CN110669943B - 一种含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法 - Google Patents
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Abstract
一种含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法,属于冶金渣的应用技术领域,该方法以含钒钢渣和提钒尾渣为原料,加入适量的油页岩渣溶剂,在矮炉身矿热炉中埋弧冶炼,采用低级的碳质还原剂,其中粒度小于20mm的用作还原剂,粒度为20~80mm的用于在电弧燃烧区形成“残碳层”,根据电炉容量定时放铁排渣,分离炉渣和铁水,铁水冷却后即为富钒生铁;其中,所述高钙含钒钢渣为含钒铁水经转炉冶炼后所剩的渣,提钒尾渣是用化学法通过焙烧、浸出、沉淀等步骤从含钒钢渣中制取V2O5后产生的渣。本发明可将含钒钢渣和提钒尾渣中90%的钒富集在生铁中得到富钒生铁,对渣进行了很好的再利用,且生产工艺简单、可操作性强,生产成本低,便于在工业生产中展开。
Description
技术领域
本发明属于冶金渣的应用技术领域,特别是涉及到一种含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法。
背景技术
从钒钛磁铁矿中回收钒,常用的方法是将钒钛磁铁矿在高炉中冶炼出含钒铁水,再通过选择性氧化铁水使钒氧化后进入炉渣,最后得到含量较高的含钒钢渣作为提钒原料。再用化学法通过焙烧、浸出、沉淀等步骤从含钒钢渣中制取V2O5。
提钒后的铁水在后续的转炉炼钢过程中会产生大量高钙含钒钢渣,而用化学法进一步制取V2O5时会产生大量的提钒尾渣,做为冶金固废一直没能得到合理的利用。高钙含钒钢渣大部分用于水泥铁质校正料、干混砂浆以及路面骨料等低等级方面应用,不仅降低了含钒钢渣的经济利用价值,还浪费了转炉钢渣中的钒、铁等资源。而提钒尾渣也没有合理的使用途径,不仅污染环境同时也浪费了尾渣中的钒、铁等资源。因此,现有技术中亟需一种新的技术手段来解决这一问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法,可以将含钒钢渣和提钒尾渣中90%的钒富集在生铁中得到富钒生铁,对渣进行了很好的再利用,且生产工艺简单、可操作性强,生产成本低,便于在工业生产中展开。
一种含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法,其特征是:包括以下步骤,且以下步骤顺次进行,
步骤一、按照质量份数比,取大于70%的含钒钢渣、20%~70%的提钒尾渣以及小于20%的油页岩渣溶剂进行烧结处理,获得混合烧结矿;
步骤二、取步骤一获得的混合烧结矿,按体积份数比配以10%~15%的碳质还原剂,以焦炭开炉的方式,连续将混合料投入矮炉身矿热炉中进行埋弧冶炼;
步骤三、炉内熔渣温度为1500℃~1550℃,铁水温度为1450℃~1500℃,开炉眼,将渣铁混出后进行熔渣和铁水分离,获得富钒铁水,铁水冷却后获得富钒生铁。
所述步骤一中的含钒钢渣粒度小于20mm,其化学组分包括CaO 30%~50%、SiO28%~15%、TFe 7%~30%、MgO 4%~11%、V2O5 1%~4%、P 0.7%~5%、MnO 1%~2%、Al2O3 1%~7%以及TiO2 0.30%~0.50%。
所述步骤一中的提钒尾渣粒度小于1mm,其化学组分包括CaO小于5%、SiO28%~20%、TFe7%~40%、MgO小于8%、V2O5 0.4%~2%、P 0.05%~1%、MnO 5%~10%、Al2O3小于3%、TiO2 10%~20%。
所述步骤二中的碳质还原剂为焦炭、兰炭、无烟煤或褐煤,其中固定碳为75%wt~85%wt,粒度小于80mm,其中粒度小于20mm占体积分数比为50%~60%,粒度为20mm~80mm占体积分数比为40%~50%。
所述步骤二的矮炉身矿热炉内衬为镁质材料砌筑。
所述步骤二中矮炉身矿热炉的变压器功率为1800kVA~66000kVA,电压为73V~200V。
所述步骤二中焦炭开炉的方法为在开炉送电前,向电炉炉底中加入100mm~300mm厚焦炭,作为初始碳层。
通过上述设计方案,本发明可以带来如下有益效果:一种高钙含钒钢渣和提钒尾渣混合冶炼富钒生铁的方法,该方法以含钒钢渣和提钒尾渣为原料,加入适量的油页岩渣溶剂,利用低级的碳质还原剂,在矮炉身矿热炉中埋弧冶炼。
进一步的,
1、本发明采用矿热炉埋弧冶炼,可以实现连续加料,定时出铁、渣,实现连续作业并使生产效率提高。
2、本发明与传统的含钒生铁生产工艺相比,工艺流程短,成本大幅降低,清洁环保。
3、碳将钒渣中的V2O5还原到生铁中得到富钒生铁,便于生产钒铁合金或替代提钒转炉加入的富钒生铁。
4、生产工艺简单、可操作性强,生产成本低,便于在工业生产中开展。
具体实施方式
一种含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法,包括以下步骤,且以下步骤顺次进行,
步骤一、按照质量份数比,取大于70%的含钒钢渣、20%~70%的提钒尾渣以及小于20%的油页岩渣溶剂进行烧结处理,获得混合烧结矿;
步骤二、取步骤一获得的混合烧结矿,按体积分数比配以10%~15%碳质还原剂,以焦炭开炉的方式,送电后连续将混合料投入矮炉身矿热炉中进行埋弧冶炼;
步骤三、炉内熔渣温度为1500℃~1550℃,铁水温度为1450℃~1500℃,根据炉型选合适的二次电压及送电制度,待达到计划用电量时,即可开炉眼,将渣铁混出后进行熔渣和铁水分离,获得富钒铁水,铁水冷却后获得富钒生铁。
其中,步骤一中的含钒钢渣粒度小于20mm,为含钒铁水经转炉冶炼后钢渣,其化学组分包括CaO 30%~50%、SiO2 8%~15%、TFe 7%~30%、MgO 4%~11%、V2O5 1%~4%、P 0.7%~5%、MnO 1%~2%、Al2O3 1%~7%以及TiO2 0.30%~0.50%。
步骤一中的提钒尾渣粒度小于1mm,为用化学法通过焙烧、浸出、沉淀等步骤从含钒钢渣中制取V2O5后产生的渣,其化学组分包括CaO小于5%、SiO28%~20%、TFe7%~40%、MgO小于8%、V2O5 0.4%~2%、P 0.05%~1%、MnO 5%~10%、Al2O3小于3%、TiO210%~20%。
步骤二中的碳质还原剂为焦炭、兰炭、无烟煤或褐煤,其中固定碳为75%wt~85%wt,粒度小于80mm,其中粒度小于20mm占体积分数比为50%~60%;粒度为20mm~80mm占体积分数比为40%~50%,用于在电弧燃烧区形成“残碳层”,两者比例关系到电弧高温放电功率。碳质还原剂的用量,根据FeO等计划还原量予以调整。需配炭准确才得到合格的含钒生铁,如果碳质还原剂的用量不够,将影响钒的还原,得不到合格的含钒生铁;如果碳质还原剂的用量太多,会加重TiO2、SiO2的还原和低价钛的形成,导致炉底上涨。
冶炼采用五元渣系:CoO-MgO-Al2O3-SiO2-TiO2,三元碱度1.2~1.8;MgO:6%~12%;Al2O3:9%~16%;TiO2小于33%。为了控制铁水中Si、Ti含量和渣的流动性,抑制TiO2、SiO2的还原和低价钛的形成,渣中FeO控制在3%。当FeO大于4%将影响钒的还原。出炉后可向炉中补加部分氧化铁皮,以防止炉底上涨。
本发明的矮炉身矿热炉的变压器功率为1800kVA~66000kVA,电压为73V~200V。通过控制电炉变压器的功率以及电压可以改变冶炼时间及产量。由于不同电炉变压器的功率不同,则对应的电压不同,实际操作过程中,如果电炉变压器的功率不在本范围内,可以根据实际情况调节相应的电压。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述,并不因此将本方法限制在所述的实施例范围之中。
按照如表1和表2的材料比,进行下述实施例
原料成分百分比如下表所示,
表1
碳质还原剂以及油页岩成分如下表2所示,
表2
实施例一、
先在1800KVA电炉空炉中,加入垫底焦碳2000kg;按下表3和表4料批比例,充分搅拌均匀后加入到炉内;调整电炉变压器(功率为1800kVA)二次输出电压至最低档73V;通电后一次电流由10A缓慢增加到120A,6小时后出炉;出炉后的渣铁分离,得到渣和含钒生铁。
表3
表4
获得的含钒生铁含量如表5所示,
C | Fe | Mn | Cr | V | Ti | Si | S | P |
4.2 | 83.5 | 1.24 | 3.74 | 2.93 | 0.45 | 0.3 | 0.15 | 2.6 |
表5
实施例二、
按下述表6和表7所示料批比例,充分搅拌均匀后加入到炉内;调整电炉变压器(功率为1800kVA)二次输出电压至最低档73V;通电后一次电流由10A缓慢增加到120A,6小时后出炉;;出炉后的渣铁分离,得到富钒生铁。
表6
表7
获得的含钒生铁含量如表8所示,
C | Fe | Mn | Cr | V | Ti | Si | S | P |
4.22 | 83.68 | 1.27 | 3.6 | 3.09 | 0.5 | 0.3 | 0.15 | 2.7 |
表8
本发明方法以含钒钢渣和提钒尾渣为原料,加入适量的油页岩渣溶剂,配以低级的碳质还原剂,在矮炉身矿热炉中埋弧冶炼。根据电炉容量定时放铁排渣,分离炉渣和铁水,铁水冷却后即为富钒生铁。对渣进行了很好的再利用,且生产工艺简单、可操作性强,生产成本低,便于在工业生产中展开。具有十分重要的社会效益、环境效益和显著的经济效益。
Claims (6)
1.一种含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法,其特征是:包括以下步骤,且以下步骤顺次进行,
步骤一、按照质量份数比,取大于70%的含钒钢渣、20%~70%的提钒尾渣以及小于20%的油页岩渣溶剂进行烧结处理,获得混合烧结矿;
步骤二、取步骤一获得的混合烧结矿,按体积份数比配以10%~15%的碳质还原剂,以焦炭开炉的方式,连续将混合料投入矮炉身矿热炉中进行埋弧冶炼;
步骤三、炉内熔渣温度为1500℃~1550℃,铁水温度为1450℃~1500℃,开炉眼,将渣铁混出后进行熔渣和铁水分离,获得富钒铁水,铁水冷却后获得富钒生铁;
所述步骤一中的提钒尾渣粒度小于1mm,为用化学法通过焙烧、浸出、沉淀等步骤从含钒钢渣中制取V2O5后产生的渣,其化学组分包括CaO小于5%、SiO28%~20%、TFe7%~40%、MgO小于8%、V2O5 0.4%~2%、 P 0.05%~1%、MnO 5%~10%、Al2O3 小于3%、TiO2 10%~20%。
2. 根据权利要求1所述的一种含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法,其特征是:所述步骤一中的含钒钢渣粒度小于20mm,为含钒铁水经转炉冶炼后钢渣,其化学组分包括CaO 30%~ 50%、SiO2 8%~15%、TFe 7%~30%、MgO 4%~11%、V2O5 1%~4%、 P 0.7%~5%、MnO1%~2%、Al2O3 1%~7%以及TiO2 0.30%~0.50%。
3.根据权利要求1所述的一种含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法,其特征是:所述步骤二中的碳质还原剂为焦炭、兰炭、无烟煤或褐煤,其中固定碳为75% wt~85%wt,粒度小于80mm,其中粒度小于20mm占体积分数比为50%~60%,粒度为20mm~80mm占体积分数比为40%~50%。
4.根据权利要求1所述的一种含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法,其特征是:所述步骤二的矮炉身矿热炉内衬为镁质材料砌筑。
5.根据权利要求1所述的一种含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法,其特征是:所述步骤二中矮炉身矿热炉的变压器功率为1800kVA~66000kVA,电压为73V~200V。
6.根据权利要求1所述的一种含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法,其特征是:所述步骤二中焦炭开炉的方法为在开炉送电前,向电炉炉底中加入100mm~300mm厚焦炭,作为初始碳层。
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