CN107964599A - 能够提高钒收率的钒铁冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够提高钒收率的钒铁冶炼方法,涉及冶金技术领域。能够提高钒收率的钒铁冶炼方法包括依次进行的如下步骤:A、在V2O5或V2O3中根据不同的配铝系数添加包括铝粉的配料得到第一批原料、第二批原料和第三批原料,配铝系数为实际配铝量除以理论需铝量,理论需铝量的计算方法为V2O5或V2O3中氧元素的质量乘以1.125;第一批原料为在V2O5中添加配料,配铝系数为1.1~1.15;第二批原料为在V2O3中添加配料,配铝系数为0.8~1.0;第三批原料为在V2O3中添加配料,配铝系数为1.09~1.28;第一批原料、第二批原料和第三批原料的质量比为0.4:2:2。B、分批将上述原料加入冶炼炉;C、用氮气对冶炼熔渣层进行喷吹;D、向炉内加入氟化钙并精炼。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域,尤其涉及一种能够提高钒收率的钒铁冶炼方法。
背景技术
钒主要以钒铁合金的形式应用于炼钢领域,在钢水中通过析出强化作用,最终细化晶粒、提高钢材强度及耐磨性能。钒铁冶炼工艺众多,通常包括铝热法、电铝热法、硅热法等,其冶炼炉型主要为直筒炉及倾翻炉,冶炼原理主要为氧化钒与还原剂(如铝、硅等)通过氧化还原反应,将钒由高价还原为单质状态、单质钒与铁合金化生产钒铁合金产品。采用V2O5及V2O3两种物质为反应原料、铝为还原剂,在直筒炉中通过多期加料工艺冶炼钒铁,其经济技术指标较优、工艺流程简单,因而是目前钒铁生产的主要工艺之一。冶炼收率是钒铁冶炼过程中最重要的经济技术指标之一,冶炼收率通常是指冶炼产生的合金中钒元素总质量与冶炼原料中钒元素总质量之比,冶炼过程中的钒损失主要包括冶炼渣中钒损、进入除尘系统及炉体耐火材料侵蚀层中的钒损,其中渣中钒损在上述钒损失中的比例远高于其他部分。
以V2O5及V2O3两种物质为反应原料、直筒炉铝热法冶炼钒铁工艺流程主要为:配料、给料、通电冶炼、喷吹精炼、冷却、拆炉、水淬等。配料过程中,根据V2O5及V2O3质量及成分,按照一定的配铝系数配加铝、按照产品牌号配加铁,配料后进行充分混合、装罐。冶炼开始前先将含V2O5的原料加入冶炼炉内,通电引弧,待炉内形成熔池后,分两次加入含V2O3的原料,冶炼一定时间后停电并向渣层喷吹搅拌,最后进行精炼。精炼结束后进行冷却、拆炉、水淬等工序。上述工艺存在以下技术问题:(1)冶炼不同批次的含钒原料均采用同一配铝系数,即每批原料中铝的过量系数一定,在冶炼过程中,随着渣层厚度逐渐变大,冶炼后期由原料氧化还原反应产生的热量不够,同时为避免通电功率过高导致炉衬侵蚀加重,反应,此外,上述工艺容易导致合金中铝含量超标,产品不合格;(2)后期精炼过程中,由于炉内过热度不高,渣系粘度变大,合金相与渣相间的分离效率降低,一些合金微粒不能有效沉淀而停留在渣层,渣中钒含量增加、冶炼钒收率降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种能够提高钒收率的钒铁冶炼方法。
为解决上述问题采用的技术方案是:能够提高钒收率的钒铁冶炼方法包括依次进行的如下步骤:
A、在V2O5或V2O3中根据不同的配铝系数添加包括铝粒的配料得到第一批原料、第二批原料和第三批原料,配铝系数为实际配铝量除以理论需铝量,理论需铝量的计算方法为V2O5或V2O3中氧元素的质量乘以1.125;第一批原料为在V2O5中添加配料,配铝系数为1.1~1.15;第二批原料为在V2O3中添加配料,配铝系数为0.8~1.0;第三批原料为在V2O3中添加配料,配铝系数为1.09~1.28;第一批原料、第二批原料和第三批原料的质量比为0.4:2:2;
B、将第一批原料加入冶炼炉,开始冶炼;一段时间后,将第二批原料加入冶炼炉;一段时间后,加入第三批原料;
C、冶炼结束后,用氮气对冶炼熔渣层进行喷吹;
D、喷吹结束后,向炉内加入氟化钙,并通电精炼。
进一步的是:步骤D中,氟化钙加入量为入炉V2O3总质量的5%~10%。
本发明的有益效果是:采用分批配铝,在原料总铝耗与现有技术相同的基础上,增大冶炼初期及末期两批次原料的配铝系数,降低中期加入的原料配铝系数,同时在精炼过程中添加一定量的氟化钙至渣层中,强化渣金分离。在冶炼初期加入的含V2O5原料中增加配铝量,反应放热量加大,多余的热量有利于中期加入的配铝系数较低的物料充分反应,多余的铝进入合金层,在冶炼过程中通过渣金界面扩散至渣层与氧化钒反应;末期加入的物料中配铝量增加,渣层中多余的单质铝能充分与渣中未被还原的钒氧化物反应,生成钒铁合金并向合金层沉淀,通过上层熔渣及下层合金层中过量的铝与渣中氧化钒反应达到强化还原的作用,同时保证合金中铝含量不超标。精炼过程中通过加入氟化钙,降低渣系熔点、改善渣流动性,强化渣金分离效率,最终提高冶炼钒收率。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。
能够提高钒收率的钒铁冶炼方法包括依次进行的如下步骤:
A、在V2O5或V2O3中根据不同的配铝系数添加包括铝粒的配料得到第一批原料、第二批原料和第三批原料,配铝系数为实际配铝量除以理论需铝量,理论需铝量的计算方法为V2O5或V2O3中氧元素的质量乘以1.125;第一批原料为在V2O5中添加配料,配铝系数为1.1~1.15;第二批原料为在V2O3中添加配料,配铝系数为0.8~1.0;第三批原料为在V2O3中添加配料,配铝系数为1.09~1.28;第一批原料、第二批原料和第三批原料的质量比为0.4:2:2;B、将第一批原料加入冶炼炉,开始冶炼;一段时间后,将第二批原料加入冶炼炉;一段时间后,加入第三批原料;C、冶炼结束后,用氮气对冶炼熔渣层进行喷吹;D、喷吹结束后,向炉内加入氟化钙,并通电精炼。
现有技术的配铝系数为1.05,。本发明实质是采用分批配铝,增大冶炼初期及末期两批次原料(第一批原料和第三批原料)的配铝系数,降低中期加入的原料(第二批原料)配铝系数,总配铝系数同样为1.05,在提高钒铁冶炼收率的同时,并未在现有铝耗基础上增加物料的铝耗;同时在精炼过程中添加一定量的氟化钙至渣层中,强化渣金分离。其中,步骤D中,氟化钙加入量为入炉V2O3总质量的5%~10%。本发明其他方面与现有技术一致;步骤B的“一段时间后,将第二批原料加入冶炼炉”,第二批原料加入冶炼炉的时间与现有技术相同,是在第一批原料加入冶炼炉内,通电引弧,炉内形成熔池后;步骤B的“一段时间后,加入第三批原料”,第三批原料加入冶炼炉的时间也与现有技术相同,通常是在第二批原料加入并冶炼25min后。
在冶炼初期加入的含V2O5原料中增加配铝量,反应放热量加大,多余的热量有利于中期加入的配铝系数较低的物料充分反应,多余的铝进入合金层,在冶炼过程中通过渣金界面扩散至渣层与氧化钒反应;末期加入的物料中配铝量增加,渣层中多余的单质铝能充分与渣中未被还原的钒氧化物反应,生成钒铁合金并向合金层沉淀,通过上层熔渣及下层合金层中过量的铝与渣中氧化钒反应达到强化还原的作用,同时保证合金中铝含量不超标。精炼过程中通过加入氟化钙,降低渣系熔点、改善渣流动性,强化渣金分离效率,最终提高冶炼钒收率。配料中除铝粒外还有铁粉,铁粉与配加量与现有技术一致按照需生产的铁合金的牌号配加。
对比实施例1
将400kg V2O5(钒含量=55%,氧含量=44%)按照配铝系数1.05配加铝粒208kg(纯铝质量)、铁粒55kg(纯铁质量),混合均匀,标为第一批原料;将2000kgV2O3(钒含量=64%,氧含量=34%)按照配铝系数1.05配加铝粒803kg(纯铝质量)、铁粒320kg(纯铁质量),混合均匀,标为第二批原料;将2000kg V2O3(钒含量=64%,氧含量=34%)按照配铝系数1.05配加铝粒803kg(纯铝质量)、铁粒320kg(纯铁质量),混合均匀,标为第三批原料;冶炼开始前,先将第一批料全部加入至直筒炉炉底,通电引弧(电压190v,电流7500A),引弧结束后以电压135v、电流11500A通电冶炼10min后,停电加入第二批原料,加料完毕后继续以电压135v、电流11500A通电冶炼25min后停电加入第三批原料,加料结束后以电压135v、电流11500A通电冶炼25min后停电,用氮气对冶炼熔渣层喷吹2min,喷吹结束后继续通电精炼30min(电压135v、电流11500A),精炼结束时渣中钒含量为2.9%,精炼结束后静置冷却、拆炉、水淬,合金饼含钒总量为2635kg,冶炼钒收率为94.8%,合金中铝含量为2.1%。
实施例1
将400kg V2O5(钒含量=55%,氧含量=44%)按照配铝系数1.1配加铝粒217kg(纯铝质量)、铁粒55kg(纯铁质量),混合均匀,标为第一批原料;将2000kgV2O3(钒含量=64%,氧含量=34%)按照配铝系数1.0配加铝粒764kg(纯铝质量)、铁粒320kg(纯铁质量),混合均匀,标为第二批原料;将2000kg V2O3(钒含量=64%,氧含量=34%)按照配铝系数1.09配加铝粒833kg(纯铝质量)、铁粒320kg(纯铁质量),混合均匀,标为第三批原料;冶炼开始前,先将第一批料全部加入至直筒炉炉底,通电引弧(电压190v,电流7500A),引弧结束后以电压135v、电流11500A通电冶炼10min后,停电加入第二批原料,加料完毕后继续以电压135v、电流11500A通电冶炼25min后停电加入第三批原料,加料结束后以电压135v、电流11500A通电冶炼25min后停电,用氮气对冶炼熔渣层喷吹2min,喷吹结束后向炉内加入200kg氟化钙,继续通电精炼30min(电压135v、电流11500A),精炼结束时渣中钒含量为1.4%,精炼结束后静置冷却、拆炉、水淬,合金饼含钒总量为2702kg,冶炼钒收率为97.2%,合金中铝含量为0.8%。
实施例2
将400kg V2O5(钒含量=55%,氧含量=44%)按照配铝系数1.15配加铝粒227kg(纯铝质量)、铁粒55kg(纯铁质量),混合均匀,标为第一批原料;将2000kgV2O3(钒含量=64%,氧含量=34%)按照配铝系数0.8配加铝粒609kg(纯铝质量)、铁粒320kg(纯铁质量),混合均匀,标为第二批原料;将2000kg V2O3(钒含量=64%,氧含量=34%)按照配铝系数1.28配加铝粒978kg(纯铝质量)、铁粒320kg(纯铁质量),混合均匀,标为第三批原料;冶炼开始前,先将第一批料全部加入至直筒炉炉底,通电引弧(电压190v,电流7500A),引弧结束后以电压135v、电流11500A通电冶炼10min后,停电加入第二批原料,加料完毕后继续以电压135v、电流11500A通电冶炼25min后停电加入第三批原料,加料结束后以电压135v、电流11500A通电冶炼25min后停电,用氮气对冶炼熔渣层喷吹2min,喷吹结束后向炉内加入320kg氟化钙,继续通电精炼30min(电压135v、电流11500A),精炼结束时渣中钒含量为1.1%,精炼结束后静置冷却、拆炉、水淬,合金饼含钒总量为2719kg,冶炼钒收率为97.8%,合金中铝含量为0.9%。
实施例3
将400kg V2O5(钒含量=55%,氧含量=44%)按照配铝系数1.14配加铝粒225kg(纯铝质量)、铁粒55kg(纯铁质量),混合均匀,标为第一批原料;将2000kgV2O3(钒含量=64%,氧含量=34%)按照配铝系数0.9配加铝粒688kg(纯铝质量)、铁粒320kg(纯铁质量),混合均匀,标为第二批原料;将2000kg V2O3(钒含量=64%,氧含量=34%)按照配铝系数1.18配加铝粒901kg(纯铝质量)、铁粒320kg(纯铁质量),混合均匀,标为第三批原料;冶炼开始前,先将第一批料全部加入至直筒炉炉底,通电引弧(电压190v,电流7500A),引弧结束后以电压135v、电流11500A通电冶炼10min后,停电加入第二批原料,加料完毕后继续以电压135v、电流11500A通电冶炼25min后停电加入第三批原料,加料结束后以电压135v、电流11500A通电冶炼25min后停电,用氮气对冶炼熔渣层喷吹2min,喷吹结束后向炉内加入400kg氟化钙,继续通电精炼30min(电压135v、电流11500A),精炼结束时渣中钒含量为1.2%,精炼结束后静置冷却、拆炉、水淬,合金饼含钒总量为2710kg,冶炼钒收率为97.5%,合金中铝含量为0.7%。
Claims (2)
1.能够提高钒收率的钒铁冶炼方法,其特征在于:包括依次进行的如下步骤:
A、在V2O5或V2O3中根据不同的配铝系数添加包括铝粒的配料得到第一批原料、第二批原料和第三批原料,配铝系数为实际配铝量除以理论需铝量,理论需铝量的计算方法为V2O5或V2O3中氧元素的质量乘以1.125;第一批原料为在V2O5中添加配料,配铝系数为1.1~1.15;第二批原料为在V2O3中添加配料,配铝系数为0.8~1.0;第三批原料为在V2O3中添加配料,配铝系数为1.09~1.28;第一批原料、第二批原料和第三批原料的质量比为0.4:2:2;
B、将第一批原料加入冶炼炉,开始冶炼;一段时间后,将第二批原料加入冶炼炉;一段时间后,加入第三批原料;
C、冶炼结束后,用氮气对冶炼熔渣层进行喷吹;
D、喷吹结束后,向炉内加入氟化钙,并通电精炼。
2.根据权利要求1所述的能够提高钒收率的钒铁冶炼方法,其特征在于:步骤D中,氟化钙加入量为入炉V2O3总质量的5%~10%。
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