CN107868872A - 钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法,属于冶金领域。一种钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法,该方法包括以下步骤:A、将钒铬铁精矿金属化球团、含碳还原剂混合均匀,进行还原熔炼,生成微合金化铁水和钒铬还原渣,将微合金化铁水放出,钒铬还原渣留在熔炼炉中;B、微合金化铁水放完后,加入含碳还原剂和石灰的混合料,再进行还原熔炼,生成钒铬铁水和含钛炉渣,放出钒铬铁水并冷却后得到钒铬铁合金。本发明方法通过二步法还原熔炼,控制两步还原熔炼工艺条件,得到钒铬总含量较高的钒铬铁合金。
Description
技术领域
本发明属于冶金领域,具体涉及一种钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法。
背景技术
钒铬铁合金是优良的不锈钢原料,也可作为钒基储氢合金的基础材料,铬是一种全球性稀缺的重要战略物资,也是我国紧缺的战略金属,因此钒铬铁合金具有重要的工业价值。目前制备钒铬铁合金采用五氧化二钒、三氧化二铬、铁作为原料,对原料纯度的要求高,成本相对较高。
中国四川省攀西地区钒钛磁铁矿是我国著名的三大共生矿产之一,储蓄量十分丰富,特别是攀枝花红格南矿区资源含量约40亿吨,矿中铬含量高,为高铬高钛型钒钛磁铁矿,同时也是大型的铬矿,折合金属铬储量600多万吨。目前攀枝花红格南矿区的高铬高钛型钒钛磁铁矿尚未进行大规模工业开发利用,从该矿中选出的主要选矿产品是钒铬铁精矿,但尚未见有关利用钒铬铁精矿制备钒铬铁合金的研究报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是以钒铬铁精矿金属化球为原料,进行二次还原熔炼制备出钒铬还原渣和高品质的钒铬铁合金,该方法包括以下步骤:
A、将钒铬铁精矿金属化球团、含碳还原剂混合均匀,置于熔炼炉中,进行还原熔炼,生成微合金化铁水和钒铬还原渣,将微合金化铁水放出,钒铬还原渣留在熔炼炉中;
B、微合金化铁水放完后,加入含碳还原剂和石灰的混合料,再进行还原熔炼,生成钒铬铁水和含钛炉渣,放出钒铬铁水并冷却后得到钒铬铁合金。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤A中,所述钒铬铁精矿金属化球团的化学成分为:TFe:50~70%、FeO:10~20%、TiO2:10~15%、Cr2O3:0.6~1.0%、V2O5:0.5~0.8%、CaO:1.0~1.5%、MgO:2.0~4.0%、SiO2:3.0~4.0%、Al2O3:2.0~4.0%。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤A中,所述钒铬铁精矿金属化球团的粒度为8~35mm。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤A中,所述钒铬铁精矿金属化球团的金属化率为50%~70%。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤A中,所述含碳还原剂为煤粉、焦粉、石墨粉、木炭粉或兰炭粉中的至少一种。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤A中,所述含碳还原剂的粒径≦5mm。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤A中,所述含碳还原剂的用量为钒铬铁精矿金属化球团质量的1.0%~15.0%。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤A中,步骤A中,所述熔炼的温度为1450℃~1650℃。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤A中,所述熔炼的时间为15min~45min。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤B中,所述含碳还原剂为煤粉、焦粉、石墨粉、木炭粉或兰炭粉中的至少一种。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤B中,所述含碳还原剂的粒径≦5mm。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤B中,所述含碳还原剂的用量为钒铬铁精矿金属化球团质量的1.0%~20.0%。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤B中,所述石灰的CaO含量为90-96%。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤B中,所述石灰的粒径≦5mm。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤B中,所述石灰的用量为钒铬铁精矿金属化球团质量的1.0%~3.0%。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤B中,所述熔炼的温度为1450℃~1650℃。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤B中,所述熔炼的时间为20min~60min。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤B中,所述钒铬铁合金的钒铬总含量为10%~35%。
其中,上述所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法中,步骤B中,所述熔炼炉为电弧炉、等离子炉或电阻炉。
本发明的有益效果:
本发明方法首先通过钒铬铁精矿金属化球团制备钒铬还原渣,大部分钒、铬及少量铁进入钒铬还原渣中,再对钒铬还原渣进行碳热高温还原制备钒铬铁合金,通过二步法还原熔炼,控制两步熔炼还原条件,得到钒铬总含量较高的钒铬铁合金,且本发明高品位钒铬铁合金中硫、磷等杂质含量较低,不需要精炼,可直接用于生产不锈钢原料,而尾渣为中品位含钛炉渣,可作为硫酸法钛白原料;本发明方法的原料价廉易得,原料成本低,工艺流程简短,可易于实现工业化。
附图说明
图1是本发明钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的流程示意图。
具体实施方式
具体的,一种钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法,该方法包括以下步骤:
A、将钒铬铁精矿金属化球团、含碳还原剂混合均匀,置于熔炼炉中,进行还原熔炼,生成微合金化铁水和钒铬还原渣,将微合金化铁水放出,钒铬还原渣留在熔炼炉中;
B、微合金化铁水放完后,加入含碳还原剂和石灰的混合料,再进行还原熔炼,生成钒铬铁水和含钛炉渣,放出钒铬铁水并冷却后得到钒铬铁合金。
本发明方法以钒铬铁精矿金属化球团为原料,其主要化学成分为:TFe:50~70%、FeO:10~20%、TiO2:10~15%、Cr2O3:0.6~1.0%、V2O5:0.5~0.8%、CaO:1.0~1.5%、MgO:2.0~4.0%、SiO2:3.0~4.0%、Al2O3:2.0~4.0%;其金属化率为50%~70%;并控制钒铬铁精矿金属化球团的粒度为10~100mm。
本发明方法中所采用的含碳还原剂为煤粉、焦粉、石墨粉、木炭粉或兰炭粉中的至少一种,其粒径≦5mm;步骤A中,含碳还原剂的用量为钒铬铁精矿金属化球团质量的1.0%~15.0%;步骤B中,含碳还原剂的用量为钒铬铁精矿金属化球团质量的1.0%~20.0%。
本发明方法步骤A中,先控制钒铬铁精矿金属化球团和含碳还原剂的用量比,然后控制还原熔炼温度为1450℃~1650℃,熔炼时间为15min~45min,先经第一步熔化分离生成微合金化铁水和钒铬还原渣,将微合金化铁水放出,钒铬还原渣留在熔炼炉中,再进行第二步还原;第一步还原熔炼主要是还原渣中的钒铬和铁,并经过熔炼后除去大部分铁,并使钒铬留在渣中,从而使生成的合金中钒铬含量较高。
本发明方法步骤B中,控制熔炼温度为1450℃~1650℃,当温度上升至熔炼温度时,加入含碳还原剂与石灰粉的混合料,进行第二步熔化分离,控制熔炼时间为20min~60min,生成钒铬铁水和含钛炉渣,熔分碱度控制在1.0~1.2之间,合适的碱度会降低熔点,增加流动性利于分离,放出钒铬铁水并冷却后得到钒铬铁合金;其中,所述石灰的粒径≦5mm;所述石灰的CaO含量为90-96%;所述石灰的用量为钒铬铁精矿金属化球团质量的1.0%~3.0%。
本发明方法通过钒铬还原渣二步法还原熔炼制备得到钒铬铁合金其钒铬总含量为10%~35%;副产物为含钛炉渣,其二氧化钛含量在40%~50%,可作为硫酸法钛白原料。
本发明所采用的熔炼炉为电弧炉、等离子炉或电阻炉等。
优选的,一种钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法,该方法包括以下步骤:
A、将钒铬铁精矿金属化球团、含碳还原剂混合均匀,置于熔炼炉中,在1450℃~1650℃熔炼15min~45min,生成微合金化铁水和钒铬还原渣,将微合金化铁水放出,钒铬还原渣留在熔炼炉中;所述钒铬铁精矿金属化球团的化学成分为:TFe:50~70%、FeO:10~20%、TiO2:10~15%、Cr2O3:0.6~1.0%、V2O5:0.5~0.8%、CaO:1.0~1.5%、MgO:2.0~4.0%、SiO2:3.0~4.0%、Al2O3:2.0~4.0%;所述钒铬铁精矿金属化球团的粒度为8~35mm;所述钒铬铁精矿金属化球团的金属化率为50%~70%;所述含碳还原剂为煤粉、焦粉、石墨粉、木炭粉或兰炭粉中的至少一种;所述含碳还原剂的粒径≦5mm;所述含碳还原剂的用量为钒铬铁精矿金属化球团质量的1.0%~15.0%;
B、微合金化铁水放完后,继续在1450℃~1650℃熔炼,当温度升至熔炼温度时加入含碳还原剂和石灰的混合料,熔炼20min~60min,生成钒铬铁水和含钛炉渣,放出钒铬铁水并冷却后得到钒铬总含量为10%~35%的钒铬铁合金;所述含碳还原剂为煤粉、焦粉、石墨粉、木炭粉或兰炭粉中的至少一种;所述含碳还原剂的粒径≦5mm;所述含碳还原剂的用量为钒铬铁精矿金属化球团质量的1.0%~20.0%;所述石灰的CaO含量为90~96%;所述石灰的粒径≦5mm;所述石灰的用量为钒铬铁精矿金属化球团质量的1.0%~3.0%。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明,但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金包括以下步骤:
A、称取粒度为5~20mm的钒铬铁精矿金属化球团1kg、含碳还原剂(焦粉)为金属化球团质量的1%(10g),混合均匀置于电炉中,钒铬铁精矿金属化球团的金属化率为50%,金属化球团中主要元素组分为:TFe50%,FeO20%,TiO210%,Cr2O30.6%,V2O50.5%,CaO1.0%,MgO2.0%,SiO23.0%,Al2O32.0%;开启电炉将温度升至1480℃,保温20min(电炉电压为380V,电流约为140A),熔化分离结束后关闭熔炼炉,生成微合金化铁水和钒铬还原渣,将铁水从铁水出口迅速放出,得到的钒铬还原渣留在熔炼炉中;
B、铁水放完后,开启电炉使温度升至1650℃(电炉电压为380V,电流约为220A),继续熔炼,达到温度时加入10g含碳还原剂(焦粉)与10g石灰粉的混合料,保温30min,然后关闭电炉,生成钒铬铁水和含钛炉渣,放出钒铬铁水并冷却后得到钒铬铁合金,所得钒铬铁合金的质量为84.72g,钒铬总含量约为合金的10%。
实施例2
本实施例钒铬还原渣二步法熔炼制备钒铬铁合金包括以下步骤:
A、称取粒度为10~30mm的钒铬铁精矿金属化球团1kg、含碳还原剂(煤粉)为球团的1.2%(12g),混合均匀置于电炉中,钒铬铁精矿金属化球团的金属化率为60%,金属化球团中主要元素组分为:TFe60%,FeO15%,TiO212%,Cr2O30.8%,V2O50.7%,CaO1.2%,MgO3.0%,SiO23.5%,Al2O33.0%;开启电炉将温度升至1500℃,保温25min(电炉电压为380V,电流约为150A),熔化分离结束后关闭熔炼炉,生成微合金化铁水和钒铬还原渣,将铁水从铁水出口迅速放出,得到的钒铬还原渣留在熔炼炉中;
B、铁水放完后,开启电炉使温度升至1650℃(电炉电压为380V,电流约为240A),继续熔炼,达到温度时加入15g含碳还原剂(煤粉)与20g石灰粉的混合料,保温40min,然后关闭电炉,生成钒铬铁水和含钛炉渣,放出钒铬铁水并冷却后得到钒铬铁合金,所得钒铬铁合金的质量为56.06g,钒铬总含量为合金的16.75%。
实施例3
本实施例钒铬还原渣二步法熔炼制备钒铬铁合金包括以下步骤:
A、称取粒度为15-25mm的钒铬铁精矿金属化球团1kg、含碳还原剂(焦粉)为球团的1.5%(15g),混合均匀置于电炉中,钒铬铁精矿金属化球团的金属化率为70%,金属化球团中主要元素组分为:TFe70%,FeO10%,TiO215%,Cr2O31.0%,V2O50.8%,CaO1.5%,MgO4.0%,SiO24.0%,Al2O34.0%;开启电炉将温度升至1520℃,保温30min(电炉电压为380V,电流约为160A),熔化分离结束后关闭熔炼炉,生成微合金化铁水和钒铬还原渣,将铁水从铁水出口迅速放出,得到的钒铬还原渣留在熔炼炉中;
B、铁水放完后,开启电炉使温度升至1650℃(电炉电压为380V,电流约为250A),继续熔炼,达到温度时加入20g含碳还原剂(焦粉)与30g石灰粉的混合料,保温60min,然后关闭电炉,生成钒铬铁水和含钛炉渣,放出钒铬铁水并冷却后得到钒铬铁合金,所得钒铬铁合金的质量为34.65g,钒铬总含量为合金的32.67%。
Claims (10)
1.钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法,其特征在于:包括以下步骤:
A、将钒铬铁精矿金属化球团、含碳还原剂混合均匀,置于熔炼炉中进行还原熔炼,生成微合金化铁水和钒铬还原渣,将微合金化铁水放出,钒铬还原渣留在熔炼炉中;
B、微合金化铁水放完后,加入含碳还原剂和石灰的混合料,再进行还原熔炼,生成钒铬铁水和含钛炉渣,放出钒铬铁水并冷却后得到钒铬铁合金。
2.根据权利要求1所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法,其特征在于:步骤A中,所述钒铬铁精矿金属化球团的化学成分为:TFe:50~70%、FeO:10~20%、TiO2:10~15%、Cr2O3:0.6~1.0%、V2O5:0.5~0.8%、CaO:1.0~1.5%、MgO:2.0~4.0%、SiO2:3.0~4.0%、Al2O3:2.0~4.0%。
3.根据权利要求1或2所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法,其特征在于:步骤A中,所述钒铬铁精矿金属化球团的粒度为8~35mm;所述钒铬铁精矿金属化球团的金属化率为50%~70%。
4.根据权利要求1所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法,其特征在于:步骤A中,所述含碳还原剂为煤粉、焦粉、石墨粉、木炭粉或兰炭粉中的至少一种;所述含碳还原剂的粒径≦5mm;所述含碳还原剂的用量为钒铬铁精矿金属化球团质量的1.0%~15.0%。
5.根据权利要求1~4任一项所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法,其特征在于:步骤A中,所述还原熔炼的温度为1450℃~1650℃;所述还原熔炼的时间为15min~45min。
6.根据权利要求1所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法,其特征在于:步骤B中,所述含碳还原剂为煤粉、焦粉、石墨粉、木炭粉或兰炭粉中的至少一种;所述含碳还原剂的粒径≦5mm;所述含碳还原剂的用量为钒铬铁精矿金属化球团质量的1.0%~20.0%。
7.根据权利要求1所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法,其特征在于:步骤B中,所述石灰的CaO含量为90~96%;所述石灰的粒径≦5mm;所述石灰的用量为钒铬铁精矿金属化球团质量的1.0~3.0%。
8.根据权利要求1所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法,其特征在于:步骤B中,所述还原熔炼的温度为1450℃~1650℃;所述还原熔炼的时间为20min~60min。
9.根据权利要求1~8任一项所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法,其特征在于:步骤B中,所述钒铬铁合金的钒铬总含量为10%~35%。
10.根据权利要求1~9任一项所述的钒铬还原渣二步法还原熔炼制备钒铬铁合金的方法,其特征在于:所述熔炼炉为电弧炉、等离子炉或电阻炉。
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