CN111778423B

CN111778423B - 钒铁熔渣精炼剂及其制备方法和熔渣脱钒的方法

Info

Publication number: CN111778423B
Application number: CN202010826215.4A
Authority: CN
Inventors: 叶明峰; 王仕伟; 陈海军; 师启华
Original assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd
Priority date: 2020-08-17
Filing date: 2020-08-17
Publication date: 2022-05-24
Anticipated expiration: 2040-08-17
Also published as: CN111778423A

Abstract

本发明属于钒合金冶炼技术领域，具体涉及钒铁熔渣精炼剂及其制备方法和熔渣脱钒的方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种钒铁熔渣精炼剂及熔渣脱钒的方法，以克服现有技术中钒铁冶炼渣中残钒含量高的问题。本发明提供的钒铁熔渣精炼剂按照质量比计由以下原料制备而成：金属铝、金属铁、缓释型还原剂1和氧化钙的质量比为20～40:10～20:10～20:30～60；所述缓释型还原剂1为铝铁合金、钢砂铝或钢芯铝中的至少一种。本发明钒铁熔渣精炼剂能改善熔渣精炼脱钒效果，减少铝剂损失，降低原料成本，并能够有效脱除钒铁冶炼结束后渣中残余的全钒元素，有效降低渣中残钒含量至1.2％以下。

Description

钒铁熔渣精炼剂及其制备方法和熔渣脱钒的方法

技术领域

本发明属于钒合金冶炼技术领域，具体涉及钒铁熔渣精炼剂及其制备方法和熔渣脱钒的方法。

背景技术

钒铁合金是一种特种铁合金，在钢铁行业具有广泛的用途。许多钒厂主要采用粉状三氧化二钒铝热法生产钒铁，在钒铁冶炼末期往往熔渣中钒含量偏高，为了脱除熔渣中残余的钒氧化物和钒合金颗粒，往往需要进行加入精炼剂和喷粉精炼，如果精炼措施不当，往往起不到深度脱钒的效果。

现有冶炼钒铁时加入的精炼料密度都较轻，加入渣中后金属铝剂容易浮在高温熔渣上层剧烈燃烧，对中上层熔渣中钒氧化物的深度还原有一定贡献，但是不利于下部熔渣的深度还原。现有的金属铝剂是金属铝粒或金属铝粉，加入炉内后，沉积在熔渣表面进行高温燃烧也会形成一定的燃烧损失，造成铝剂利用率低。而且，精炼的同时往往忽视了合金颗粒的沉降过程，容易造成合金中Al含量超标的同时渣中残钒含量也高。钒铁冶炼末期精炼过程还原出来的细小合金颗粒在沉降过程中面对的是厚度为300～700mm厚度的熔融渣层，沉降比较困难，导致固态渣中仍有少量细小的含钒合金颗粒。

专利文献CN108913894B公开了钒铁合金冶炼的自搅拌工艺，该工艺待自热反应结束后，向熔池中加入球状搅拌剂，二次自搅拌通过将熔渣和金属倾倒到锭模进行自搅拌，来降低渣中含钒量。但是，该搅拌过程主要适用于倾翻式电炉，不能良好地适用于直筒炉，难以改善下层熔渣的反应状况。

专利文献CN110747359A公开了钒铁的冶炼方法，该方法通过提高配铝系数来冶炼钒铁，其中在钒铁冶炼末期加入铝粉和造渣剂CaO。该方法主要从配料的角度改善反应状况，但是该精炼料密度与熔渣密度相比较小，容易浮在熔渣上层，铝粉燃点大约550℃，极易在熔渣表面燃烧，发挥不出精炼料深度除钒的效果。

从上述公开的技术看，目前降低渣中钒含量的技术主要集中于冶炼前期和中期加强搅拌、喷吹精炼、配铝系数的优化等，通过优化钒铁冶炼后期熔渣精炼料性能结合喷吹铝铁合金粉料来降低渣中残钒含量的技术尚未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种钒铁熔渣精炼剂及其制备方法和采用该钒铁熔渣精炼剂进行熔渣脱钒的方法，以克服现有技术中钒铁冶炼渣中残钒含量高的问题。

本发明提供了一种钒铁熔渣精炼剂，该钒铁熔渣精炼剂按照质量比计由以下原料制备而成：金属铝、金属铁、缓释型还原剂1和氧化钙的质量比为20～40:10～20:10～20:30～60；所述缓释型还原剂1为铝铁合金、钢砂铝或钢芯铝中的至少一种。

进一步地，所述缓释型还原剂1中铝的质量含量为20～70％，余量为铁，杂质元素C、Si、S含量之和小于0.8％。

进一步地，所述钒铁熔渣精炼剂的密度为3.2～4.8g/cm³。

本发明还提供了上述钒铁熔渣精炼剂的制备方法，将原料称重，按金属铝、金属铁、缓释型还原剂1和氧化钙的质量比为20～40:10～20:10～20:30～60混合均匀，即得。

本发明还提供了一种熔渣脱钒的方法，包括如下步骤：

a、将钒铁合金FeV50或FeV80所需原料入炉冶炼形成熔池，在钒铁冶炼末期加入所述钒铁熔渣精炼剂，通电冶炼；

b、旋转炉体，同时喷入喷吹精炼剂，喷吹结束后通电冶炼；

c、冶炼结束，静置冷却，拆炉，得钒铁合金FeV50或FeV80。

进一步地，步骤a中，所述钒铁熔渣精炼剂的加入量为50～100kg/吨钒铁。

进一步地，步骤a中，所述通电冶炼的时间为15～40min。

进一步地，步骤b中，所述喷吹精炼剂为金属铝和缓释型还原剂2的混合物，其中，金属铝和缓释型还原剂2的质量比为20～80:20～80；所述缓释型还原剂2为FeAl40、FeAl45或FeAl50铝铁合金中的至少一种。

进一步地，步骤b中，所述喷吹精炼剂的加入量为7～40kg/吨钒铁。

进一步地，所述缓释型还原剂2中铝的质量含量为35～55％，余量为铁，杂质元素C、Si、S含量之和小于0.6％。

进一步地，步骤b中，所述通电冶炼的时间为10～35min。

本发明的有益效果是：

本发明钒铁熔渣精炼剂以铝系物料作为还原剂，强化中上层熔渣中钒氧化物的还原；铁系物质密度大，促进合金颗粒的沉降；以含铁含铝金属物料作为缓释剂和促进合金凝集剂，强化下层渣中钒氧化物的还原；氧化钙物料能强化造渣，降低熔渣的熔点和粘度，本发明钒铁熔渣精炼剂能够在对渣量贡献很小的前提下，改善熔渣精炼脱钒效果，减少铝剂损失，降低原料成本，并能够有效脱除钒铁冶炼结束后渣中残余的全钒元素，有效降低渣中残钒含量至1.2％以下，有助于提高钒收率。本发明熔渣脱钒的方法中采用的喷吹精炼剂具有捕收微米级钒合金颗粒使其聚集沉降的功能，同时其中的惰性铝能在钒铁熔渣中缓慢释放，强化还原，不容易形成燃烧损失。

具体实施方式

本发明创新地将铝铁合金、钢砂铝、钢芯铝等缓释型铝剂应用到钒铁末期脱钒精炼过程中，利用其中的Al作为缓释型还原剂，缩小与熔渣的密度差异来还原中下层熔渣中的钒氧化物；同时，利用铝铁合金中的Fe与初生金属钒颗粒或细小钒铁颗粒并一起聚合长大，达到捕集含钒金属颗粒将其沉降到合金中的目的。

具体的，本发明提供了一种钒铁熔渣精炼剂，该钒铁熔渣精炼剂按照质量比计由以下原料制备而成：金属铝、金属铁、缓释型还原剂1和氧化钙的质量比为20～40:10～20:10～20:30～60；所述缓释型还原剂1为铝铁合金、钢砂铝或钢芯铝中的至少一种。

在本发明中，钒铁熔渣精炼剂以铝系物料作为还原剂，强化中上层熔渣中钒氧化物的还原；铁系物质密度大，促进合金颗粒的沉降；以含铁含铝金属物料作为缓释剂和促进合金凝集剂，强化下层渣中钒氧化物的还原；氧化钙物料能强化造渣，降低熔渣的熔点和粘度。

本发明还提供了一种熔渣脱钒的方法，包括如下步骤：

b、旋转炉体，同时喷入喷吹精炼剂，喷吹结束后通电冶炼；

c、冶炼结束，静置冷却，拆炉，得钒铁合金FeV50或FeV80。

其中，在上述熔渣脱钒的方法中，步骤b采用的喷吹精炼剂为金属铝和缓释型还原剂2的质量比为20～80:20～80；所述缓释型还原剂2为FeAl40、FeAl45或FeAl50铝铁合金中的至少一种。

本发明喷吹精炼剂具有捕收微米级钒合金颗粒使其聚集沉降的功能，同时其中的惰性铝能在钒铁熔渣中缓慢释放，强化还原，不容易形成燃烧损失。

本发明针对钒铁冶炼后期熔渣中钒含量高的问题，从改善精炼用铝剂利用效率和效果入手，通过加入含铁的钝化金属铝剂的方式，开发出一种钒铁熔渣脱钒精炼剂和喷吹精炼剂，同时强化还原和沉降过程，具有化渣、促进还原和合金颗粒沉降等功能，提高还原剂的利用效率，有助于深度脱除渣中残钒。

本发明所述的钒铁冶炼末期是指将钒铁冶炼所需物料加入炉内后，通电冶炼形成熔池之后的冶炼均为冶炼末期。

实施例1

加入常规钒铁(FeV80)冶炼所需原料进行通电冶炼10～30min形成熔池。对金属铝、金属铁、铝铁合金、氧化钙进行称重，按照金属铝、金属铁、铝铁合金、氧化钙的质量比为20:10:20:50的比例进行混合形成熔渣精炼剂，熔渣精炼剂的密度为4.0g/cm³；将熔渣精炼剂在钒铁冶炼末期加入，熔渣精炼剂的加入量为50kg/吨钒铁，然后通电15min；旋转炉体并向熔渣内喷入喷吹精炼剂进行精炼，喷吹精炼剂组成为Al粉：铝铁合金粉末的质量比为20:80，喷吹精炼剂用量为7kg/吨钒铁，喷吹结束后通电精炼10min；冶炼结束，静置冷却，拆炉，获得钒铁合金FeV80。结果表明，该钒铁精炼剂及熔渣脱钒的方法能够降低渣中残钒总量，冷态渣中残钒含量为1.1％。

实施例2

加入常规钒铁(FeV80)冶炼所需原料进行通电冶炼10～30min形成熔池。对金属铝、金属铁、钢砂铝、氧化钙进行称重，按照金属铝、金属铁、钢砂铝、氧化钙的质量比为40:10:10:40的比例进行混合形成熔渣精炼剂，熔渣精炼剂的密度为4.8g/cm³；将熔渣精炼剂在钒铁冶炼末期加入，熔渣精炼剂的加入量为100kg/吨钒铁，然后通电40min；旋转炉体并向熔渣内喷入喷吹精炼剂进行精炼，喷吹精炼剂组成为Al粉：铝铁合金粉末的质量比为80:20，喷吹精炼剂的用量为

40kg/吨钒铁，喷吹结束后通电精炼10min；冶炼结束，静置冷却，拆炉，获得钒铁合金FeV80。结果表明，该钒铁精炼剂及熔渣脱钒的方法能够降低渣中残钒总量，冷态渣中残钒含量为1.0％。

实施例3

加入常规钒铁(FeV50)冶炼所需原料进行通电冶炼10～30min形成熔池。对金属铝、金属铁、钢芯铝、氧化钙进行称重，按照金属铝、金属铁、钢芯铝、氧化钙的质量比为20:10:10:60的比例进行混合形成熔渣精炼剂，熔渣精炼剂的密度为3.2g/cm³；将熔渣精炼剂在钒铁冶炼末期加入，熔渣精炼剂的加入量为75kg/吨钒铁，然后通电40min；旋转炉体并向熔渣内喷入喷吹精炼剂进行精炼，喷吹精炼剂组成为Al粉：铝铁合金粉末的质量比为20:80，喷吹精炼剂的用量为40kg/吨钒铁，喷吹结束后通电精炼10min；冶炼结束，静置冷却，拆炉，获得钒铁合金FeV50。结果表明，该钒铁精炼剂及熔渣脱钒的方法能够降低渣中残钒总量，冷态渣中残钒含量为1.1％。

对比例1

加入常规钒铁(FeV80)冶炼所需原料进行通电冶炼10～30min形成熔池。

将石灰与铝粉混合制备成精炼料，精炼料密度为1.8g/cm³，加入精炼料75kg/吨钒铁后，加入的精炼料在熔池表面剧烈燃烧。然后通电40min，旋转炉体并向熔渣内喷吹Al粉40kg/吨钒铁，喷吹结束后通电精炼10min；冶炼结束，静置冷却，拆炉，获得钒铁合金FeV80，冷态渣中残钒含量为1.4％。

对比例2

加入常规钒铁(FeV80)冶炼所需原料进行通电冶炼10～30min并形成熔池。

将石灰与铝粉混合制备成精炼料，精炼料密度为1.8g/cm³，加入精炼料100kg/吨钒铁后，加入的精炼料在熔池表面剧烈燃烧。然后通电40min，旋转炉体并向熔渣内喷吹金属铝粉40kg/吨钒铁，喷吹结束后通电精炼10min；冶炼结束，静置冷却，拆炉，获得钒铁合金FeV80，冷态渣中残钒含量为1.3％。

Claims

1.钒铁熔渣精炼剂，其特征在于按照质量比计由以下原料制备而成：金属铝、金属铁、缓释型还原剂1和氧化钙的质量比为20～40:10～20:10～20:30～60；所述缓释型还原剂1为铝铁合金、钢砂铝或钢芯铝中的至少一种，且所述缓释型还原剂1中铝的质量含量为20～70%，余量为铁，杂质元素C、Si、S含量之和小于0.8%。

2.根据权利要求1所述的钒铁熔渣精炼剂，其特征在于：所述钒铁熔渣精炼剂的密度为3.2～4.8g/cm³。

3.权利要求1～2任一项所述的钒铁熔渣精炼剂的制备方法，其特征在于：将原料称重，按金属铝、金属铁、缓释型还原剂1和氧化钙的质量比为20～40:10～20:10～20:30～60混合均匀，即得。

4.熔渣脱钒的方法，其特征在于包括如下步骤：

a、将钒铁合金FeV50或FeV80所需原料入炉冶炼形成熔池，在钒铁冶炼末期加入权利要求1～2任一项所述的钒铁熔渣精炼剂，通电冶炼；

b、旋转炉体，同时喷入喷吹精炼剂，喷吹结束后通电冶炼；

c、冶炼结束，静置冷却，拆炉，得钒铁合金FeV50或FeV80。

5.根据权利要求4所述的熔渣脱钒的方法，其特征在于：步骤a中，所述钒铁熔渣精炼剂的加入量为50～100kg/吨钒铁。

6.根据权利要求4或5所述的熔渣脱钒的方法，其特征在于：步骤b中，所述喷吹精炼剂为金属铝和缓释型还原剂2的混合物，其中，金属铝和缓释型还原剂2的质量比为20～80:20～80；所述缓释型还原剂2为FeAl40、FeAl45或FeAl50铝铁合金中的至少一种。

7.根据权利要求4所述的熔渣脱钒的方法，其特征在于：步骤b中，所述喷吹精炼剂的加入量为7～40kg/吨钒铁。

8.根据权利要求6所述的熔渣脱钒的方法，其特征在于：所述缓释型还原剂2中铝的质量含量为35～55%，余量为铁，杂质元素C、Si、S含量之和小于0.6%。

9.根据权利要求4所述的熔渣脱钒的方法，其特征在于：步骤b中，所述通电冶炼的时间为10～35min。