CN111041206A - 一种基于钒渣制备钒铁合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于钒渣制备钒铁合金的方法，包括以钒渣为原料，加入还原炭和造渣辅料进行熔炼、反应，最终获得钒铁合金；按质量百分含量计，所述钒渣中包括组分：14％～30％五氧化二钒、铁的氧化物；所述造渣辅料包括硅渣、硅石和工业硅中的任意一种或几种混合物。本发明采用硅渣和还原炭结合，实现由钒渣制备合格的钒铁合金，利用硅渣中的硅单质和兰炭相结合，可有效、充分还原五氧化二钒以及钒的低价太中间氧化物，保障钒具有较高的回收率；硅渣中的二氧化硅水合物以及后期分解获得的二氧化硅可有效降低炉渣碱度，实现在低碱度条件下制备钒铁合金。

Description

一种基于钒渣制备钒铁合金的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种基于钒渣制备钒铁合金的方法。
背景技术
钒铁是一种铁合金，用碳在电炉中还原五氧化二钒得到，也可通过电炉硅热法还原五氧化二钒得到。广泛用作冶炼含钒合金钢和合金铸铁的元素加入剂，近年来又用来制造永久磁铁。我国生产的钒铁有V401、V402等品种，含钒40％左右。
对于常用的电硅热法，采用片状五氧化二钒用75％硅铁和少量铝作还原剂，在碱性电弧炉中，经还原、精炼两个阶段炼得合格产品。这种操作方法需要严格控制炉渣碱度在1.5～3.0附近，碱度过高，五氧化二钒不易还原；碱度过低，五氧化二钒的还原率较低，且铁水较稀、炉体损失较大。尤其采用该方法以钒渣为原料制备钒铁合金，由于钒渣中五氧化二钒含量在20％左右，甚至远低于20％，品位较低，不能直接用于生产钒铁合金，需要经过多段工艺才能获得满足需求的钒铁合金。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何以钒渣为原料制备钒铁合金，实现废物综合利用、简化钒铁制备工艺，本发明提供了解决上述问题的一种基于钒渣制备钒铁合金的方法，可以实现低碱度合成钒铁合金，且工艺简单，钒回收率高。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于钒渣制备钒铁合金的方法，包括以钒渣为原料，加入还原炭和造渣辅料进行熔炼、反应，最终获得钒铁合金；按质量百分含量计，所述钒渣中包括组分：14％～30％五氧化二钒、铁的氧化物15％-20％，氧化钙1％-3％，二氧化硅25％-30％，磷＜0.3％，氧化镁＜7％，三氧化二铝＜2％；所述造渣辅料包括硅渣、硅石和工业硅中的任意一种或几种混合物。
进一步地，所述还原炭包括兰炭、焦炭和木炭中的任意一种或几种混合物。
进一步地，所述造渣辅料采用硅渣，所述硅渣中含有硅单质和水合二氧化硅，单质硅的质量百分含量为5％-8％，水合二氧化硅的含量＞40％。
进一步地，加入各物料配比关系为：还原炭：45～65公斤/吨钒渣；造渣辅料：140～240公斤/吨钒渣。
进一步地，加入各物料配比关系为：还原炭：50～60公斤/吨钒渣；造渣辅料：180～220公斤/吨钒渣。
进一步地，制备钒铁合金的熔炼温度为1500℃～1680℃。
进一步地，包括步骤：将钒渣原料、还原炭和造渣辅料混合均匀后加入矿热炉中熔炼。
进一步地，获得钒铁合金中钒的质量百分含量为40％～45％。
本发明具有如下的优点和有益效果：
1、本发明采用硅渣和还原炭结合，实现由钒渣制备合格的钒铁合金，利用硅渣中的硅单质和兰炭相结合，可有效、充分还原五氧化二钒以及钒的低价太中间氧化物，保障钒具有较高的回收率；硅渣中的二氧化硅水合物以及后期分解获得的二氧化硅可有效降低炉渣碱度，实现在低碱度条件下制备钒铁合金，还起到稀释炉渣的作用；
2、本发明以硅渣为原料制备钒铁合金，五氧化二钒的回收率大于95％，且整个工艺步骤简单，可制备含钒40％的钒铁合金，利于实现资源回收利用；硅渣在矿热炉中熔化会释放较多的热量，利于节约能耗，促进增大反应效率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例提供了一种基于钒渣制备钒铁合金的方法：从含钒铁水中提炼出钒渣，钒渣组成包括：所述钒渣中包括组分：23.8％五氧化二钒、铁的氧化物15.9％，氧化钙1％，二氧化硅25％，磷＜0.3％，氧化镁＜7％，三氧化二铝＜2％；以该钒渣为原料采用本发明提供的方法制备钒铁合金。具体如下：
将钒渣原料、还原炭和造渣辅料混合均匀后加入矿热炉中熔炼，熔炼温度为1580℃～1590℃。加入各物料配比关系为：还原炭：47公斤/吨钒渣；造渣辅料：148公斤/吨钒渣。造渣辅料采用硅渣，所述硅渣中含有硅单质和水合二氧化硅；还原炭采用木炭。
最终获得钒铁合金中钒的质量百分含量为40.8％，硅的含量为1.04％，碳的含量0.57％；炉渣碱度CaO/SiO2＝0.9～1.2，炉体寿命大于50炉；五氧化二钒的回收率大于95％。
实施例2
本实施例提供了一种基于钒渣制备钒铁合金的方法：从含钒铁水中提炼出钒渣，钒渣组成包括：所述钒渣中包括组分：24.3％五氧化二钒、铁的氧化物18.1％，氧化钙2％，二氧化硅25％，磷＜0.3％，氧化镁＜7％，三氧化二铝＜2％；以该钒渣为原料采用本发明提供的方法制备钒铁合金。具体如下：
将钒渣原料、还原炭和造渣辅料混合均匀后加入矿热炉中熔炼，熔炼温度为1610℃～1620℃。加入各物料配比关系为：还原炭：55公斤/吨钒渣；造渣辅料：180公斤/吨钒渣。造渣辅料采用硅渣，所述硅渣中含有硅单质和水合二氧化硅；还原炭采用兰炭。
最终获得钒铁合金中钒的质量百分含量为42.5％，硅的含量为0.68％，碳的含量0.25％；炉渣碱度CaO/SiO2＝0.8～1.0，炉体寿命大于50炉；五氧化二钒的回收率大于95％。
实施例3
本实施例提供了一种基于钒渣制备钒铁合金的方法：从含钒铁水中提炼出钒渣，钒渣组成包括：所述钒渣中包括组分：26.4％五氧化二钒、铁的氧化物18.9％，氧化钙3％，二氧化硅25％，磷＜0.3％，氧化镁＜7％，三氧化二铝＜2％；以该钒渣为原料采用本发明提供的方法制备钒铁合金。具体如下：
将钒渣原料、还原炭和造渣辅料混合均匀后加入矿热炉中熔炼，熔炼温度为1660℃～1670℃。加入各物料配比关系为：还原炭：63公斤/吨钒渣；造渣辅料：210公斤/吨钒渣。造渣辅料采用硅渣，硅渣中含有硅单质和水合二氧化硅。还原炭采用焦炭。
最终获得钒铁合金中钒的质量百分含量为43.1％，硅的含量为0.73％，碳的含量0.21％；炉渣碱度CaO/SiO2＝0.7～0.9，炉体寿命大于50炉；五氧化二钒的回收率大于95％。
对比例1
采用实施例2的方法制备钒铁合金，区别在于：向钒渣中加入兰炭制备钒铁合金。最终获得钒铁合金中钒的质量百分含量为36.5％，五氧化二钒的回收率70.8％。
对比例2
采用实施例2的方法制备钒铁合金，区别在于：向钒渣中加入硅渣制备钒铁合金。最终获得钒铁合金中钒的质量百分含量为24.8％，五氧化二钒的回收率72.6％。
对比例3
采用实施例2的方法制备钒铁合金，区别在于：向钒渣中加入兰炭和硅铁合金制备钒铁合金。最终获得钒铁合金中钒的质量百分含量为32.9％，五氧化二钒的回收率89.2％。
对比例4
采用实施例2的方法制备钒铁合金，区别在于：向钒渣中加入硅渣和还原性铝。最终获得钒铁合金中钒的质量百分含量为30.4％，五氧化二钒的回收率83.7％。
注明：钒含量的测试方法：依据GB/T 8704.5-2007；
硅含量的测试方法：依据GB/T 8704.6-2007；
碳含量的测试方法：依据GB/T 8704.1-2009。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于钒渣制备钒铁合金的方法，其特征在于，包括以钒渣为原料，加入还原炭和造渣辅料进行熔炼、反应，最终获得钒铁合金；
按质量百分含量计，所述钒渣中包括组分：14％～30％五氧化二钒、铁的氧化物15％-20％，氧化钙1％-3％，二氧化硅25％-30％，磷＜0.3％，氧化镁＜7％，三氧化二铝＜2％；所述造渣辅料采用硅渣。
2.根据权利要求1所述的一种基于钒渣制备钒铁合金的方法，其特征在于，所述还原炭包括兰炭、焦炭和木炭中的任意一种或几种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种基于钒渣制备钒铁合金的方法，其特征在于，所述硅渣中含有硅单质和水合二氧化硅，单质硅的质量百分含量为5％-8％，水合二氧化硅的含量＞40％。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于钒渣制备钒铁合金的方法，其特征在于，加入各物料配比关系为：还原炭：45～65公斤/吨钒渣；造渣辅料：140～240公斤/吨钒渣。
5.根据权利要求4所述的一种基于钒渣制备钒铁合金的方法，其特征在于，加入各物料配比关系为：还原炭：50～60公斤/吨钒渣；造渣辅料：180～220公斤/吨钒渣。
6.根据权利要求1所述的一种基于钒渣制备钒铁合金的方法，其特征在于，制备钒铁合金的熔炼温度为1500℃～1680℃。
7.根据权利要求1或6所述的一种基于钒渣制备钒铁合金的方法，其特征在于，包括步骤：将钒渣原料、还原炭和造渣辅料混合均匀后加入矿热炉中熔炼。
8.根据权利要求1所述的一种基于钒渣制备钒铁合金的方法，其特征在于，获得钒铁合金中钒的质量百分含量为40％～45％。
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