，其余为FeO，并且，Al₂O₃和MgO的总含量控制在35％～60％之间。

2.根据权利要求1所述的含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：对含钒铬铁水进行提钒铬处理的方法采用下述方式中的一种：

方式一：将含钒铬铁水兑入到转炉，然后对含钒铬铁水进行顶部吹氧，吹氧量控制在15～35Nm³/tFe，吹氧过程中加入冷却剂来控制含钒铬铁水的温度在1320～1390℃之间；

方式二：将含钒铬铁水兑入到转炉，然后对含钒铬铁水进行顶底复吹，即顶部吹氧，吹氧量控制在15～30Nm³/tFe；底吹氮气，氮气流量控制在0.10～0.60m³/(min·tFe)；顶底复吹过程中加入冷却剂来控制含钒铬铁水的温度在1320～1390℃之间。

3.根据权利要求1或2所述的含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：所述含钒铬铁水的成分为：[V]+[Cr]的总量为0.5％～1.0％，碳含量为4.0％～5.0％。

4.根据权利要求2所述的含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：所述对含钒铬铁水进行提取钒铬处理方法的方式一中，转炉的氧气压力控制在0.65～1.0MPa，氧气流量控制在8000～24000Nm³/h，吹氧时间控制在6～12min。

5.根据权利要求3所述的含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：所述对含钒铬铁水进行提取钒铬处理方法的方式一中，转炉的氧气压力控制在0.65～1.0MPa，氧气流量控制在8000～24000Nm³/h，吹氧时间控制在6～12min。

6.根据权利要求2所述的含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：所述含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的调整方法中采用方式一或方式二进行提取钒铬处理时，采用氧枪吹氧。

7.根据权利要求3所述的含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：所述含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的调整方法中采用方式一或方式二进行提取钒铬处理时，采用氧枪吹氧。

8.根据权利要求4所述的含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：所述含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的调整方法中采用方式一或方式二进行提取钒铬处理时，采用氧枪吹氧。

9.根据权利要求2所述的含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：所述冷却剂为含铁氧化物，所述方式一中冷却剂的加入量为30～80kg/tFe；所述方式二中冷却剂的加入量为25～60kg/tFe。

10.根据权利要求3所述的含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：所述冷却剂为含铁氧化物，所述方式一中冷却剂的加入量为30～80kg/tFe；所述方式二中冷却剂的加入量为25～60kg/tFe。

11.根据权利要求4～8任一项所述的含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：所述冷却剂为含铁氧化物，所述方式一中冷却剂的加入量为30～80kg/tFe；所述方式二中冷却剂的加入量为25～60kg/tFe。

12.根据权利要求5～10任一项所述的含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：所述方式一或方式二中冷却剂的加入时机为：氧枪下降到位、成功点火后加入冷却剂。

13.根据权利要求11所述的含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：所述方式一或方式二中冷却剂的加入时机为：氧枪下降到位、成功点火后加入冷却剂。

14.根据权利要求12所述的含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：方式一或方式二中的冷却剂分三次加入，氧枪下降到位、成功点火后加入20％～40％的冷却剂，吹炼1～3min后再加入20％～50％冷却剂，剩余的冷却剂在停止吹炼前至少2min时加入的。

15.根据权利要求13所述的含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：方式一或方式二中的冷却剂分三次加入，氧枪下降到位、成功点火后加入20％～40％的冷却剂，吹炼1～3min后再加入20％～50％冷却剂，剩余的冷却剂在停止吹炼前至少2min时加入的。

16.根据权利要求14或15所述的含钒铬铁水转炉提取铬钒时渣态的控制方法，其特征在于：当采用上述方式一或方式二对含钒铬铁水进行提铬钒处理时，对含钒铬铁水开始提铬钒处理3～5min后加入调渣剂。