CN112981045B - 一种含钒磷铁水脱磷保钒的方法 - Google Patents

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Abstract

一种含钒磷铁水脱磷保钒的方法，主要包括以下步骤：(1)将高炉或非高炉生产的脱硫后的含钒、磷铁水引流到感应炉中；(2)根据磷含量添加脱磷渣并喷吹CO2，可采用顶吹，底吹，侧吹或顶底复吹；(3)当含钒磷铁水中磷的含量降低至0.03％以下时，停止喷吹，炉渣与铁水分离。含钒、磷铁水经本发明方法处理后，在磷含量降至钒钢要求的同时，铁水中的钒损失率小于10％，达到脱磷保钒的效果。本发明通过喷吹CO2实现了含钒、磷铁水的选择性氧化以及CO2的资源化利用，缩减了钒钢的冶炼流程。

Description

一种含钒磷铁水脱磷保钒的方法
技术领域
本发明属于冶金领域，具体涉及一种含钒铁水脱磷保钒的方法。
背景技术
金属钒在钢铁领域应用广泛，85％以上的钒产品被应用到钢铁生产中。对于已开发的钒钢冶炼工艺而言，无论采用何种合金化方式均在氧气提钒的框架之内，需要先把钒氧化入渣，再以钒渣、V2O5或者钒铁的方式加入至提钒半钢中，整个冶炼工艺流程长，能源消耗大，钒的利用率和收得率低。
目前脱磷工艺遵循着“三高一低”的原则，即高碱度、高氧化性、高渣量、低温，传统的转炉脱磷工艺需要大量鼓吹氧气，导致铁水中的钒被氧化富集到渣中，也就是传统的提钒工艺。若要做到脱磷保钒要求不能喷吹强氧化气体-氧气，CO2在炼钢温度下具有一定的氧化性，在炼钢过程中常被用作复吹气体，来控制炉温。
申请号为201510398708.1的专利提出一种利用CO2在双转炉中提高脱磷效率的方法，通过在脱磷炉中顶吹CO2-O2混合气体，在脱碳炉中深度脱磷，最终磷含量可降低到0.01％～0.03％，但该方法只是利用CO2，并未涉及到有价元素的选择性氧化。申请号为201811174998.1的专利一种铁水预处理过程脱硫脱磷工艺，可将铁水中磷含量从0.05％降至0.005％，未涉及到喷吹CO2和钒元素。申请号为201880007485.3的专利提出铁水的脱磷方法，对脱磷渣系进行了改进，未涉及喷吹CO2及钒元素。
申请号为201610851740.5的专利提出了一种喷吹CO2脱除高碳含铜铁水中碳的方法，涉及到喷吹CO2对含铜铁水脱碳和脱磷，但未涉及对含钒磷铁水中脱磷保钒的处理方法。申请号为201510117621.2的专利提供了一种铁水同时脱磷硫保铌钒铬镍的方法，涉及一种同时脱磷硫的方法，并未涉及到喷吹CO2脱磷保钒。
上述专利虽然涉及到以CO2脱磷过程，但并未涉及利用CO2喷吹的方式同时实现含钒、磷铁水脱磷保钒直接冶炼钒钢的方法。
发明内容
本发明针对含钒磷铁水的短流程应用提出一种脱磷保钒的方法，向含钒磷铁水通入CO2气体，通入的CO2与铁水中的磷元素发生反应，不和铁水中的钒元素反生反应。使用CO2气体与脱磷渣配合对熔池中磷元素进行选择性氧化，CO2在冶炼温度下优先氧化磷、碳、硅等元素，因此可以达到脱磷保钒的效果。
本发明的技术过程主要通过以下步骤实现：
(1)将脱硫后的含钒磷铁水引流至感应炉中，并保证感应炉中的含钒铁水的温度保持在1400～1450℃；
(2)投入脱磷渣，同时喷吹CO2气体；其中，CO2的喷吹速率为0.50～5.0Nm3/t铁水·min，喷吹时间为10～60min；其中CO2与铁水中磷的反应如下：
2/5[P]+3/5CaO(s)+CO2(g)＝1/5(3CaO·P2O5)(s)+CO(g)
(3)当含钒磷铁水中磷的含量降低至0.03％以下时，停止喷吹CO2，吹炼结束后经金渣分离工艺，金属熔体直接用于钒钢冶炼。
上述一种含钒磷铁水脱磷保钒的方法，其中：
所述步骤(1)中，采用的含钒磷铁水为钒钛磁铁矿经高炉或非高炉冶炼得到的铁水，经脱硫后，钒含量为0.05％～0.60％、磷含量为0.05％～0.15％。
所述步骤(2)中，喷吹过程采用的脱磷渣为氧化钙系渣，初渣碱度为2～4，主要包括石灰、萤石、石英砂、铁矿石或氧化铁皮；
喷吹过程采用纯CO2气体进行喷吹，或者采用CO2体积分数不低于60％、其余组分为氧气和氩气以任意比例混合的混合气体进行喷吹。喷吹方式采用顶吹、底吹、侧吹或顶底复吹方式喷入CO2气体。CO2经脱磷生成的CO气体返回钢铁冶炼过程循环使用。
本发明的特点和有益效果：
(1)利用CO2具有的弱氧势，通过喷吹CO2实现含钒、磷铁水中磷的脱除的同时避免钒进入渣中，实现铁水的脱磷保钒，大幅度缩减了钒钢的冶炼流程；
(2)通过脱磷反应，CO2转化为CO并返回钢铁冶炼过程循环使用，实现了温室气体的综合利用。
具体实施方式
本发明实施例所采用的含钒、磷铁水，是利用钒钛磁铁矿经高炉还原、脱硫后的铁水，其中V含量为0.31％，P含量为0.12％，铁含量为94.6％，其余成分为C及杂质。
本发明实施例所采用的脱磷渣渣量为铁水质量的10％，由石灰、萤石、石英砂、铁矿石和氧化铁皮组成，其化学成分为Fe2O310％、CaF210％、BaO5％、CaO59％、SiO216％，初渣碱度为2～4。
本发明实施例所采用的CO2是纯度为99.9％的纯CO2气体。
本发明所述的生产内容不局限于采用上述原料，任何高炉及非高炉获得的含钒、磷铁水均可以采用该方法进行处理。
实施例1
一种含钒磷铁水脱磷保钒的方法，具体操作步骤如下：
(1)将脱硫后的含钒磷铁水引流至感应炉中，感应炉中的含钒铁水的温度保持在1400℃；
(2)投入脱磷渣，同时以顶吹的方式喷吹CO2气体；其中，CO2的喷吹速率为5.0Nm3/t铁水·min，喷吹时间为10min；
(3)当含钒磷铁水中磷的含量降低至0.025％以下时，停止喷吹CO2，原料中93％的钒保留在金属熔体中，吹炼结束后经金渣分离工艺，金属熔体直接用于钒钢冶炼。CO2经脱磷生成的CO气体返回钢铁冶炼过程循环使用。
实施例2
一种含钒磷铁水脱磷保钒的方法，具体操作步骤如下：
(1)将脱硫后的含钒磷铁水引流至感应炉中，感应炉中的含钒铁水的温度保持在1450℃；
(2)投入脱磷渣，同时以底吹的方式喷吹CO2气体；其中，CO2的喷吹速率为0.50Nm3/t铁水·min，喷吹时间为60min；
(3)当含钒磷铁水中磷的含量降低至0.03％以下时，停止喷吹CO2，原料中96％的钒保留在金属熔体中，吹炼结束后经金渣分离工艺，金属熔体直接用于钒钢冶炼。CO2经脱磷生成的CO气体返回钢铁冶炼过程循环使用。
实施例3
一种含钒磷铁水脱磷保钒的方法，具体操作步骤如下：
(1)将脱硫后的含钒磷铁水引流至感应炉中，感应炉中的含钒铁水的温度保持在1450℃；
(2)投入脱磷渣，同时以顶底复吹的方式喷吹CO2气体；其中，CO2的喷吹速率为2.0Nm3/t铁水·min，喷吹时间为30min；
(3)当含钒磷铁水中磷的含量降低至0.01％以下时，停止喷吹CO2，原料中91％的钒保留在金属熔体中，吹炼结束后经金渣分离工艺，金属熔体直接用于钒钢冶炼。CO2经脱磷生成的CO气体返回钢铁冶炼过程循环使用。

Claims (1)

1.一种含钒磷铁水脱磷保钒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将脱硫后的含钒磷铁水引流至感应炉中，并保证感应炉中的含钒铁水的温度保持在1400～1450℃；采用的含钒磷铁水为钒钛磁铁矿经高炉或非高炉冶炼得到的铁水，经脱硫后，钒含量为0.05％～0.60％、磷含量为0.05％～0.15％；
(2)投入脱磷渣，同时喷吹CO2气体；其中，脱磷渣为氧化钙系渣，初渣碱度为2～4，包括石灰、萤石、石英砂、铁矿石或氧化铁皮；CO2的喷吹速率为0.50～5.0Nm3/t铁水·min，喷吹时间为10～60min；喷吹过程采用纯CO2气体进行喷吹，或者采用CO2体积分数不低于60％、其余组分为氧气和氩气以任意比例混合的混合气体进行喷吹；喷吹方式采用顶吹、底吹、侧吹或顶底复吹方式；其中CO2与铁水中磷的反应如下：
2/5[P]+3/5CaO(s)+CO2(g)＝1/5(3CaO·P2O5)(s)+CO(g)
CO2经脱磷生成的CO气体返回钢铁冶炼过程循环使用；
(3)当含钒磷铁水中磷的含量降低至0.03％以下时，停止喷吹CO2，吹炼结束后经金渣分离工艺，金属熔体直接用于钒钢冶炼。
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