CN107354368A - 高效冶炼钒铁的冶炼工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冶炼工艺，尤其是涉及一种高效冶炼钒铁的冶炼工艺，属于炼铁施工工艺技术领域。提供一种程序简短、钒收得率高的高效冶炼钒铁的冶炼工艺。所述的冶炼工艺采用V₂O₅起弧，然后在喷气搅拌冶炼熔池的条件下分批次向冶炼炉内添加冶炼原料完成所述钒铁的冶炼工作。

Description

高效冶炼钒铁的冶炼工艺

技术领域

本发明涉及一种冶炼工艺，尤其是涉及一种高效冶炼钒铁的冶炼工艺，属于炼铁施工工艺技术领域。

背景技术

钒铁合金是重要的炼钢合金添加剂，通常采用V₂O₅电硅热法冶炼工艺冶炼，该冶炼法的生产工艺成熟，装备水平先进，产品质量稳定，国外采用电硅热法的钒回收率为95％以上，国内采用V₂O₅电硅热法工艺生产的钒铁产品质量和钒回收率与国外先进水平尚有一定差距。除此之外，国内外还有许多企业采用电铝热法制备钒铁合金，与电硅热法相比其冶炼时间短，炉况容易控制，工人劳动强度低，产品质量稳定，环境污染小，综合成本低。一般是将V₂O₃或V₂O₅及铁粒、铝粉等材料装入电炉内，通电加热，促进反应进行。用电铝热法冶炼高钒铁能使钒的回收率也能到95％以上，为了达到更高的技术经济指标，各钒铁生产商又作了进一步的技术改进，比如卢森堡的CASA厂和攀钢北海特种铁合金有限公司就在电铝热法的基础上，增加了一套喷吹设备。通过该设备使熔渣中的残钒从2％降低到1.2％以下，从而使钒回收率提高到97％以上。电铝热法冶炼钒铁的工艺流程如附图1所示。

在实际生产中为了将钒氧化物充分还原，一般都加入过量的铝粉，这就会造成合金中铝含量较高；炉渣熔点高、冶炼温度较高，不利于冶炼顺利进行；渣中夹铁等问题。现在为了将合金冶中的铝脱除，一般采用V₂O₅作为氧化剂将铝氧化；同时，为了降低渣的熔点和流动性，常采用CaF₂为调渣剂。这种方法不仅增加了成本，造成渣中钒含量较高，需要将富钒渣返回炉中使用，增加了冶炼操作难度，并且加入CaF₂后炉渣会对炉衬造成侵蚀。因此，需要一种廉价的、易控制、无侵蚀的调渣剂对现有工艺进行改进。

专利“冶炼钒铁的方法CN102115821B”公开的方法：将10wt％～35wt％的石灰、15wt ％～35wt％的铝以及余量的V2O3和/或V2O5配成混合料；将混合料加入电炉，同时按照要求加入预定量的铁；通电熔化电炉内的物料，以通过铝来还原V2O3和/或V2O5，待炉渣中全钒含量低于0.2wt％时，出80wt％～95wt％的炉渣；再将由石灰15wt％～35wt％、铁氧化物0wt ％～30wt％和余量为V2O5组成的精炼料按照10～80kg/t钒铁加入电炉中，进行精炼，待钒铁合金液中的铝含量和钒含量符合所要生产的钒铁合金产品对铝含量和钒含量的要求时，出合金液和精炼渣；浇铸，得到钒铁合金产品。

专利“生产钒铁的方法CN102206754A”其特征在于包括如下步骤：a、配料：将含钒原料、铁红粉、铝粉、CaO混匀得到混合物料；其中，所述的含钒原料为多钒酸铵、偏钒酸铵中至少一种；含钒原料以钒计、铁红粉以铁计的重量配比为1∶0.16～0.26；配铝系数为 1.05～1.15，所述的配铝系数为实际加入的纯铝重量与理论计算需要加入的纯铝重量之比；配CaO系数为0.35～0.47，所述的配CaO系数为实际加入的CaO重量与理论计算需加入的纯铝重量之比；b、造球：所得混合物料造球，球团干燥；c、入炉冶炼：干燥后的球团入炉冶炼至混合物料反应完全；d、出炉，得到钒铁。

专利“生产钒铁的方法CN102206754B”其特征在于包括如下步骤：a、配料：将含钒原料、铁红粉、铝粉、CaO混匀得到混合物料；其中，所述的含钒原料为多钒酸铵、偏钒酸铵中至少一种；含钒原料以钒计、铁红粉以铁计的重量配比为1:0.16～0.26；配铝系数为1.05～1.15，所述的配铝系数为实际加入的纯铝重量与理论计算需要加入的纯铝重量之比；配CaO系数为0.35～0.47，所述的配CaO系数为实际加入的CaO重量与理论计算需加入的纯铝重量之比；其中，所述含钒原料的粒度为0.040～0.300mm，所述铁红粉的粒度为0.090～0.250mm，所述铝粉的粒度为0.063～0.250mm，所述CaO的粒度为0.09～10.00mm；所述的多钒酸铵的 V2O5含量为80.00～91.00wt％，铁红粉以Fe2O3计其Fe2O3含量≥97.0wt％，铝粉Al含量≥99.0wt％；所述的CaO为CaO含量为66.45～90.00wt％的生石灰或熟石灰；b、造球：所得混合物料造球，球团干燥；c、入炉冶炼：干燥后的球团入炉冶炼至混合物料反应完全；d、出炉，得到钒铁。

专利“中钒铁的冶炼方法CN 101724752B”步骤如下：A、配制底料和主料；B、冶炼初期，首先加入底料进行冶炼；C、当底料反应平稳后，再加入主料；D、精炼。其中，底料为铝、V2O5、铁、石灰；主料为V2O3、铝、V₂O₅、铁、石灰、莹石。本发明方法既充分利用了反应热，又简化了工艺过程，降低了炉渣的粘度，钒铁冶炼回收率稳步提高达96％以上。

专利“一种电铝热法生产钒铁的方法CN103045929A”其特征在于，所述方法包括：a) 配混包括钒氧化物、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料；b)在冶炼炉中进行还原冶炼并在还原冶炼结束时出渣；c)向钒铁合金液中加入铁基氧化物以将钒铁合金液中的Al含量降低至不大于 0.5％。

专利“一种电铝热法生产钒铁的方法CN103045929B”其特征在于，所述方法包括：a) 配混包括钒氧化物、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料；b)在冶炼炉中进行还原冶炼并在还原冶炼结束时出渣；c)精炼阶段，包括出钒铁合金液至铁水包，在出钒铁合金液至铁水包的过程中将铁基氧化物加入铁水包中以将钒铁合金液中的Al含量降低至不大于0.5％；在步骤b) 中，将钒铁合金液中的Al含量控制在1.5％～6.0％，在冶炼渣中的V含量不大于1％时出渣。

专利“一种高钒铁的冶炼方法CN103757171B”其特征在于，所述方法包括以下步骤：a、将冷态含钒富渣和石灰加入电弧炉垫底，再加入由五氧化二钒、铝粒、石灰、钢屑组成的一期混合料进行冶炼，随即将上一炉的热态含钒富渣返回电弧炉中，在冶炼渣中的钒含量小于 0.5％时出渣，其中，所述返回至电弧炉中的热态含钒富渣实现了引弧点火的目的；b、加入由三氧化二钒、铝粒、石灰、钢屑组成的二期混合料进行冶炼，在冶炼渣中的钒含量小于0.5 ％时出渣，并且在出渣前加入铝或铝镁合金进行还原处理；c、加入由五氧化二钒与石灰或由铁鳞与石灰组成的精炼混合料进行冶炼，控制炉内钒铁合金液的温度为1900℃以上，并在钒铁合金液中的钒含量为78～82％且铝含量低于1.5％时出钒铁合金液和含钒富渣，将钒铁合金液浇注至预热达500℃以上的锭模中，冷却、脱模、破碎后得到钒含量在80％以上的高钒铁。

以上现有的专利技术并没有解决现有技术中存在的上述技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种程序简短、钒收得率高的高效冶炼钒铁的冶炼工艺。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高效冶炼钒铁的冶炼工艺，所述的冶炼工艺采用V₂O₅起弧，然后在喷气搅拌冶炼熔池的条件下分批次向冶炼炉内添加冶炼原料完成所述钒铁的冶炼工作。

本发明的有益效果是：本申请的工艺方法通过V₂O₅起弧成功后，再将混合均匀的冶炼原料分批次加入冶炼炉内的冶炼熔池中，并在喷气搅拌该冶炼熔池的条件下完成每一炉的冶炼工作。这样，由于所述的冶炼过程中均是在喷气搅拌的条件下进行的，从而可以保证需要发生反应的冶炼原料之间能快速、充分的接触，并以最快的速度发生反应生成需要的钒铁合金成分并析出熔渣。由于冶炼原料在冶炼熔池中接触充分、快速，从而可以达到提高冶炼效率、提高钒铁收率的目的。同时，由于整个冶炼过程中仅包括配料、起弧、喷气搅拌条件下的熔池冶炼几个程序，所以还可以保证冶炼程序简短，进而进一步的提高冶炼效率。

进一步的是，在V₂O₅起弧形成熔池后，冶炼原料分四个批次加入冶炼炉内的熔池中，并在每一个批次冶炼熔池完全熔清后再添加下一个批次的冶炼原料。

进一步的是，喷气搅拌时喷入的搅拌气体为氩气和/或氮气，喷出口的气压在0.3～0.7MPa 之间，喷出强度在0.1～0.3Nm3/(t.min)之间。

进一步的是，在全部冶炼原料添加完成，且冶炼熔池熔清后再继续喷气搅拌所述的冶炼熔池3～10min直到结束整个冶炼工作。

进一步的是，所述的冶炼原料为石灰、铝粉、V₂O₃以及铁粒的均匀混合物。

进一步的是，在将所述的均匀混合物分成四个批次时，该四个批次的重量相等。

附图说明

图1为本发明背景技术中涉及到的电铝热法冶炼钒铁的工艺流程图；

图2为本发明高效冶炼钒铁的冶炼工艺采用的工艺路线图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供的一种程序简短、钒收得率高的高效冶炼钒铁的冶炼工艺。所述的冶炼工艺采用V₂O₅起弧，然后在喷气搅拌冶炼熔池的条件下分批次向冶炼炉内添加冶炼原料完成所述钒铁的冶炼工作。本申请的工艺方法通过V2O5起弧成功后，再将混合均匀的冶炼原料分批次加入冶炼炉内的冶炼熔池中，并在喷气搅拌该冶炼熔池的条件下完成每一炉的冶炼工作。这样，由于所述的冶炼过程中均是在喷气搅拌的条件下进行的，从而可以保证需要发生反应的冶炼原料之间能快速、充分的接触，并以最快的速度发生反应生成需要的钒铁合金成分并析出熔渣。由于冶炼原料在冶炼熔池中接触充分、快速，从而可以效达到提高冶炼效率、提高钒铁收率的目的。同时，由于整个冶炼过程中仅包括配料、起弧、喷气搅拌条件下的熔池冶炼几个程序，所以还可以保证冶炼程序简短，进而进一步的提高冶炼效率。

上述实施方式中，为了最大限度的保证喷气搅拌的效果，本申请在V₂O₅起弧形成熔池后，冶炼原料分四个批次加入冶炼炉内的熔池中，并在每一个批次冶炼熔池完全熔清后再添加下一个批次的冶炼原料。同样的，为了保证喷气搅拌的效果，本申请在喷气搅拌时喷入的搅拌气体可以单独采用氩气或氮气，也可以是两者的混合物，喷出口的气压在0.3～0.7MPa之间，喷出强度在0.1～0.3Nm3/(t.min)之间。进一步的，为了最大限度的提高冶炼的效率，本申请在全部冶炼原料添加完成，且冶炼熔池熔清后再继续喷气搅拌所述的冶炼熔池3～10min 直到结束整个冶炼工作。

综上所述，本申请提供的冶炼工艺具有成本低、能耗低、流程短、合金收得率高等特点，钒回收率>98.2％，比现有铝热法冶炼钒铁工艺高3～5个百分点，可达国内外先进水平。本发明提供的技术方案可为钒铁生产提钒提供一种高产的技术途径，提高企业效益。

实施例

为了更好地理解本发明、下面结合实施例进一步的对本发明进行说明。

本发明采用的工艺路线如附图2所示。

实施例1

实践中，将石灰、铝粉，V₂O₃、铁粒按一定比例配料，经混合均匀后装入四个罐中，在公称容量10t的电炉内，加入片钒(V₂O₅)引弧点火。点火成功后加如头批料，冶炼20～30min形成熔池，采用自耗式喷枪从炉门喷吹氮气搅拌，并将剩余批次的原料加入炉内，每加一批原料必须等其完全熔清后再加入下一批原料。喷气强度为0.1Nm³/(t.min)、气体压力为0.7MPa。所有原料加完并熔化完全后，继续喷气搅拌3min，停电出炉。钒铁合金冶炼完毕后随炉冷却，将渣饼与合金饼分离后得到钒铁合金。钒收率99％，成份符合80钒铁成品的国家标准，炉衬无侵蚀。

实施例2

实践中，将石灰、铝粉，V₂O₃、铁粒按一定比例配料，经混合均匀后装入四个罐中，在公称容量5t的电炉内，加入片钒(V₂O₅)引弧点火。点火成功后加如头批料，冶炼20～30min形成熔池，采用自耗式喷枪从炉门喷吹氮气搅拌，并将剩余批次的原料加入炉内，每加一批原料必须等其完全熔清后再加入下一批原料。喷气强度为0.3Nm³/(t.min)、气体压力为0.3MPa。所有原料加完并熔化完全后，继续喷气搅拌6min，停电出炉。钒铁合金冶炼完毕后随炉冷却，将渣饼与合金饼分离后得到钒铁合金。钒收率98.5％，成份符合50钒铁成品的国家标准，炉衬无侵蚀。

实施例3

实践中，将石灰、铝粉，V₂O₃、铁粒按一定比例配料，经混合均匀后装入四个罐中，在公称容量20t的电炉内，加入片钒(V₂O₅)引弧点火。点火成功后加如头批料，冶炼20～30min形成熔池，采用自耗式喷枪从炉门喷吹氮气搅拌，并将剩余批次的原料加入炉内，每加一批原料必须等其完全熔清后再加入下一批原料。喷气强度为0.4Nm³/(t.min)、气体压力为0.6MPa。所有原料加完并熔化完全后，继续喷气搅拌3min，停电出炉。钒铁合金冶炼完毕后随炉冷却，将渣饼与合金饼分离后得到钒铁合金。钒收率98.2％，成份符合80钒铁成品的国家标准，炉衬无侵蚀。

Claims (6)

1.一种高效冶炼钒铁的冶炼工艺，其特征在于：所述的冶炼工艺采用V₂O₅起弧，然后在喷气搅拌冶炼熔池的条件下分批次向冶炼炉内添加冶炼原料完成所述钒铁的冶炼工作。

2.根据权利要求1所述的高效冶炼钒铁的冶炼工艺，其特征在于：在V₂O₅起弧形成熔池后，冶炼原料分四个批次加入冶炼炉内的熔池中，并在每一个批次冶炼熔池完全熔清后再添加下一个批次的冶炼原料。

3.根据权利要求2所述的高效冶炼钒铁的冶炼工艺，其特征在于：喷气搅拌时喷入的搅拌气体为氩气和/或氮气，喷出口的气压在0.3～0.7MPa之间，喷出强度在0.1～0.3Nm³/(t.min)之间。

4.根据权利要求1、2或3所述的高效冶炼钒铁的冶炼工艺，其特征在于：在全部冶炼原料添加完成，且冶炼熔池熔清后再继续喷气搅拌所述的冶炼熔池3～10min直到结束整个冶炼工作。

5.根据权利要求4所述的高效冶炼钒铁的冶炼工艺，其特征在于：所述的冶炼原料为石灰、铝粉、V₂O₃以及铁粒的均匀混合物。

6.根据权利要求5所述的高效冶炼钒铁的冶炼工艺，其特征在于：在将所述的均匀混合物分成四个批次时，该四个批次的重量相等。