CN104694701B - 含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法 - Google Patents

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本发明属于钢铁冶炼领域，具体涉及一种含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法。本发明提供一种含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，即对含钒铬铁水进行搅拌处理，搅拌速率控制在40～120r/min，搅拌时间控制在20～40min；并且，搅拌提取钒铬过程中加入冷却剂和进行吹氧处理，其中，冷却剂的加入量为25～50kg/tFe；吹氧处理中氧气压力0.3～0.6MPa，氧气流量200～500Nm3/h，吹氧时间10～20min。本发明的提钒方法能够减少氧气用量、提高钒和铬的氧化率、减少碳的氧化率，有利于资源的利用及提钒生产成本降低。

Description

含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法
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搅拌提钒铬的方法。
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，采用机械搅拌法+铁氧化物+氧气喷吹进行提钒铬还未见报导，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、铬提取难度大的问题，提供了一种新的高铬钒钛磁铁矿提取铬钒的方法；本发明的提钒方法能够减少氧气用量、提高钒和铬的氧化率、减少碳的氧化率，有利于资源的利用及提钒生产成本降低。
本发明的技术方案：
本发明提供一种含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，具体为：
对含钒铬铁水进行搅拌处理，搅拌速率控制在40～120r/min，搅拌时间控制在20～40min；并且，搅拌提取钒铬过程中加入冷却剂和进行吹氧处理，其中，冷却剂的加入量为25～50kg/tFe；吹氧处理中氧气压力0.3～0.6MPa，氧气流量200～500Nm3/h，吹氧时间10～20min。
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％。
优选的，本发明方法中，搅拌处理为：含钒铬铁水包/罐进入处理工位后，将搅拌头浸入含钒铬铁水中，搅拌头浸入深度控制在200～800mm；所述搅拌头为浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头。
进一步，所述搅拌头与KR脱硫所用的搅拌头相同。
所述冷却剂为铁氧化合物；更优选的，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。
优选的，冷却剂的加入时间控制在搅拌开始前1～4min。
本发明方法中，搅拌开始后对含钒铬铁水进行吹氧。
优选的，上述方法中，采用氧枪进行吹氧，氧枪距含钒铬铁水液面的距离控制在300～500mm，氧枪位置在搅拌头中心与含钒铬铁水包/罐壁中间。
更优选的，吹氧采用自耗式单孔氧枪。
进一步，上述方法中，含钒铬铁水搅拌提取钒铬后得到钒铬渣和半钢，所得半钢运至炼钢转炉进行炼钢。
本发明的有益效果：
本发明能够减少冷却剂用量、提高钒的氧化率、减少碳的氧化率，有利于资源的利用及提钒生产成本降低。发明与转炉提钒相比能够减少氧气用量、提高钒和铬的氧化率、减少碳的氧化率，有利于资源的利用及提钒生产成本降低。
具体实施方式
本发明提供一种含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，具体为：
对含钒铬铁水进行搅拌处理，搅拌速率控制在40～120r/min，搅拌时间控制在20～40min；并且，搅拌提取钒铬过程中加入冷却剂和进行吹氧处理，其中，冷却剂的加入量为25～50kg/tFe；吹氧处理中氧气压力0.3～0.6MPa，氧气流量200～500Nm3/h，吹氧时间10～20min。
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％，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。
优选的，本发明方法中，搅拌处理为：含钒铬铁水包/罐进入处理工位后，将搅拌头浸入含钒铬铁水中，搅拌头浸入深度控制在200～800mm；所述搅拌头为浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头。
进一步，所述搅拌头与KR脱硫所用的搅拌头相同。KR脱硫最早由日本1965年开发，它是将浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，浸入铁水包熔池一定深度，利用在大型搅拌器激烈搅拌作用下产生的漩涡，使氧化钙或碳化钙基脱硫粉剂与铁水充分接触反应，达到脱硫的目的。
本发明中，搅拌速率、搅拌时间、搅拌时间的控制主要是考虑到铁水液面与铁水罐上沿的距离，如果距离过小，则搅拌速率控制较低、搅拌时间较长、搅拌头浸入深度较大；如果距离较长，则搅拌速率控制较高、搅拌时间较短、搅拌头浸入深度较浅。
吹氧处理主要是加快钒铬的氧化，缩短搅拌时间。氧气压力、氧气流量、吹氧时间控制在上述范围的原因主要是考虑氧气能吹到铁水液面上、能够缩短处理时间。
优选的，所述冷却剂为铁氧化合物；更优选的，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。
优选的，冷却剂的加入时间控制在搅拌开始前1～4min(优选为3min)。本发明中选用铁氧化物冷却剂，其为粉状，而粉状冷却剂易成渣，且它们含铁氧化物较多，此时加入能够起到氧化钒铬和控温的作用。
本发明方法中，搅拌开始后对含钒铬铁水进行吹氧，搅拌时间控制在20～40min，搅拌结束后扒出/捞出钒渣，实现渣金分离。
优选的，上述方法中，采用氧枪进行吹氧，氧枪距含钒铬铁水液面的距离控制在300～500mm，氧枪位置在搅拌头中心与含钒铬铁水包/罐壁中间。
更优选的，吹氧采用自耗式单孔氧枪。
进一步，上述方法中，含钒铬铁水搅拌提取钒铬后得到钒铬渣和半钢，所得半钢运至炼钢转炉进行炼钢。
本发明适用于含钒铁水进行钒渣制取过程：采用机械搅拌法进行提钒，即搅拌头浸入铁水中进行搅拌，搅拌头与KR脱硫所用的搅拌头相同，搅拌过程中加入铁氧化物；具体步骤为：
(1)在铁水包/罐进入处理工位后，将搅拌头浸入铁水中，浸入深度控制在200～800mm之间，搅拌头搅拌速度控制在40～120r/min；
(2)在搅拌过程中加入铁氧化物提高铁水氧势，对钒等元素进行氧化成渣，铁氧化物加入量控制在25～50kg/tFe，冷却剂包括铁矿粉、氧化铁皮、铁红等含有铁氧化物的一种或几种的组合物，加入时间控制在处理的前3min；
(3)搅拌开始后采用自耗式单孔氧枪对铁水进行吹氧，氧枪与铁液高度控制在300～500mm，氧枪位置在搅拌头中心与铁水罐壁中间，氧气压力控制在0.3～0.6MPa之间，氧气流量控制在200～500Nm3之间；
(4)搅拌时间控制在20～40min，搅拌结束后扒出/捞出钒渣，实现渣金分离。
本发明是为了解决炼钢厂提钒铬生产过程中碳氧化率高以及钒、铬氧化率低的问题，提供了一种搅拌提钒铬方法。本发明适用于采用含钒铁水进行提钒的企业，在炼钢之前采用机械搅拌的方法进行提钒，铁水包进入到处理工位后，将搅拌头浸入铁水内，同时加入氧化铁皮等铁氧化物，将搅拌速度控制在40～120r/min，铁氧化物加入量控制在25～50kg/tFe之间，同时采用自耗式氧枪对铁水进行吹氧，氧气压力控制在0.3～0.6MPa之间，氧气流量控制在200～500Nm3之间，搅拌结束后扒出/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
在80t铁水包进入处理工位后，将搅拌头浸入铁水中，浸入深度控制在200mm，搅拌头搅拌速度控制在40r/min；在搅拌过程中加入氧化铁皮25kg/tFe，加入时间控制在处理的前3min；氧枪与铁液高度控制在300mm，氧气压力控制在0.6MPa，氧气流量控制在200Nm3/h；搅拌时间控制在20min后捞出钒渣，实现渣金分离。铁水钒从0.15％降到0.03％，铬从0.21％降到0.08％，碳氧化率为6.2％。
对含钒铬铁水进行搅拌处理，搅拌速率控制在40～120r/min，搅拌时间控制在20～40min；并且，搅拌提取钒铬过程中加入冷却剂和进行吹氧处理，其中，冷却剂的加入量为25～50kg/tFe；吹氧处理中氧气压力0.3～0.6MPa，氧气流量200～500Nm3/h，吹氧时间10～20min。
实施例2
在200t铁水罐进入处理工位后，将搅拌头浸入铁水中，浸入深度控制在800mm，搅拌头搅拌速度控制在120r/min；在搅拌过程中加入铁矿粉和氧化铁皮，加入总量控制在50kg/tFe，加入时间控制在处理的前2min；氧枪与铁液高度控制在500mm，氧气压力控制在0.3MPa，氧气流量控制在500Nm3/h；搅拌时间控制在30min，搅拌结束后扒出钒渣，实现渣金分离。铁水钒从0.39％降到0.04％，铬从0.51％降到0.17％，碳氧化率为8.2％。
实施例3
在140t铁水罐进入处理工位后，将搅拌头浸入铁水中，浸入深度控制在500mm之间，搅拌头搅拌速度控制在100r/min；在搅拌过程中加入铁红和铁矿粉，加入量控制在30kg/tFe，加入时间控制在处理的前2.5min；氧枪与铁液高度控制在700mm，氧气压力控制在0.4MPa，氧气流量控制在400Nm3/h；搅拌时间控制在40min，搅拌结束后扒出钒渣，实现渣金分离。铁水钒从0.296％降到0.045％，铬从0.45％降到0.11％，碳氧化率为7.3％。

Claims (22)

1.含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：对含钒铬铁水进行搅拌处理，搅拌速率控制在40～120r/min，搅拌时间控制在20～40min；并且，搅拌提取钒铬过程中加入冷却剂和进行吹氧处理，其中，冷却剂的加入量为25～50kg/tFe；吹氧处理中氧气压力0.3～0.6MPa，氧气流量200～500Nm3/h，吹氧时间10～20min；其中，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％。
2.根据权利要求1所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：所述搅拌处理为：含钒铬铁水包/罐进入处理工位后，将搅拌头浸入含钒铬铁水中，搅拌头浸入深度控制在200～800mm；所述搅拌头为浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头。
3.根据权利要求2所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：所述搅拌头与KR脱硫法所用的搅拌头相同。
4.根据权利要求1～3任一项所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：所述冷却剂为铁氧化合物。
5.根据权利要求4所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：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。
6.根据权利要求1～3任一项所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：冷却剂的加入时间控制在搅拌开始前1～4min。
7.根据权利要求4所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：冷却剂的加入时间控制在搅拌开始前1～4min。
8.根据权利要求1～3任一项所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：搅拌开始后再对含钒铬铁水进行吹氧。
9.根据权利要求4所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：搅拌开始后再对含钒铬铁水进行吹氧。
10.根据权利要求5所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：搅拌开始后再对含钒铬铁水进行吹氧。
11.根据权利要求6所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：搅拌开始后再对含钒铬铁水进行吹氧。
12.根据权利要求2～3任一项所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：采用氧枪进行吹氧，氧枪距含钒铬铁水液面的距离控制在300～500mm，氧枪位置在搅拌头中心与含钒铬铁水包/罐壁中间。
13.根据权利要求4所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：采用氧枪进行吹氧，氧枪距含钒铬铁水液面的距离控制在300～500mm，氧枪位置在搅拌头中心与含钒铬铁水包/罐壁中间。
14.根据权利要求5所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：采用氧枪进行吹氧，氧枪距含钒铬铁水液面的距离控制在300～500mm，氧枪位置在搅拌头中心与含钒铬铁水包/罐壁中间。
15.根据权利要求6所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：采用氧枪进行吹氧，氧枪距含钒铬铁水液面的距离控制在300～500mm，氧枪位置在搅拌头中心与含钒铬铁水包/罐壁中间。
16.根据权利要求8所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：采用氧枪进行吹氧，氧枪距含钒铬铁水液面的距离控制在300～500mm，氧枪位置在搅拌头中心与含钒铬铁水包/罐壁中间。
17.根据权利要求12所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：吹氧采用自耗式单孔氧枪。
18.根据权利要求1～3任一项所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：含钒铬铁水搅拌提取钒铬后得到钒铬渣和半钢，所得半钢运至炼钢转炉进行炼钢。
19.根据权利要求4所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：含钒铬铁水搅拌提取钒铬后得到钒铬渣和半钢，所得半钢运至炼钢转炉进行炼钢。
20.根据权利要求6所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：含钒铬铁水搅拌提取钒铬后得到钒铬渣和半钢，所得半钢运至炼钢转炉进行炼钢。
21.根据权利要求8所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：含钒铬铁水搅拌提取钒铬后得到钒铬渣和半钢，所得半钢运至炼钢转炉进行炼钢。
22.根据权利要求12所述的含钒铬铁水搅拌提取钒铬的方法，其特征在于：含钒铬铁水搅拌提取钒铬后得到钒铬渣和半钢，所得半钢运至炼钢转炉进行炼钢。
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