CN105087961A - 利用电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，包括：加热熔化电弧炉内部的钒钛金属化球团，分离钒钛金属化球团中的部分低钒铁水和熔渣，并对分离出的低钒铁水进行铁回收；对熔渣进行选择性还原，将熔渣中的铁、钒还原进入电弧炉内剩余的低钒铁水中，形成高钒铁水，并对高钒铁水进行钒回收；对熔渣中剩余的钛进行回收。通过本发明能够减少开销成本，同时在回收过程中能够减少CO₂的排放，以及通过分步回收可以实现对钒、铁、钛资源最大程度的分离以及三者最高效率的回收。

Description

利用电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法

技术领域

本发明涉及冶炼技术领域，更为具体地，涉及一种利用电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法。

背景技术

传统的高炉铁水-转炉提钒的工艺流程较长，需要消耗大量昂贵的焦炭资源以及排放出大量的CO₂，并且无法对钒钛矿中的钛资源进行有效回收。随着非高炉炼铁工艺的日趋成熟，质优价廉的钒钛金属化球团数量将日益增多，将钒钛金属化球团作为原料可以摆脱对焦炭资源的依赖，从而降低开销成本，同时还能减少CO₂的排放，以减轻对环境的污染。另外，传统转炉内用于熔化冷料的有效热量有限，导致其无法实现对钒钛金属化球团的大量处理，而电弧炉可以实现对钒钛金属化球团的大量处理。

但是，使用电弧炉将钒钛金属化球团熔分后，后续再采用熔分渣湿法提钒的工艺所得的熔分渣中钒品位较低，且钒、钛都混于熔分渣中导致后续提钒、提钛的过程非常复杂，从而增加化学药品的消耗和污染物的排放。另外，使用电弧炉将钒钛金属化球团熔分后进一步作深还原处理工艺，虽然有利于对钛的分离提取，但熔分后的含钒铁水提钒后所得的熔分渣中仍然面临钒品位低的问题，且深还原处理会导致杂质元素(如：硅)大量进入铁水并在随后的提钒过程中进入钒渣，从而增加后续提钒的难度，加之此工艺提钒是对全量铁水进行操作，铁的损失势必增加，从而不利于铁的回收，钒渣中铁氧化物含量的增加也会导致钒品位的降低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种利用电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，以解决传统的高炉铁水-转炉提钒的工艺成本高、污染环境的问题。

本发明提供一种利用电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，包括：

加热熔化电弧炉内部的钒钛金属化球团，分离钒钛金属化球团中的部分低钒铁水和熔渣，并对分离出的低钒铁水进行铁回收；对熔渣进行选择性还原，将熔渣中的铁、钒还原进入电弧炉内剩余的低钒铁水中，形成高钒铁水，并对高钒铁水进行钒回收；对熔渣中剩余的钛进行回收。

与传统的高炉铁水-转炉提钒的工艺相比，本发明具有以下优点：

1、通过对钒钛金属化球团的熔分，实现对钒钛金属化球团内铁的高效回收，同时使得钒、钛初步富集于熔渣中。

2、通过选择性还原，同时实现对熔渣中铁的二次回收、钒和钛的富集。

3、通过预留熔池，加速钒钛金属化球团的熔分进程，从而提高整体工艺的生产效率。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法的第一流程示意图；

图2为根据本发明实施例的电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法的第二流程示意图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

针对传统的高炉铁水-转炉提钒工艺成本高、污染环境、钒铁钛回收率低的问题，本发明将钒钛金属化球团作为回收原料，通过电弧炉冶炼分步高效回收钒钛矿中的钒、铁、钛资源，以摆脱传统的高炉铁水-转炉提钒工艺对焦炭的依赖，从而减少开销成本，同时在回收过程中能够减少CO₂的排放，最重要的是，本发明通过分步回收可以实现对钒、铁、钛资源最大程度的分离以及三者最高效率的回收。

具体地，本发明回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛资源的整体思路为：

加热电弧炉内的钒钛金属化球团，使钒钛金属化球团熔化，从而分离出低钒铁水，同时钒、钛初步富集于熔渣中，对分离出的低钒铁水进行一系列的处理，实现铁资源的回收；对电弧炉内的熔渣进行选择性还原，实现对熔渣中铁的二次回收、钒和钛的富集，再对富集钛和富集钒进行一系列的处理，实现钒资源和钛资源的回收。

上述思路基于如下原理：熔渣实际为熔合在一起的铁氧化物、钒氧化物、钛氧化物与硅氧化物，钒钛金属化球团中的金属铁和铁氧化物、钒氧化物、钛氧化物等熔化后因密度差异而自动分离，从而实现铁的富集和高效回收；通过选择性还原将熔渣中的铁氧化物、钒氧化物，将两者优先还原进入低钒铁水形成高钒铁水，实现富集钒的目的，与此同时，钛氧化物和影响后续提钒步骤的硅氧化物则留在熔渣中，达到富集钛的目的。

图1示出了根据本发明实施例的电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法的第一流程。如图1所示，本发明提供的电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，包括：

S11：加热熔化电弧炉内部的钒钛金属化球团，分离钒钛金属化球团中的部分低钒铁水和熔渣，并对分离出的低钒铁水进行铁回收。

首先，将钒钛金属化球团装入电弧炉内，然后，将电极移至工作位，起弧加热熔化钒钛金属化球团，在熔清钒钛金属化球团后，待熔池温度升至预设范围时停止加热，由于钒钛金属化球团中的金属铁和铁氧化物、钒氧化物、钛氧化物、硅氧化物在熔化后密度不同，因而会自动分离低钒铁水和铁氧化物、钒氧化物、钛氧化物、硅氧化物形成的熔渣，从而实现铁的富集和高效回收，同时使得钒、钛初步富集于熔渣中。

分离低钒铁水的过程为：电弧炉无渣出低钒铁水，同时对所出的低钒铁水进行在线称量，待所出低钒铁水重量达到预设范围时停止出低钒铁水，此时，电弧炉内剩余部分低钒铁水和全部熔渣。

对分离出的低钒铁水进行渗碳，渗碳完成后送至炼钢设备回收铁。

其中，渗碳的操作通过碳枪往熔池内喷吹碳粉进行，而不在电弧炉内进行。

S12：对熔渣进行选择性还原，将熔渣中的铁、钒还原进入电弧炉内剩余的低钒铁水中，形成高钒铁水，并对高钒铁水进行钒回收。

选择性还原的过程为：控制合适的熔池温度范围，使得铁、钒由熔渣还原进入熔池而钛仍然位于熔渣内，即完成选择性还原。

对电弧炉内剩余部分低钒铁水和全部熔渣进行选择性还原，将熔渣中的铁、钒还原进入低钒铁水从而成为高钒铁水，熔渣中的硅和钛则仍然留在熔渣中，将硅与高钒铁水分离，能够阻止硅进入钒渣，降低后续提钒的难度。

从高钒铁水中回收钒的过程为：对高钒铁水进行吹钒，吹钒完成后排出高品位钒渣，作为湿法提钒的原料，采用湿法进行提钒。提钒后剩余的低钒铁水留在电弧炉内，作为下一次提取的初始熔池。

其中，通过炉壁氧枪吹氧并控制熔池温度低于碳-钒转化温度完成吹钒的操作。

S13：对熔渣中剩余的钛进行回收。

在回收熔渣中的钒和铁资源后，熔渣中剩下硅和钛资源，从而形成钛渣，将钛渣排出电弧炉，采用湿法对钛渣进行提钛，湿法提钛为现有技术，故在本发明中不再赘述。

上述步骤说明了本发明提供的电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法。为了更详细地说明本发明提供的电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，下面将以具体实施例进行示例性说明。

图2示出了根据本发明实施例的电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法的第二流程。

如图2所示，本发明提供的电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，包括：

S21：电弧炉装料及熔分。

在本实施例中，电弧炉公称容量为100吨，采用石墨电极内通交流电进行加热，并配备炉壁氧枪、碳枪和氧-燃烧嘴。

将110吨钒钛金属化球团称量后装入电弧炉内，将电极移至工作位起弧加热熔化钒钛金属化球团，熔清钒钛金属化球团后，继续加热至熔池温度升到1500～1700℃范围时停止加热。

S22：出低钒铁水。

通过偏心炉底无渣出低钒铁水，低钒铁水中钒含量占0.01％～0.02％，待所出低钒铁水的含量占总低钒铁水含量的70％～80％时停止出低钒铁水，此时电弧炉内存有剩余部分铁水和全部熔渣。

其中，低钒铁水中的钒含量也可以根据实际情况作出适应的调整，具体地，通过控制吹入熔池的氧气量、熔池温度、炉渣碱度和渣量等参数控制低钒铁水中的钒含量。

S23：低钒铁水回收铁。

对所出的低钒铁水进行渗碳操作，渗碳完成后送至炼钢设备吹炼成钢，以回收金属铁。

S24：熔渣选择性还原钒。

在1500～1600℃的温度范围内对电弧炉内的熔渣进行选择性还原，还原得到钒含量为1.5％～2.5％的高钒铁水，同时熔渣中的铁也被还原，以金属铁的形式进入铁水，熔渣中的硅和钛仍然留在熔渣中，形成富钛渣。

S25：富钛渣回收钛。

在选择性还原熔渣完成后，排出富钛渣，作为湿法提钛的原料，利用湿法对富钛渣进行提钛，以回收钛。

S26：高钒铁水回收钒。

在1400～1600℃的温度范围内对高钒铁水进行吹钒操作，吹钒完成后排出高品位钒渣，作为湿法提钒原料，利用湿法对高品位钒渣进行提钒，以回收钒。

S27：预留熔池。

在高钒铁水提钒后，将剩余钒含量为0.02～0.04％的低钒铁水留在电弧炉内，作为下一次提取操作的初始熔池，此熔池对新装入的钒钛金属化球团起到铁浴的作用，从而加速钒钛金属化球团的熔分进程。

上述内容详细地说明了本发明实施例提供的电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，在该方法中，将钒钛金属化球团作为回收原料，通过电弧炉冶炼分步高效回收钒钛矿中的钒、铁、钛资源，以摆脱传统的高炉铁水-转炉提钒工艺对焦炭的依赖，从而减少开销成本，同时在回收过程中能够减少CO₂的排放，并且，通过分步回收可以实现对钒、铁、钛资源最大程度的分离以及三者最高效率的回收。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种利用电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，包括：

加热熔化电弧炉内部的钒钛金属化球团，分离所述钒钛金属化球团中的部分低钒铁水和熔渣，并对分离出的低钒铁水进行铁回收；

对所述熔渣进行选择性还原，将所述熔渣中的铁、钒还原进入所述电弧炉内剩余的低钒铁水中，形成高钒铁水，并对所述高钒铁水进行钒回收；

对所述熔渣中剩余的钛进行回收。

2.如权利要求1所述的利用电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，其中，在对分离出的低钒铁水进行铁回收的过程中，

对分离出的低钒铁水进行渗碳处理，并将经过渗碳处理的低钒铁水送至炼钢设备进行铁回收。

3.如权利要求1所述的利用电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，其中，在对高钒铁水进行钒回收的过程中，

对所述高钒铁水进行吹钒形成高品位钒渣；

采用湿法提取所述高品位钒渣中的钒。

4.如权利要求3所述的利用电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，其中，将高钒铁水提钒后剩余的低钒铁水留在所述电弧炉中，作为所述电弧炉下次提取操作的初始熔池。

5.如权利要求1所述的利用电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，其中，在对熔渣中剩余的钛进行回收的过程中，

采用湿法对熔渣中剩余的钛进行提取。

6.如权利要求1所述的利用电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，其中，所述分离出的低钒铁水的含量占总低钒铁水含量的70％～80％。

7.如权利要求1所述的利用电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，其中，在1500～1600℃的温度范围内对所述电弧炉内的熔渣进行选择性还原，还原得到钒含量为1.5％～2.5％的高钒铁水。

8.如权利要求1所述的利用电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，其中，分离出的低钒铁水中钒含量占0.01％～0.02％。

9.如权利要求1所述的利用电弧炉高效回收钒钛金属化球团中钒、铁、钛的方法，其中，在加热熔化电弧炉内部的钒钛金属化球团的过程中，

在熔清钒钛金属化球团后继续加热，直到电弧炉内温度升至1500～1700℃时停止加热。