CN113234880A - 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
本发明提供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:步骤S1、将含钒钢渣、提钒尾渣、碳质还原剂和硅石混合均匀,得到混合料;步骤S2、向预热后的电弧炉内分批次添加混合料,进行还原电弧熔炼,在还原电弧熔炼完成后,向电弧炉内添加占含钒钢渣质量5%~10%的还原脱磷剂,进行脱磷反应;步骤S3、脱磷反应结束后,从电弧炉的出铁口排出含钒铁水,含钒铁水冷却后获得富钒生铁。能够冶炼出磷含量较低的富钒生铁。
Description
技术领域
本发明涉及冶金渣综合利用技术领域,尤其涉及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。含钒钢渣的品位虽然不高,但仍然是重要的钒资源,而且钒化合物具有毒性,不加以处理会污染环境,同时含钒钢渣的堆存也会占用大量的土地。
为此,现有企业一般采用钠盐焙烧酸浸法对含钒钢渣进行提钒,但是这种方法会产生大量的酸浸提钒尾渣,提钒尾渣的堆存和处理也是亟待解决的问题。目前存在一种对含钒钢渣和提钒尾渣进行提钒的方法,该方法以含钒钢渣和提钒尾渣为原料,加入油页岩渣溶剂,在矮身矿热炉中埋弧冶炼,并采用低级碳质还原剂分离炉渣和铁水,冷却后获得富钒生铁;但是这种方法获得的富钒生铁存在磷富集的现象,即得到的富钒生铁磷含量较高,难以直接作为工业生产原料使用。
因此,亟需一种含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法,能够冶炼出磷含量较低的富钒生铁。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术中存在的问题,本发明至少从一定程度上进行解决。为此,本发明提出了一种含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法。能够冶炼出磷含量较低的富钒生铁。
(二)技术方案
为了达到上述目的,本发明提供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:
步骤S1、将含钒钢渣、提钒尾渣、碳质还原剂和硅石混合均匀,得到混合料;
步骤S2、向预热后的电弧炉内分批次添加混合料,进行还原电弧熔炼,在还原电弧熔炼完成后,向电弧炉内添加占含钒钢渣质量5%~10%的还原脱磷剂,进行脱磷反应;
步骤S3、脱磷反应结束后,从电弧炉的出铁口排出含钒铁水,含钒铁水冷却后获得富钒生铁。
作为本发明方法的一种改进,步骤S1中,含钒钢渣、提钒尾渣、碳质还原剂和硅石的重量份数分别为:100份含钒钢渣、30~100提钒尾渣、 8~20份碳质还原剂和10~15份硅石;混合料中氧化钙和氧化硅的比值在 1.2~1.5。
作为本发明方法的一种改进,步骤S1中,含钒钢渣、提钒尾渣、碳质还原剂和硅石的粒径均小于5mm。
作为本发明方法的一种改进,步骤S1中,含钒钢渣为含钒铁水在转炉冶炼得到的渣;含钒钢渣的化学成分包括:40~50wt%CaO,5~ 20wt%SiO2,0.5~5wt%V,1~5wt%P,15~30wt%Fe,10~15wt%Mg。
作为本发明方法的一种改进,步骤S1中,提钒尾渣为含钒钢渣经高温钠化焙烧工艺提钒后产生的尾渣;提钒尾渣的化学成分包括:2~ 10wt%CaO,10~20wt%SiO2,0~5wt%V,0~0.1wt%P,20~40wt%Fe, 5~10wt%Mn,2~5wt%Na。
作为本发明方法的一种改进,步骤S1中,碳质还原剂为焦炭、兰炭、无烟煤和褐煤中的一种或几种;硅石中二氧化硅所占的重量百分数大于 95%。
作为本发明方法的一种改进,步骤S2中,还原电弧熔炼的温度为 1500~2000℃,还原电弧熔炼的时间为40-120min,还原电弧熔炼的方式为埋弧。
作为本发明方法的一种改进,步骤S2中,还原脱磷剂为铝铁合金、铝钙合金、金属钙、金属铝和碳化钙中的一种或几种。
作为本发明方法的一种改进,步骤S2中,脱磷反应的温度为1500~ 1700℃,脱磷反应的时间为20~60min。
作为本发明方法的一种改进,步骤S2中,在进行还原电弧熔炼之后,进行脱磷反应之前,还包括:对电弧炉进行保温处理。
(三)有益效果
本发明的有益效果是:
在本发明提供的含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法中,通过碳质还原剂将含钒钢渣和提钒尾渣中大部分的铁与钒回收至含钒铁水中,之后利用脱磷剂除去铁水中的磷,使得到的含钒铁水中磷含量较低,能直接被工业利用,因此该方法所用设备简单,具有提钒率高,脱磷率高的特点。
具体实施方式
为了更好的解释本发明,以便于理解,下面通过具体实施方式,对本发明作详细描述。
本发明提供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:
步骤S1、将含钒钢渣、提钒尾渣、碳质还原剂和硅石混合均匀,得到混合料。
具体地,含钒钢渣为含钒铁水在转炉冶炼得到的渣;含钒钢渣的化学成分包括:40~50wt%CaO,5~20wt%SiO2,0.5~5wt%V,1~5wt%P, 15~30wt%Fe,10~15wt%Mg。提钒尾渣为含钒钢渣经高温钠化焙烧工艺提钒后产生的尾渣;提钒尾渣的化学成分包括:2~10wt%CaO,10~ 20wt%SiO2,0~5wt%V,0~0.1wt%P,20~40wt%Fe,5~10wt%Mn,2~5wt%Na。硅石中二氧化硅所占的重量百分数大于95%。可选地,碳质还原剂为焦炭、兰炭、无烟煤和褐煤中的一种或几种。
优选地,含钒钢渣、提钒尾渣、碳质还原剂和硅石的重量份数分别为: 100份含钒钢渣、30~100提钒尾渣、8~20份碳质还原剂和10~15份硅石;混合料中氧化钙和氧化硅的比值在1.2~1.5。使混合渣在熔炼过程中具有良好的流动性,便于碳质还原剂将含钒钢渣和提钒尾渣中大部分的铁与钒回收至含钒铁水中。
进一步地,含钒钢渣、提钒尾渣、碳质还原剂和硅石的粒径均小于 5mm。
步骤S2、向预热后的电弧炉内分批次添加混合料,进行还原电弧熔炼,在还原电弧熔炼完成后,向电弧炉内添加占含钒钢渣质量5%~10%的还原脱磷剂,进行脱磷反应。
优选地,还原电弧熔炼的温度为1500~2000℃,还原电弧熔炼的时间为40-120min,还原电弧熔炼的方式为埋弧。该温度下还原电弧熔炼处物料可以完全融化,该时间下还原熔炼反应能够充分充足进行。具体地,埋弧是指电弧炉电极的一端埋入料层,在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料,可以提高、保持好熔炼区域温度。
优选地,还原脱磷剂为铝铁合金、铝钙合金、金属钙、金属铝和碳化钙中的一种或几种;脱磷反应的温度为1500~1700℃,脱磷反应的时间为20~60min。能够对含钒铁水中的磷进行有效去除。
具体地,在进行还原电弧熔炼之后,进行脱磷反应之前,还包括:对电弧炉进行保温处理。
步骤S3、脱磷反应结束后,从电弧炉的出铁口排出含钒铁水,含钒铁水冷却后获得富钒生铁。
在本发明提供的含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法中,通过碳质还原剂将含钒钢渣和提钒尾渣中大部分的铁与钒回收至含钒铁水中,之后利用脱磷剂除去铁水中的磷,使得到的含钒铁水中磷含量较低,能直接被利用,因此该方法所用设备简单,具有提钒率高,脱磷率高的特点。
为了更好的理解上述技术方案,下面将更详细地描述本发明的示例性实施例。然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1
本实施例中所使用的含钒钢渣为含钒铁水在转炉冶炼得到的渣,其化学成分见表1。本实施例中所使用的提钒尾渣为含钒钢渣经高温钠化焙烧工艺提钒后产生的尾渣,其化学成分见表2。
表1含钒钢渣的化学成分(wt%)
TFe | V | P | CaO | SiO<sub>2</sub> | MgO | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | TiO<sub>2</sub> | Mn |
17.90 | 1.09 | 1.77 | 44.22 | 10.58 | 10.62 | 2.18 | 0.68 | 0.81 |
表2提钒尾渣的化学成分(wt%)
Fe | Mn | Na | TiO<sub>2</sub> | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | P | V | MgO | CaO |
30.81 | 6.39 | 3.02 | 7.04 | 15.95 | 2.81 | 7.01 | 0.067 | 0.98 | 1.784 | 4.2 |
本实施例提供的含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法,包括以下步骤:
步骤S1、将含钒钢渣、提钒尾渣和焦炭(固定碳含量大于75%)破碎,磨成粒径为5mm的颗粒,与硅石(二氧化硅含量大于95%,粒径均小于5mm)一起混合均匀,得到混合料。混料的成分配比为100份含钒钢渣、50份提钒尾渣、15份焦炭、10份硅石。
步骤S2、向预热后的电弧炉内分3批次添加混合料,进行还原电弧熔炼;其中,还原电弧熔炼的温度为1700℃,还原电弧熔炼的时间为90min,还原电弧熔炼的方式为埋弧,熔渣的碱度为1.5。取样步骤S2中铁水分析得到钒含量3.39wt%,磷含量6.69wt%。
步骤S3、在还原电弧熔炼完成后,保温预设时间,此时熔渣和含钒铁水仍留在电弧炉内,向电弧炉内添加占含钒钢渣质量5%的铝铁合金 (80Al-20Fe),进行脱磷反应。其中脱磷反应的温度为1600℃,脱磷反应的时间为60min。
步骤S4、脱磷反应结束后,从电弧炉的出铁口排出含钒铁水,从电弧炉的出渣口排出熔渣,含钒铁水冷却后获得富钒生铁。取样步骤S4中铁水分析得到钒含量3.10wt%,磷含量0.75wt%。
可见,实施例1中得到的富钒生铁中的磷含量大幅降低。
实施例2
本实施例中所使用的含钒钢渣和提钒尾渣的化学成分同实施例1。
本实施例提供的含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法,包括以下步骤:
步骤S1、将含钒钢渣、提钒尾渣和焦炭(固定碳含量大于75%)破碎,磨成粒径为5mm的颗粒,与硅石(二氧化硅含量大于95%,粒径均小于5mm)一起混合均匀,得到混合料。混料的成分配比为100份含钒钢渣、100份提钒尾渣、20份焦炭、13份硅石。
步骤S2、向预热后的电弧炉内分3批次添加混合料,进行还原电弧熔炼;其中,还原电弧熔炼的温度为1800℃,还原电弧熔炼的时间为 120min,还原电弧熔炼的方式为埋弧,熔渣的碱度为1.2。取样步骤S2中铁水分析得到钒含量3.78wt%,磷含量6.04wt%。
步骤S3、在还原电弧熔炼完成后,保温预设时间,此时熔渣和含钒铁水仍留在电弧炉内,向电弧炉内添加占含钒钢渣质量8%的铝铁合金 (80Al-20Fe),进行脱磷反应。其中脱磷反应的温度为1500℃,脱磷反应的时间为40min。
步骤S4、脱磷反应结束后,从电弧炉的出铁口排出含钒铁水,从电弧炉的出渣口排出熔渣,含钒铁水冷却后获得富钒生铁。取样步骤S4中铁水分析得到钒含量3.39wt%,磷含量0.72wt%。
可见,实施例2中得到的富钒生铁中的磷含量大幅降低。
实施例3
本实施例中所使用的含钒钢渣和提钒尾渣的化学成分同实施例1。
本实施例提供的含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法,包括以下步骤:
步骤S1、将含钒钢渣、提钒尾渣和焦炭(固定碳含量大于75%)破碎,磨成粒径为5mm的颗粒,与硅石(二氧化硅含量大于95%,粒径均小于5mm)一起混合均匀,得到混合料。混料的成分配比为100份含钒钢渣、30份提钒尾渣、8份焦炭、15份硅石。
步骤S2、向预热后的电弧炉内分3批次添加混合料,进行还原电弧熔炼;其中,还原电弧熔炼的温度为2000℃,还原电弧熔炼的时间为 120min,还原电弧熔炼的方式为埋弧,熔渣的碱度为1.5。取样步骤S2中铁水分析得到钒含量3.06wt%,磷含量6.27wt%。
步骤S3、在还原电弧熔炼完成后,保温预设时间,此时熔渣和含钒铁水仍留在电弧炉内,向电弧炉内添加占含钒钢渣质量10%的铝铁合金 (80Al-20Fe),进行脱磷反应。其中脱磷反应的温度为1700℃,脱磷反应的时间为20min。
步骤S4、脱磷反应结束后,从电弧炉的出铁口排出含钒铁水,从电弧炉的出渣口排出熔渣,含钒铁水冷却后获得富钒生铁。取样步骤S4中铁水分析得到钒含量2.68wt%,磷含量0.72wt%。
可见,实施例3中得到的富钒生铁中的磷含量大幅降低。
需要理解的是,以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点,其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施,但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种含钒钢渣和提钒尾渣冶炼富钒生铁的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1、将含钒钢渣、提钒尾渣、碳质还原剂和硅石混合均匀,得到混合料;
步骤S2、向预热后的电弧炉内分批次添加混合料,进行还原电弧熔炼,在还原电弧熔炼完成后,向电弧炉内添加占含钒钢渣质量5%~10%的还原脱磷剂,进行脱磷反应;
步骤S3、脱磷反应结束后,从电弧炉的出铁口排出含钒铁水,含钒铁水冷却后获得富钒生铁。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S1中,含钒钢渣、提钒尾渣、碳质还原剂和硅石的重量份数分别为:100份含钒钢渣、30~100提钒尾渣、8~20份碳质还原剂和10~15份硅石;
混合料中氧化钙和氧化硅的比值在1.2~1.5。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S1中,含钒钢渣、提钒尾渣、碳质还原剂和硅石的粒径均小于5mm。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S1中,含钒钢渣为含钒铁水在转炉冶炼得到的渣;
含钒钢渣的化学成分包括:40~50wt%CaO,5~20wt%SiO2,0.5~5wt%V,1~5wt%P,15~30wt%Fe,10~15wt%Mg。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S1中,提钒尾渣为含钒钢渣经高温钠化焙烧工艺提钒后产生的尾渣;
提钒尾渣的化学成分包括:2~10wt%CaO,10~20wt%SiO2,0~5wt%V,0~0.1wt%P,20~40wt%Fe,5~10wt%Mn,2~5wt%Na。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S1中,碳质还原剂为焦炭、兰炭、无烟煤和褐煤中的一种或几种;硅石中二氧化硅所占的重量百分数大于95%。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S2中,还原电弧熔炼的温度为1500~2000℃,还原电弧熔炼的时间为40-120min,还原电弧熔炼的方式为埋弧。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S2中,还原脱磷剂为铝铁合金、铝钙合金、金属钙、金属铝和碳化钙中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S2中,脱磷反应的温度为1500~1700℃,脱磷反应的时间为20~60min。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S2中,在进行还原电弧熔炼之后,进行脱磷反应之前,还包括:对电弧炉进行保温处理。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210810 |
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