CN109593916A - 一种生产高钒低硅优质钒渣和低硅硫优质铁水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金工业铁水预处理领域，特别是一种生产高钒低硅优质钒渣和低硅硫优质铁水的方法。通过向含钒铁水中加入脱硅脱硫剂，促进它在高温下分解成气体CO2和固体CaO，气体CO2将铁水中的硅和硫氧化成气体SiO和SO2逸散脱除掉，与此同时连续不断引入的CO2和CaO还可以与铁水中残余的硅和硫反应生成SiO2和CaS进入渣相除去，而铁水中钒含量几乎不变，从而得到硅硫低钒高的铁水。进一步用氧气吹炼硅硫低钒高的铁水，得到高钒低硅的钒渣和低硅低硫的铁水两种优化产品。铁水处理过程共扒两次渣:扒出SiO2和CaS渣完成第一次渣铁分离；吹氧后扒出钒渣完成第二次渣铁分离。本发明从含钒铁水吹钒渣及炼钢的源头提高钢水及钒渣产品的质量，成本低，实施简便，效率高。

Description

一种生产高钒低硅优质钒渣和低硅硫优质铁水的方法
技术领域
本发明属于冶金工业铁水预处理领域，涉及一种采用CaCO3及其分解产物作为脱硅脱硫剂，冶炼高钒低硅钒渣及低钒低硅硫炼钢铁水的技术，特别是一种生产高钒低硅优质钒渣和低硅硫优质铁水的方法。
背景技术
钒钛磁铁矿是一种铁、钒、钛等多种有价元素共生的复合矿，主要分布在我国的攀西、承德和马鞍山地区，其中攀西地区的保有储量达100亿吨以上。用含钒铁水提钒是我国生产钒原科的重要方法之一。但我国冶炼钒钛磁铁矿产出的含钒铁水中[Si、S]含量较高，用它吹炼钒渣时，渣中SiO2含量较高，严重影响钒渣质量；含钒铁水中[S]含量高，严重影响后续炼钢质量，需要专门预脱硫处理。
在系列的钒制品中硅是“顽固”的有害元素，含量高、危害大、去除难。从初始的含钒铁水吹炼钒渣到生产各类钒的化合物乃至延伸到下游制备含钒合金的全过程，硅的危害始终存在，除硅又愈发困难，除硅的成本逐级攀升。因此，除硅愈早愈有效，在含钒铁水吹炼钒渣之前就除掉硅最有利。但除硅与吹钒是一对矛盾，因为硅与钒的化学性质相近，亲氧能力相当，在铁水用氧吹钒过程硅亦同步氧化进入钒渣。为此，除硅与保钒两者必须兼顾，也就是除硅硫时必须保持铁水中钒量基本不变，除硅硫后得到的是硅硫低、钒高铁水。只有这样，在之后转入常规的用氧气吹炼硅硫低、钒高铁水生产钒渣时，才可能产出高钒、低硅的钒渣和低硅硫的铁水。显然，用脱硅、脱硫剂脱硅硫、保钒的最终净效果是钒渣中硅含量降低，钒品位提高，铁水中硅硫含量均降低，铁水质量提升，从而生产出高钒、低硅的钒渣和低硅硫的铁水两种优质产品。
目前对不含钒铁水预脱硅、脱硫使用的脱硅、脱硫剂主要有天然矿、烧结矿、球团矿、氧化铁皮、石灰、石灰石和气态氧气。现行用氧气吹炼含钒铁水生产钒渣存在渣中钒品位低，硅等有害杂质含量高的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种含钒硅硫铁水的脱硅脱硫保钒工艺方法，具有脱硅硫、保钒双赢的工艺效果，可以实现铁水中硅氧化成SiO气体、硫氧化成SO2气体脱除，同时铁水中钒的含量基本不变，之后再用氧气吹炼低硅硫铁水生产钒渣，最终得到高钒、低硅钒渣及低硅硫铁水两种优质产品的新工艺方法，属国内外首例报道，具有独立知识产权，意义重大。
具体技术方案如下：
一种生产高钒低硅优质钒渣和低硅硫优质铁水的方法，包括以下步骤：
(1)首先向冶炼钒钛磁铁矿产出的含钒铁水中在线加入脱硅脱硫剂，保持搅动时间5～30min，进行脱硅硫、保钒、保碳预处理，得到低硅、低硫、高钒铁水；
(2)再通过氧枪向低硅、低硫、高钒铁水通入氧气吹5～10min，得到高钒低硅的钒渣和低硅硫的铁水，共计两种优质产品；
(3)将罐中钒渣扒出，完成渣铁分离；
(4)高钒低硅的优质钒渣运至渣场冷却后用作提钒原料；
(5)低硅硫的铁水运至顶吹氧气转炉治炼成优质钢。
所述步骤(1)所述含钒铁水中硅含量范围为0.20～1.00％wt，硫含量范围为0.08～0.20％wt，钒含量范围为0.20～0.80％wt。
步骤(1)脱硅率大于70.0％，脱硫率大于55.0％，钒的损失率低于1.0％。
步骤(1)所述脱硅脱硫剂为石灰石粉、石灰石与碳化钙的混合物粉、石灰石与氟化钙的混合物粉、石灰石与苏打的混合物粉中的一种或多种，纯度80％以上，度20～200目。
步骤(1)所述脱硅脱硫剂为CO2气体，纯度90％以上。
步骤(1)所述含钒铁水为高炉含钒铁水、直接还原-电炉熔分生产的含钒铁水、感应炉含钒铁水或其它冶金设备提供的含钒铁水之一。
步骤(1)所述脱硅硫、保钒、保碳预处理反应的温度范围为1150～1550℃，时间为5～30min。
步骤(1)中在线加入脱硅脱硫剂的方式为如下方式中的一种：在冶金炉出铁前将脱硅脱硫剂加入铁水罐中；在出铁过程将脱硅脱硫剂加入铁水流中；在出铁过程借助插入式喷枪喷吹CO2载气将脱硅脱硫剂帶入铁水罐中；在鱼雷罐车内插入喷枪将喷粉罐中脱硅脱硫剂帶入铁水中；采用在KR法脱硫铁水罐内通过搅拌器旋转搅动铁水产生旋涡，将脱硅脱硫剂卷入铁水内部进行脱硅脱硫；在铁水脱硫站儲粉罐中的脱硅脱硫剂用CO2载气经喷枪吹入铁水罐内，使粉剂与铁水充分接触脱硅硫、保钒；在炼钢转炉内氧枪吹炼铁水制备钒渣过程，先通入纯CO2气逐渐过渡到通入纯氧气，实现用一枪、一步完成由喷吹CO2对铁水脱硅硫、保钒熔炼，逐渐过渡到氧气吹炼钒渣的目标。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
(1)本发明的有益效果是成本低，能耗小，污染小，无需投资尃用设备,无需专职岗位操作人员,且可以实现CaCO3的资源化利用。
(2)本发明脱硅硫、保钒、保碳预处理的操作简便,安全，易调控,技术指标稳定。
(3)本发明高钒低硅的优质钒渣运至渣场冷却后用作提钒原料，可大幅降低后续钒化工提钒过程的成本,还对提高各类钒的化合物乃至延伸到下游制备含钒合金的质量提供有益的原料条件。
(4)本发明采用脱硅硫、保钒熔炼，可以显著降低铁水中硅和硫的含量，脱硅率可大于70.0％，脱硫率可大于55.0％，而铁水中钒的损失率可低于1.0％；扒出SiO2和CaS渣完成第一次渣铁分离。
(5)本发明在时间与空间上与现行铁水吹钒渣工艺同步，不增加额外的处理时间，不占用额外的场地空间。
(6)本发明处理过程不增加废物排放，不污染环境，是绿色冶金技术。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不受实施例所限。
实施例1：接一罐盛装含钒铁水，温度1150℃，铁水中硅含量0.30％wt，硫含量0.13％wt，钒含量0.56％wt，在该温度下将脱硅、脱硫剂加入铁水罐中，加入量为300kg，搅动时间15min，得到硅硫低、钒高铁水；通过氧枪喷入氧气吹炼硅硫低、钒高铁水8min.最后得到的铁水中硅含量0.10％wt，硫含量0.005％wt，钒渣中氧化钒含量28.0％wt。
实施例2：接一罐盛装含钒铁水，温度1360℃，铁水中硅含量0.42％wt，硫含量0.12％wt，钒含量0.42％wt，在该温度下将脱硅、脱硫剂加入铁水罐中，加入量为300kg，搅动时间18min，得硅硫低、钒高铁水；通过氧枪喷入氧气吹炼硅硫低、钒高铁水8min.最后得到的铁水中硅含量0.12％wt，硫含量0.004％wt，钒渣中氧化钒含量24.8％wt。
实施例3：接一罐盛装含钒铁水，温度1350℃，铁水中硅含量0.35％wt，硫含量0.08％wt，钒含量0.38％wt，在该温度下将脱硅、脱硫剂加入铁水罐中，加入量为280kg，搅动时间16min，得硅硫低、钒高铁水；通过氧枪喷入氧气吹炼硅硫低、钒高铁水9min.最后得到的铁水中硅含量0.11％wt，硫含量0.003％wt，钒渣中氧化钒含量23.％wt。
实施例4：接一罐盛装含钒铁水，温度1380℃，铁水中硅含量0.56％wt，硫含量0.14％wt，钒含量0.44％wt，在该温度下将脱硅、脱硫剂加入铁水罐中，加入量为320kg，搅动时间22min，得硅硫低、钒高铁水；通过氧枪喷入氧气吹炼硅硫低、钒高铁水10min.最后得到的铁水中硅含量0.17％wt，硫含量0.006％wt，钒渣中氧化钒含量28.2％wt。
实施例5：接一罐盛装含钒铁水，温度1400℃，铁水中硅含量0.64％wt，硫含量016％wt，钒含量0.30％wt，在该温度下将脱硅、脱硫剂加入铁水罐中，加入量为320kg，搅动时间为20min。通过氧枪喷入氧气吹炼硅硫低、钒高铁水8min.最后得到的铁水中硅含量0.18％wt，硫含量0.008％wt，钒渣中氧化钒含量24.8％wt。
实施例6：接一罐盛装含钒铁水，温度1450℃，铁水中硅含量0.68％wt，硫含量0.18％wt，钒含量0.65％wt，在该温度下将脱硅、脱硫剂加入铁水罐中，加入量为310kg，搅动时间为25min，得硅硫低、钒高铁水；通过氧枪喷入氧气吹炼硅硫低、钒高铁水10min.最后得到的铁水中硅含量0.18％wt，硫含量0.008％wt，钒渣中氧化钒含量29.0％wt，
实施例7：接一罐盛装含钒铁水，温度1500℃，铁水中硅含量0.72％wt，硫含量0.16％wt，钒含量0.48％wt，在该温度下将脱硅、脱硫剂加入铁水罐中，加入量为300kg，搅动时间为28min，得到硅硫低、钒高铁水；通过氧枪喷入氧气吹炼硅硫低、钒高铁水9min.最后得到的铁水中硅含量0.20％wt，硫含量0.007％wt，钒渣中氧化钒含量28.9％wt。
实施例8：接一罐盛装含钒铁水，温度1550℃，铁水中硅含量0.94％wt，硫含量0.19％wt，钒含量0.80％wt，在该温度下将脱硅、脱硫剂加入铁水罐中，加入量为300kg，搅动时间为30min，得到硅硫低、钒高铁水；通过氧枪喷入氧气吹炼硅硫低、钒高铁水11min.最后得到的铁水中硅含量0.26％wt，硫含量0.10％wt，钒渣中氧化钒含量30.2％wt。
实施例9：接一罐盛装含钒铁水，温度1520℃，铁水中硅含量0.85％wt，硫含量0.17％wt，钒含量0.48％wt，在该温度下通过氧枪喷吹CO2气，时间为24min，之后氧枪喷入氧气吹炼铁水9min.最后得到的铁水中硅含量0.25％wt，硫含量0.11％wt，钒渣中氧化钒含量29.3％wt。

Claims (8)

1.一种生产高钒低硅优质钒渣和低硅硫优质铁水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)首先向冶炼钒钛磁铁矿产出的含钒铁水中在线加入脱硅脱硫剂，保持搅动时间5～30min，进行脱硅硫、保钒、保碳预处理，得到低硅、低硫、高钒铁水；
(2)再通过氧枪向低硅、低硫、高钒铁水通入氧气吹5～10min，得到高钒低硅的钒渣和低硅硫的铁水，共计两种优质产品；
(3)将罐中钒渣扒出，完成渣铁分离；
(4)高钒低硅的优质钒渣运至渣场冷却后用作提钒原料；
(5)低硅硫的铁水运至顶吹氧气转炉治炼成优质钢。
2.根据权利要求1所述的生产高钒低硅优质钒渣和低硅硫优质铁水的方法，其特征在于：所述步骤(1)所述含钒铁水中硅含量范围为0.20～1.00％wt，硫含量范围为0.08～0.20％wt，钒含量范围为0.20～0.80％wt。
3.根据权利要求1所述的生产高钒低硅优质钒渣和低硅硫优质铁水的方法，其特征在于：步骤(1)脱硅率大于70.0％，脱硫率大于55.0％，钒的损失率低于1.0％。
4.根据权利要求1所述的生产高钒低硅优质钒渣和低硅硫优质铁水的方法，其特征在于：步骤(1)所述脱硅脱硫剂为石灰石粉、石灰石与碳化钙的混合物粉、石灰石与氟化钙的混合物粉、石灰石与苏打的混合物粉中的一种或多种，纯度80％以上，粒度20～200目。
5.根据权利要求1所述的生产高钒低硅优质钒渣和低硅硫优质铁水的方法，其特征在于：步骤(1)所述脱硅脱硫剂为CO2气体，纯度90％以上。
6.根据权利要求1所述的生产高钒低硅优质钒渣和低硅硫优质铁水的方法，其特征在于：步骤(1)所述含钒铁水为高炉含钒铁水、直接还原-电炉熔分生产的含钒铁水、感应炉含钒铁水或其它冶金设备提供的含钒铁水之一。
7.根据权利要求1所述的生产高钒低硅优质钒渣和低硅硫优质铁水的方法，其特征在于：步骤(1)所述脱硅硫、保钒、保碳预处理反应的温度范围为1150～1550℃，时间为5～30min。
8.根据权利要求1所述的生产高钒低硅优质钒渣和低硅硫优质铁水的方法，其特征在于，步骤(1)中在线加入脱硅脱硫剂的方式为如下方式中的一种：在冶金炉出铁前将脱硅脱硫剂加入铁水罐中；在出铁过程将脱硅脱硫剂加入铁水流中；在出铁过程借助插入式喷枪喷吹CO2载气将脱硅脱硫剂帶入铁水罐中；在鱼雷罐车内插入喷枪将喷粉罐中脱硅脱硫剂帶入铁水中；采用在KR法脱硫铁水罐内通过搅拌器旋转搅动铁水产生旋涡，将脱硅脱硫剂卷入铁水内部进行脱硅脱硫；在铁水脱硫站儲粉罐中的脱硅脱硫剂用CO2载气经喷枪吹入铁水罐内，使粉剂与铁水充分接触脱硅硫、保钒；在炼钢转炉内氧枪吹炼铁水制备钒渣过程，先通入纯CO2气逐渐过渡到通入纯氧气，实现用一枪、一步完成由喷吹CO2对铁水脱硅硫、保钒熔炼，逐渐过渡到氧气吹炼钒渣的目标。
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