CN109762963A - 一种钒渣的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金技术领域，具体公开一种钒渣的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：步骤a、用底部设有透气砖的铁水包盛接含钒铁水；步骤b、在所述铁水包顶部吹入氧气、同时中部和底部吹入氮气进行吹炼，其中吹炼1‑2min后，向所述铁水包中加入含铁氧化物物料，继续吹炼2‑3min；步骤c、吹炼结束后，得到钒渣。本发明通过顶吹氧气，底部和中部同时吹入氮气，进行吹气提钒，控制气体压力和吹气位置，能够显著减少提钒冷却剂用量、提高钒的氧化率、减少碳的氧化率，有利于资源的利用及提钒生产成本降低。

Description

一种钒渣的制备方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种钒渣的制备方法。

背景技术

我国是钒钛磁铁矿大国，攀钢、成钢、昆钢、威钢等企业都是采用钒钛磁铁矿进行冶炼，钒钛磁铁矿高炉冶炼出的铁水与普通铁水相比钒含量高，而钒是一种重要的资源，因此铁水炼钢前必须提钒，制取钒渣。目前，国内外制取钒渣的生产方法较多，主要有新西兰铁水包吹炼工艺、南非摇包提钒工艺、俄罗斯和中国的转炉提钒工艺等，其它提钒工艺还包括含钒钢渣提钒、石煤提钒工艺等。其中以转炉提钒工艺最优，技术经济指标最好。

国内外转炉提钒的生产工艺制度均为加入冷却剂+过程温度+吹炼时间的不断改进。铁水提钒是一项选择性氧化技术。转炉供气提钒是一个放热过程，Si、Mn、V、C等元素氧化使熔池快速升温，而Si、Mn氧化发生在V氧化之前，提钒不可能抑制其反应，而C、V转化温度相近，因此要获得V的高氧化率和V收率，必须加入提钒冷却剂，控制熔池温度使之逼近C、V转化温度，达到提钒保碳的目的，将V降至0.05％以下。提钒的终点钢温度不宜过高，提钒过程前期以钒氧化为主，后期以钒还原为主，但吹炼过程是钒还原为主。所以在降温时采用的是加入冷却剂使铁水温度降到合适的范围，转炉冶炼中通过吹炼时间和过程温度的控制，将半钢中的钒氧化，提高收得率。

因此，采用外转炉提钒过程中使用大量的冷却剂，使得提钒成本极高，且碳氧化率高和钒氧化率低，同时利用转炉将铁水中的钒元素氧化生成钒渣，占用转炉炼钢时间，降低炼钢效率。

发明内容

针对现有提钒过程中冷却剂用量大、碳氧化率高、钒氧化率低、炼钢效率低的问题，本发明提供一种钒渣的制备方法。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种钒渣的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤a、用底部设有透气砖的铁水包盛接含钒铁水；

步骤b、在所述铁水包顶部吹入氧气、同时中部和底部吹入氮气进行吹炼，其中吹炼1-2min后，向所述铁水包中加入含铁氧化物物料，继续吹炼2-3min；

步骤c、吹炼结束后，得到钒渣。

相对于现有技术，本发明提供的钒渣的制备方法具有以下优势：

(1)在铁水包顶部进行吹氧，利用O₂进行元素氧化，同时在中部和底部通入氮气，氮气降低铁水包内氧分压，减缓元素氧化放热，再通过控制氧气和氮气的压力，保证反应顺利进行，同时大量减少冷却剂的使用，降低生产成本。

(2)采用顶部吹氧，有利于钒元素的进一步氧化，同时在中部和底部进行吹氮，可以避免氧气对铁水中碳和铁的氧化，有效控制铁水包内的温度，且渣中的FeO可以继续氧化铁水中的钒，提高钒的氧化率，降低碳的氧化率。

(3)吹气反应都在铁水包内进行，不占用转炉，提高炼钢生产率。

(4)底吹氮气通过透气砖实现，搅拌面积大，且氮气分布均匀。

(5)吹炼初期钒氧化速度快，铁水包内温度迅速升高，在吹炼初期结束后加入含铁氧化物物料有利于降低铁水温度，降低铁水中碳和铁的氧化，且其含有的FeO可以继续氧化铁水中的钒，提高钒的氧化率。

优选的，每吨含钒铁水中加入所述含铁氧化物物料7-20kg，所述含铁氧化物物料为氧化铁皮、铁矿或烧结球团中的至少一种。

通过向铁水包中加入含铁氧化物物料，可以有效防止铁水吹炼过程中温度过高或升温过快。

优选的，步骤b中，吹炼过程中，含钒铁水的温度为1350～1410℃。

吹炼过程中，含钒铁水中硅、钛先氧化，锰、铬则与钒同时氧化，这些元素生成的氧化物成为钒渣的组分，当生铁中这些元素含量高时，产出的渣量大，渣中钒含量低。因此控制含钒铁水的温度为1350～1410℃，吹炼过程中达到“提钒保碳”目的，提高钒的氧化率和收率。

优选的，步骤b中，通过耐火材料管插入所述含钒铁水中部吹入氮气，且耐火材料管口为倒T字形，通过T型的两端进行吹气，且倒T字形两端的管口距离铁水包底部的距离为含钒铁水深度的2/5～2/3。

中部吹氮气采用插入含钒铁水中的耐火材料管实现，搅拌剧烈，弥补透气砖吹氮搅拌强度的不足。

优选地，步骤b中，氧气吹入压力为0.25-0.35MPa，底吹氮气的吹入压力为0.65-0.75MPa，中部氮气的吹入压力为0.25-0.35MPa。

本发明提供的制备方法通过顶吹氧气，底部和中部同时吹入氮气，进行吹气提钒，控制气体压力和吹气位置，能够显著减少提钒冷却剂用量、提高钒的氧化率、减少碳的氧化率，有利于资源的利用及提钒生产成本降低。

优选地，步骤a中，所述透气砖设置2块以上，且所述透气砖的圆心设置在所述铁水包底圆的同一圆周上，所述透气砖距铁水包底圆中心的距离为所述铁水包底圆直径长度的45-55％。

通过透气砖的相对位置、数量以及高度的合理设计，从而优化底吹氮气的喷吹路径，从而优化提钒反应的动力学条件，既能保证氮气分布均匀还能消除含钒铁水的喷溅，以及对铁水包包壁耐材的影响，最终实现降低铁水包中氧气分压，降低碳的氧化率。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明实施例提供一种钒渣的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤a、将含钒铁水兑入铁水容量为150t的铁水包，铁水深度为2m，铁水的温度为1350℃；

步骤b、通过在铁水包顶部吹入氧气，中部和底部同时吹入氮气进行吹炼，其中吹氧压力为0.3MPa，底吹氮气的压力为0.7MPa，中部氮气压力为0.3MPa，吹炼时间为5min，并在吹炼2min后向铁水包中加入含铁氧化物物料；

步骤c、吹炼结束后，得到钒渣。

其中，通过铁水包底部安装的两块透气砖向所述铁水包中进行底吹氮气，两块透气砖在同一圆周上，且透气砖中心所对应的圆心角为45°，透气砖距铁水包底圆中心的距离为所述铁水包底圆直径长度的50％；通过耐火材料管插入所述含钒铁水中部吹入氮气，且耐火材料管口为倒T字形，通过T型的两端进行吹气，且倒T字形两端的管口距离铁水包底部的距离为含钒铁水深度的2/3；含铁氧化物物料的加入量为每吨含钒铁水20Kg，且含铁氧化物物料为氧化铁皮、铁矿的混合物。

吹炼结束后，含钒铁水中余钒含量为0.024wt％，钒氧化率达到了93.18％，碳氧化率为9.96％。

实施例2

本发明实施例提供一种钒渣的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤a、将含钒铁水兑入铁水容量为150t的铁水包，铁水深度为2m，铁水的温度为1372℃；

步骤b、通过在铁水包顶部吹入氧气，中部和底部同时吹入氮气进行吹炼，其中吹氧压力为0.25MPa，底吹氮气的压力为0.75MPa，中部氮气压力为0.25MPa，吹炼时间为5.5min，并在吹炼1.5min后向铁水包中加入含铁氧化物物料；

步骤c、吹炼结束后，得到钒渣。

其中，通过铁水包底部安装的两块透气砖向所述铁水包中进行底吹氮气，两块透气砖在同一圆周上，且透气砖中心所对应的圆心角为180°，透气砖距铁水包底圆中心的距离为所述铁水包底圆直径长度的45％；通过耐火材料管插入所述含钒铁水中部吹入氮气，且耐火材料管口为倒T字形，通过T型的两端进行吹气，且倒T字形两端的管口距离铁水包底部的距离为含钒铁水深度的1/2；含铁氧化物物料的加入量为每吨含钒铁水7Kg，且含铁氧化物物料为氧化铁皮、铁矿的混合物。

吹炼结束后，含钒铁水中余钒含量为0.020wt％，钒氧化率达到了92.27％，碳氧化率为10.01％。

实施例3

本发明实施例提供一种钒渣的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤a、将含钒铁水兑入铁水容量为150t的铁水包，铁水深度为2m，铁水的温度为1395℃；

步骤b、通过在铁水包顶部吹入氧气，中部和底部同时吹入氮气进行吹炼，其中吹氧压力为0.35MPa，底吹氮气的压力为0.65MPa，中部氮气压力为0.35MPa，吹炼时间为4.5min，在吹炼2min后向铁水包中加入含铁氧化物物料；

步骤c、吹炼结束后，得到钒渣。

其中，通过铁水包底部安装的两块透气砖向所述铁水包中进行底吹氮气，两块透气砖在同一圆周上，且透气砖中心所对应的圆心角为122°，透气砖距铁水包底圆中心的距离为所述铁水包底圆直径长度的50％；通过耐火材料管插入所述含钒铁水中部吹入氮气，且耐火材料管口为倒T字形，通过T型的两端进行吹气，且倒T字形两端的管口距离铁水包底部的距离为含钒铁水深度的2/5；含铁氧化物物料的加入量为每吨含钒铁水10Kg，且含铁氧化物物料为氧化铁皮、铁矿和烧结球团的混合物。

吹炼结束后，含钒铁水中余钒含量为0.015wt％，钒氧化率达到了92.07％，碳氧化率为10.11％。

实施例4

本发明实施例提供一种钒渣的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤a、将含钒铁水兑入铁水容量为150t的铁水包，铁水深度为2m，铁水的温度为1410℃；

步骤b、通过在铁水包顶部吹入氧气，中部和底部同时吹入氮气进行吹炼，其中吹氧压力为0.3MPa，底吹氮气的压力为0.65MPa，中部氮气压力为0.35MPa，吹炼时间为5min，并在吹炼1.5min后向铁水包中加入含铁氧化物物料；

步骤c、吹炼结束后，得到钒渣。

其中，通过铁水包底部安装的两块透气砖向所述铁水包中进行底吹氮气，两块透气砖在同一圆周上，且透气砖中心所对应的圆心角为90°，透气砖距铁水包底圆中心的距离为所述铁水包底圆直径长度的50％；通过耐火材料管插入所述含钒铁水中部吹入氮气，且耐火材料管口为倒T字形，通过T型的两端进行吹气，且倒T字形两端的管口距离铁水包底部的距离为含钒铁水深度的3/5；含铁氧化物物料的加入量为每吨含钒铁水12Kg，且含铁氧化物物料为铁矿和烧结球团的混合物。

吹炼结束后，含钒铁水中余钒含量为0.027wt％，钒氧化率达到了91.87％，碳氧化率为10.09％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钒渣的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、用底部设有透气砖的铁水包盛接含钒铁水；

步骤b、在所述铁水包顶部吹入氧气、同时中部和底部吹入氮气进行吹炼，其中吹炼1-2min后，向所述铁水包中加入含铁氧化物物料，继续吹炼2-3min；

步骤c、吹炼结束后，得到钒渣。

2.如权利要求1所述的含钒铁水提钒的方法，其特征在于：每吨含钒铁水中加入所述含铁氧化物物料7-20kg。

3.如权利要求1所述的含钒铁水提钒的方法，其特征在于：所述含铁氧化物物料为氧化铁皮、铁矿或烧结球团中的至少一种。

4.如权利要求1所述的钒渣的制备方法，其特征在于：步骤b中，吹炼过程中，含钒铁水的温度为1350～1410℃。

5.如权利要求1所述的钒渣的制备方法，其特征在于：步骤b中，通过耐火材料管插入所述含钒铁水中部吹入氮气，且耐火材料管口为倒T字形，通过T型的两端进行吹气。

6.如权利要求5所述的钒渣的制备方法，其特征在于：所述倒T字形两端的管口距离铁水包底部的距离为含钒铁水深度的2/5～2/3。

7.如权利要求1-6任一项所述的钒渣的制备方法，其特征在于：步骤b中，氧气吹入压力为0.25-0.35MPa，底吹氮气的吹入压力为0.65-0.75MPa，中部氮气的吹入压力为0.25-0.35MPa。

8.如权利要求1所述的钒渣的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述透气砖设置2块以上，且所述透气砖的圆心设置在所述铁水包底圆的同一圆周上。