CN116144926A - 一种提钒用低磷冷固球及其制备方法和提钒方法 - Google Patents

一种提钒用低磷冷固球及其制备方法和提钒方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种提钒用低磷冷固球的制备方法，该方法包括将氧化铁皮、铁矿粉、除尘灰和粘结剂混合均匀，将混合物进行压球，制得生球，然后干燥得到提钒用低磷冷固球；以混合物的总质量为基准，以质量百分比计，氧化铁皮的用量为30‑59％，铁矿粉的用量为19‑40％，除尘灰的用量为15‑40％，粘结剂的用量为1‑5％；除尘灰为提钒转炉干法除尘灰，其中，除尘灰的磷含量＜0.05wt％，CaO含量＜1wt％。本发明还公开一种提钒用低磷冷固球及使用该提钒用低磷冷固球进行提钒的方法。本发明解决了转炉提钒生产时钒渣中磷高，导致后工序钒渣处理困难且需要增加除磷工序，产品降级的问题。

Description

一种提钒用低磷冷固球及其制备方法和提钒方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼铁水预处理领域，尤其涉及一种提钒用低磷冷固球及其制备方法和提钒方法。
背景技术
钒是被称为钢中的味精，在钢中配加一定的钒铁合金或钒氮合金，可以起到细化晶粒，提高钢材强度及韧性的作用。目前钒铁合金或钒氮合金主要由含钒铁水生产钒渣，钒渣通过氧化焙烧、沉淀还原、冶炼得到钒铁合金或钒氮合金。
由于钒渣是采用含铁水冶炼，铁水中不可避免含有较高的磷，及采用的提钒冷却剂中含量大量的磷，通常钒渣中的磷含量达到0.07％以上。在后续的钠化焙烧-水浸钒生产工艺中，需要对浸出液进行除磷处理，确保钒产品中的磷满产品需求，而在钙化焙烧-酸浸工艺中，还没有有效的除磷措施，因此常常导致钒产品中的磷超标，部分极端情况下会导致浸出沉淀困难，生产中断。
因此，控制钒渣中磷含量，生产低磷钒渣，不但可以有效控制最终的钒产品的磷含量，还可以减少钠化焙烧-水浸钒生产工艺中除磷工艺环节，简化工艺流程。
综上，如何高效、简单地生产低磷钒渣是亟需解决的一个问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种提钒用低磷冷固球及其制备方法和提钒方法。该方法解决了转炉提钒生产时钒渣中磷高，导致后工序钒渣处理困难，产品降级的问题。
本发明实施例所公开的一种提钒用低磷冷固球的制备方法，所述方法包括将氧化铁皮、铁矿粉、除尘灰和粘结剂混合均匀，将混合物进行压球，制得生球，然后干燥得到提钒用低磷冷固球；
以所述混合物的总质量为基准，以质量百分比计，所述氧化铁皮的用量为30-59％，所述铁矿粉的用量为19-40％，所述除尘灰的用量为15-40％，所述粘结剂的用量为1-5％；
所述除尘灰为提钒转炉干法除尘灰，其中，所述除尘灰的磷含量＜0.05wt％，所述除尘灰的CaO含量＜1wt％。
进一步地，所述氧化铁皮的磷含量小于等于0.02wt％。
进一步地，所述氧化铁皮为连铸氧化铁皮、热轧氧化铁皮和冷轧氧化铁皮中的一种或多种。
进一步地，所述铁矿粉为低磷铁矿粉，其中，磷含量＜0.03wt％，CaO含量＜2wt％。
进一步地，所述提钒用低磷冷固球的化学组分的质量百分含量包含：TFe55-75％，CaO 0.5-2％，SiO2 2-10％，P＜0.04％，H2O＜3％。
进一步地，所述粘结剂为以生物质为原料的有机淀粉。
本发明实施例还公开一种提钒用低磷冷固球，所述提钒用低磷冷固球由上所述的制备方法制备得到，所述提钒用低磷冷固球中磷的质量百分含量为＜0.04％。
本发明实施例还公开一种提钒方法，所述方法包括对含钒铁水进行吹氧冶炼，冶炼过程中，在含钒铁水中加入生铁块和提钒用低磷冷固球进行提钒熔池温度控制；其中，所述提钒用低磷冷固球为上述的提钒用低磷冷固球。
进一步地，在对含钒铁水进行吹氧冶炼之前，扒除对含钒铁水表面的高炉渣。
进一步地，生铁的加入量5-30kg/吨铁，提钒用低磷冷固球的加入量10-60kg吨铁；所述吹氧冶炼条件包括供氧流量为18000-26000m3/h，供氧压力为0.7-1MPa，吹氧冶炼时间为4-8min，温度控制在1330-1400℃。
采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：
本发明的提钒用低磷冷固球采用氧化铁皮、铁矿粉、除尘灰和粘结剂为原料，并且限制了原料中的磷含量和氧化钙的含量和相对比例，使得提钒用低磷冷固球的磷含量维持在一个较低的数值，进而使得后续将提钒用低磷冷固球作为提钒的冷却剂时，不会引入过量的磷，解决了转炉提钒生产时钒渣中磷高，导致后工序钒渣处理困难且需要增加除磷工序，产品降级的问题。
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，以下结合具体实施例，对本发明实施例进一步详细说明。
本发明实施例提供的一种提钒用低磷冷固球的制备方法，方法包括将氧化铁皮、铁矿粉、除尘灰和粘结剂混合均匀，将混合物进行压球，制得生球，然后干燥得到提钒用低磷冷固球；具体地，将氧化铁皮、铁矿粉、除尘灰按比例在加入混料机中，并添加粘结剂进行混匀，混匀充分后进入对辊压球机进行压球，得到生球，生球进自然风干晾晒24-48小时，得到成品球，带入料仓备用。在另一优选实施例中，干燥方式还可以选用加热烘干，条件为：温度110℃-180℃，时间6-8小时。
以混合物的总质量为基准，氧化铁皮的用量为30-59wt％，优选为45-56wt％；铁矿粉的用量为19-40wt％，优选为25-30wt％；除尘灰的用量为15-40wt％，优选为15-25％wt％；粘结剂的用量为1-5wt％，优选为2-4％wt％。
氧化铁皮、铁矿粉和除尘灰均使用低磷的成分，并且严格控制铁矿粉和除尘灰中CaO的含量。CaO过多，在提钒过程中，会引起脱磷反应,其反应方程式为4CaO+2[P]+5(FeO)→5[Fe]+4CaO.P2O5。
具体地：
氧化铁皮为连铸氧化铁皮、热轧氧化铁皮和冷轧氧化铁皮中的一种或多种。氧化铁皮的磷含量小于等于0.02wt％。
铁矿粉为铁品位50以上的低磷铁矿粉，其中，磷含量＜0.03wt％，CaO含量＜2wt％。
除尘灰为提钒转炉干法除尘灰，其中，除尘灰的磷含量＜0.05wt％，除尘灰的CaO含量＜1wt％。除尘灰的其他组分的质量百分含量为：TFe 55-70％，FeO 50-60％，SiO2 1-3％。
根据本发明提供的制备方法，粘结剂不仅仅是需要将氧化铁皮、铁矿粉和除尘灰粘结在一起进行造球，同样也需使用低CaO或无CaO的物质，以尽量减少对CaO的引入，从而精准控制CaO含量。
具体地，粘结剂为以生物质为原料的有机淀粉，优选地，采用玉米为原料的有机淀粉。
根据本发明提供的制备方法，制备出的提钒用低磷冷固球的质量百分含量包含：TFe 55-75％，CaO 0.5-2％，SiO2 2-10％，P＜0.04％，H2O＜3％。提钒用低磷冷固球的平均粒度可以在较宽范围内选择，优选情况下，提钒用低磷冷固球的平均粒度可以为10-50mm。通过将球的平均粒度控制在上述范围内且不能过细，是为了防止除尘风机将冷固球吹走或吸走。
本发明实施例还提供的提钒方法，方法包括对含钒铁水进行吹氧冶炼，冶炼过程中，在含钒铁水中加入生铁块和提钒用低磷冷固球进行提钒熔池温度控制；其中，提钒用低磷冷固球为上述的提钒用低磷冷固球。
由于本发明主要涉及对提钒用低磷冷固球的改进，因此对提钒方法的其他步骤和具体操作没有特别的限定，可以参照现有技术进行。
优选地，在对含钒铁水进行吹氧冶炼之前，扒除对含钒铁水表面的高炉渣。具体地，对含钒铁水进扒渣处理，扒除铁水罐表面的高炉渣，因为高炉渣中含有较高的CaO(CaO含量达到20-30wt％)，CaO进入提钒转炉内，会导致钒渣中的CaO上升，发生脱磷反应。将扒过高炉渣的含钒铁水兑入提钒转炉内，对提钒转炉进行吹氧冶炼。
优选地，生铁的加入量5-30kg/吨铁，提钒用低磷冷固球的加入量10-60kg吨铁；吹氧冶炼条件包括供氧流量为18000-26000m3/h，供氧压力为0.7-1MPa，吹氧冶炼时间为4-8min，温度控制在1330-1400℃。
冶炼结束前1-2min，加入200-500kg的增碳剂进行钒渣渣态调整，控制钒渣中FeO含量。提钒吹炼结束后，进行出半钢操作，将炉内的半钢出至半钢罐内，出完半钢后，倒出钒渣。半钢送至下工序炼钢转炉进行冶炼，钒渣送往钒制品工序进行焙烧-浸出，沉淀还原处理，可生产得到低磷的氧化钒。钒渣中的磷可以控制在0.04wt％以内。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
氧化铁皮占45wt％，铁矿粉占30wt％，除尘灰占23wt％，粘结剂为2wt％生产提钒用低磷冷固球，采用该冷固球进行提钒，冷固球加入量35kg/吨铁，生铁块加入13kg/吨铁，增碳剂加260kg，提钒温度控制1352℃，得到的钒渣磷含量为0.037wt％，钒渣中的V2O5含量为17.6wt％。采用该钒渣进行钒制品生产，不用除磷工艺，得到的80FeV合金中的磷含量为0.040wt％，满足该合金A级品(磷要求＜0.05wt％)要求。
由于对比炉次的钒渣的磷含量为0.076wt％，钒渣V2O516.8wt％。该炉次的钒渣为采用常规的冷固球做冷却剂生产，冷固球中采用无机粘接剂生产，冷固球中的P含量在0.067wt％，CaO含量为3wt％-6wt％。采用该钒渣进行钒制品生产，不用除磷工艺，得到的80FeV合金中的磷含量为0.065wt％，不满足该合金A级品(磷要求＜0.05wt％)要求。
实施例2
氧化铁皮占48wt％，铁矿粉占25wt％，除尘灰占25wt％，粘结剂为3wt％生产提钒用低磷冷固球，采用该冷固球进行提钒，冷固球加入量31kg/吨铁，生铁块加入16kg/吨铁，增碳剂加280kg，提钒温度控制1338℃，得到的钒渣的磷含量为0.034wt％。钒渣中的V2O5含量为17.1wt％。
采用该钒渣进行钒制品生产，不用除磷工艺，得到的80FeV合金中的磷含量为0.041wt％，满足该合金A级品(磷要求＜0.05wt％)要求。
实施例3
氧化铁皮占56wt％，铁矿粉占25wt％，除尘灰占15wt％，粘结剂为4wt％生产提钒用低磷冷固球，采用该冷固球进行提钒，冷固球加入量38kg/吨铁，生铁块加入15kg/吨铁，增碳剂加300kg，提钒温度控制1347℃，得到的钒渣的磷含量为0.032wt％，钒渣中的V2O5含量为18.2wt％。
采用该钒渣进行钒制品生产，不用除磷工艺，得到的80FeV合金中的磷含量为0.039wt％，满足该合金A级品(磷要求＜0.05wt％)要求。
实施例4
氧化铁皮占30wt％，铁矿粉占35wt％，除尘灰占30wt％，粘结剂为5wt％生产提钒用低磷冷固球，采用该冷固球进行提钒，冷固球加入量41kg/吨铁，生铁块加入13kg/吨铁，增碳剂加280kg，提钒温度控制1356℃，得到的钒渣磷含量为0.035wt％，钒渣中的V2O5含量为17.7wt％。采用该钒渣进行钒制品生产，其不用除磷工艺，得到的80FeV合金中的磷为0.037wt％，满足该合金A级品(磷要求＜0.05wt％)要求。
实施例5
氧化铁皮占59wt％，铁矿粉占19wt％，除尘灰占19wt％，粘结剂为3wt％生产提钒用低磷冷固球，采用该冷固球进行提钒，冷固球加入量43kg/吨铁，生铁块加入16kg/吨铁，增碳剂加260kg，提钒温度控制1338℃，得到的钒渣磷含量为0.030wt％，钒渣中的V2O5含量为18.9wt％。采用该钒渣进行钒制品生产，其不用除磷工艺，得到的80FeV合金中的磷为0.032wt％，满足该合金A级品(磷要求＜0.05wt％)要求。
对比例1
氧化铁皮占22wt％，铁矿粉占25wt％，除尘灰占45wt％，黏土粘结剂为7wt％生产冷固球，该冷固球的成分的质量百分含量包含：TFe51.8％，CaO 4.1％，SiO28.3％，P＜0.067％，H2O含量1.3％，采用该冷固球进行提钒，冷固球加入量37kg/吨铁，生铁块加入16kg/吨铁，增碳剂加290kg，提钒温度控制1342℃，得到的钒渣的磷含量为0.076wt％，钒渣中的V2O5含量为16.3wt％。采用该钒渣进行钒制品生产，其不用除磷工艺，得到的80FeV合金中的磷为0.065wt％，不满足该合金A级品(磷要求＜0.05wt％)要求。
对比例2
氧化铁皮占26wt％，铁矿粉占24wt％，除尘灰占44wt％，黏土粘结剂为6wt％生产冷固球，该冷固球的成分的质量百分含量为：TFe52.6％，CaO 3.8％，SiO2 8.1％，P＜0.064％，H2O 1.3％，采用该冷固球进行提钒，冷固球加入量36kg/吨铁，生铁块加入17kg/吨铁，增碳剂加310kg，提钒温度控制1351℃，得到的钒渣的磷含量为0.078wt％，钒渣中的V2O5含量为16.8wt％。采用该钒渣进行钒制品生产，其不用除磷工艺，得到的80FeV合金中的磷为0.066wt％，不满足该合金A级品(磷要求＜0.05wt％)要求。
将实施例与对比例进行比较可以看出，实施例1-5制得的钒渣的磷含量均远低于对比例的钒渣的磷含量，这样在不用除磷工艺的后续生产工序中，80FeV合金中的磷含量＜0.05％，该合金A级品的要求。而且本发明更有效地利用了钢铁工业产生的除尘灰及氧化铁皮等二次资源，降低了提钒用低磷冷固球的制备成本，而且还解决了除尘灰(尤其是干法除尘灰)再利用困难的难题。
限制了原料中的磷含量和氧化钙的含量和相对比例，使得提钒用低磷冷固球的磷含量维持在一个较低的数值，进而使得后续将提钒用低磷冷固球作为提钒的冷却剂时，不会引入过量的磷，解决了转炉提钒生产时钒渣中磷高，导致后工序钒渣处理困难且需要增加除磷工序，产品降级的问题。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提钒用低磷冷固球的制备方法，其特征在于，所述方法包括将氧化铁皮、铁矿粉、除尘灰和粘结剂混合均匀，将混合物进行压球，制得生球，然后干燥得到提钒用低磷冷固球；
以所述混合物的总质量为基准，以质量百分比计，所述氧化铁皮的用量为30-59％，所述铁矿粉的用量为19-40％，所述除尘灰的用量为15-40％，所述粘结剂的用量为1-5％；
所述除尘灰为提钒转炉干法除尘灰，其中，所述除尘灰的磷的含量＜0.05wt％，所述除尘灰的CaO含量＜1wt％。
2.根据权利要求1所述的提钒用低磷冷固球的制备方法，其特征在于，所述氧化铁皮的磷含量小于等于0.02wt％。
3.根据权利要求2所述的提钒用低磷冷固球的制备方法，其特征在于，所述氧化铁皮为连铸氧化铁皮、热轧氧化铁皮和冷轧氧化铁皮中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的提钒用低磷冷固球的制备方法，其特征在于，所述铁矿粉为低磷铁矿粉，其中，磷含量＜0.03wt％，CaO含量＜2wt％。
5.根据权利要求1所述的提钒用低磷冷固球的制备方法，其特征在于，所述提钒用低磷冷固球的化学组分的质量百分含量包含：TFe 55-75％，CaO0.5-2％，SiO22-10％，P＜0.04％，H2O＜3％。
6.根据权利要求1所述的提钒用低磷冷固球的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为以生物质为原料的有机淀粉。
7.一种提钒用低磷冷固球，其特征在于，所述提钒用低磷冷固球由权利要求1-6中的任意一项所述的制备方法制备得到，所述提钒用低磷冷固球中磷的质量百分含量为＜0.04％。
8.一种提钒方法，其特征在于，所述方法包括对含钒铁水进行吹氧冶炼，冶炼过程中，在含钒铁水中加入生铁块和提钒用低磷冷固球进行提钒熔池温度控制；其中，所述提钒用低磷冷固球为权利要求7所述的提钒用低磷冷固球。
9.根据权利要求8所述的提钒方法，其特征在于，在对含钒铁水进行吹氧冶炼之前，扒除对含钒铁水表面的高炉渣。
10.根据权利要求8所述的提钒方法，其特征在于，生铁的加入量5-30kg/吨铁，提钒用低磷冷固球的加入量10-60kg吨铁；所述吹氧冶炼条件包括供氧流量为18000-26000m3/h，供氧压力为0.7-1MPa，吹氧冶炼时间为4-8min，温度控制在1330-1400℃。
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