RU2131927C1

RU2131927C1 - Method of pyrometallurgical processing of vanadium-containing and iron-ore materials

Info

Publication number: RU2131927C1
Application number: RU98104536A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Мизин; Ю.С. Комратов; А.Я. Кузовков; А.М. Полянский; А.В. Чернушевич; В.Г. Добош; В.И. Ильин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Нижнетагильский металлургический комбинат"
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-06-20

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, particularly, methods of pyrometallurgical processing of vanadium-containing and iron-ore materials for production of vanadium slag used in hydrometallurgical processing. SUBSTANCE: method includes charging into blast furnace of burden from pellets, sinter, coke, flux and basic vanadium-containing steel melting slag, and smelting of vanadium iron. Introduced into burden additionally in initial charging of blast furnace is manganese-containing addition in amount ensuring in vanadium iron the following components ratio V:Mn = (1.2-4.0). It provides for reduction of pig iron with blast-furnace slag. Basic steel-melting slag is used in the form of slag produced in processing vanadium iron by monoprocess in converter that prevents skulling of hot-metal transfer ladles and blast-furnace tapholes and increases their service life, and renders labor input in their cleaning. In addition, the method provides for production of vanadium-containing slag with higher degree of vanadium breakdown in hydrometallurgical processing. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к процессам переработки ванадийсодержащих и железнорудных материалов для получения ванадиевого шлака, используемого для пирометаллургической переработки. The invention relates to metallurgy, and more particularly to the processing of vanadium-containing and iron ore materials to produce vanadium slag used for pyrometallurgical processing.

Наиболее близким по технической сущности является способ пирометаллургической переработки ванадийсодержащих и железнорудных материалов, включающий загрузку в доменную печь шихты, содержащей окатыши, агломерат, кокс, флюс и основной ванадийсодержащий сталеплавильный шлак, выплавку ванадиевого чугуна и шлака. В качестве основного ванадийсодержащего шлака используют мартеновский и бессемеровский шлаки (Балла Г.Ф. Выплавка ванадиевого чугуна. Сталь, N 2, 1946, с. 72 - 75). The closest in technical essence is the method of pyrometallurgical processing of vanadium-containing and iron ore materials, which includes loading into a blast furnace a mixture containing pellets, sinter, coke, flux and basic vanadium-containing steelmaking slag, smelting of vanadium cast iron and slag. As the main vanadium-containing slag, open-hearth and Bessemer slags are used (Balla G.F. Smelting of vanadium cast iron. Steel, N 2, 1946, p. 72 - 75).

Недостатками известного способа являются большие потери чугуна со шлаком, значительные трудозатраты вследствие зарастания выпускных отверстий доменной печи, недостаточный срок их эксплуатации, а также низкая степень вскрытия ванадия при пирометаллургической переработке. Это объясняется тем, что оксиды ванадия находятся в составе силикатов кальция и образуют прочные соединения, температура которых слишком высока. The disadvantages of this method are the large losses of pig iron with slag, significant labor costs due to overgrowth of the exhaust openings of the blast furnace, their insufficient life, and also a low degree of opening of vanadium during pyrometallurgical processing. This is because vanadium oxides are found in calcium silicates and form strong compounds whose temperature is too high.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в снижении потерь чугуна со шлаком, снижении трудозатрат за счет уменьшения зарастания выпускных отверстий доменной печи, в повышении срока их эксплуатации, а также в получении ванадийсодержащего шлака с более высокой степенью вскрытия ванадия при пирометаллургической переработке. The technical effect when using the invention is to reduce losses of cast iron with slag, reduce labor costs by reducing the overgrowth of the exhaust openings of the blast furnace, to increase their service life, and also to obtain vanadium-containing slag with a higher degree of opening of vanadium during pyrometallurgical processing.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ пирометаллругической переработки ванадийсодержащих и железнорудных материалов включает загрузку в доменную печь шихты, содержащей окатыши, агломерат, кокс, флюс и основной ванадийсодержащий сталеплавильный шлак. The indicated technical effect is achieved by the fact that the method of pyrometallurgical processing of vanadium-containing and iron ore materials involves loading a mixture containing pellets, sinter, coke, flux and basic vanadium-containing steel slag into a blast furnace.

В шихту доменной печи дополнительно загружают марганецсодержащую добавку в количестве, обеспечивающем в ванадиевом чугуне соотношения компонентов V: Mn= 1:(1,2-4,0). В качестве ванадийсодержащей добавки в шихте используют основной сталеплавильный шлак, полученный при переработке ванадиевого чугуна монопроцессом в сталеплавильном агрегате. Manganese-containing additive is additionally loaded into the blast furnace charge in an amount that ensures the ratio of components V: Mn = 1: (1.2-4.0) in vanadium cast iron. As a vanadium-containing additive in the charge, the main steelmaking slag obtained by processing vanadium cast iron by a monoprocess in a steelmaking unit is used.

Сущность изобретения заключается в получении ванадийсодержащего шлака с более высокой степенью вскрытия ванадия при пирометаллургической переработке шлака за счет подачи в домну в составе шихты марганцевой руды и основного сталеплавильного шлака, содержащего оксиды ванадия, полученного при переработке ванадиевого чугуна монопроцессом в сталеплавильном агрегате. При последующей переработке полученного в домине чугуна в сталеплавильном агрегате получают шлак, который является исходным сырьем для пирометаллургического извлечения ванадия из шлака. Наличие в шихте марганца обеспечивает в процессе переработки чугуна более полный переход низших оксидов ванадия V₂O₃, V₂O₄ в высшие оксиды V₂O₅.The essence of the invention is to obtain vanadium-containing slag with a higher degree of opening of vanadium during pyrometallurgical processing of slag by feeding manganese ore and main steelmaking slag containing vanadium oxides obtained by processing vanadium iron by a monoprocess in a steelmaking unit as part of the blast furnace as a part of the mixture. Subsequent processing of the cast iron obtained in the domina in a steelmaking unit produces slag, which is the feedstock for the pyrometallurgical extraction of vanadium from slag. The presence of manganese in the charge ensures a more complete transition of the lower vanadium oxides V ₂ O ₃ , V ₂ O ₄ to the higher oxides V ₂ O ₅ during cast iron processing.

Наилучшие экономические показатели доменного процесса по изобретению достигаются при обеспечении в ванадиевом чугуне соотношения компонентов в чугуне V: Mn=1:(1,2-4,0). При больших и меньших значениях будет происходить уменьшение вскрытия ванадия и образования V₂O₅.The best economic indicators of the blast furnace process according to the invention are achieved by ensuring the ratio of components in cast iron in vanadium cast iron V: Mn = 1: (1.2-4.0). At higher and lower values, there will be a decrease in the opening of vanadium and the formation of V ₂ O ₅ .

Опыты проводились на пирометаллургическом комплексе, оснащенном доменными печами объемом 1100 м³ и кислородными конвертерами емкостью 160 т.The experiments were carried out on a pyrometallurgical complex equipped with blast furnaces with a volume of 1100 m ³ and oxygen converters with a capacity of 160 tons.

Пример. В доменную печь загружали шихту в виде металлизованных окатышей с основностью 1,0-1,3; агломерата с основностью 1,0; металлургического кокса с фракцией 25 - 60 мм и основного ванадийсодержащего сталеплавильного шлака с содержанием ванадия в пределах 3 - 6% с основностью 2 - 4, выплавленного в конвертере монопроцессом, а также флюсы в виде извести. Example. In the blast furnace was loaded the mixture in the form of metallized pellets with a basicity of 1.0-1.3; agglomerate with a basicity of 1.0; metallurgical coke with a fraction of 25-60 mm and the main vanadium-containing steelmaking slag with a vanadium content in the range of 3-6% with a basicity of 2-4, melted in the converter by a monoprocess, as well as fluxes in the form of lime.

В домне выплавляли чугун следующего среднего химического состава, мас.%: C= 2,3 - 2,8; Si= 0,3 - 0,7; V=0,3 - 0,9; Mn=1,3 - 1,5; P=0,02 - 0,04; S= 0,0025 - 0,0035, который затем перерабатывали в кислородном конвертере. Cast iron of the following average chemical composition was smelted in the blast furnace, wt.%: C = 2.3 - 2.8; Si = 0.3-0.7; V = 0.3-0.9; Mn = 1.3-1.5; P = 0.02 - 0.04; S = 0.0025 - 0.0035, which was then processed in an oxygen converter.

Расход извести составлял 1 т/т чугуна, кокса - 500 кг/т, железнорудной части шихты - 1,8 - 2,0 т/т чугуна. The consumption of lime was 1 t / t of pig iron, coke - 500 kg / t, the iron ore part of the charge - 1.8 - 2.0 t / t of cast iron.

В шихту доменной печи дополнительно загружали марганецсодержащую добавку в виде бедной марганцевой руды с общим содержанием марганца в пределах 22 - 30% в количестве до 3 - 5% от массы шихты. Manganese-containing additive in the form of poor manganese ore with a total manganese content in the range of 22-30% in an amount up to 3-5% of the charge mass was additionally loaded into the blast furnace charge.

Результаты экспериментов приведены в таблице. The experimental results are shown in the table.

Из результатов экспериментов видно, что при соотношениях ванадия к марганцу, предлагаемых в заявленном способе, значительно снижаются потери чугуна с доменным шлаком. Как видно из таблицы, в прототипе при соотношении V: Mn=1:0,66 потери чугуна с доменным шлаком составляют 45 кг на 1 т чугуна. При повышении содержания марганца до достижения V:Mn=1:1,1 имеется весьма незначительное уменьшение потерь (до 44 кг/т). При дальнейшем повышении содержания марганца до соотношения V:Mn=1:1,2 и выше (до 1:4,0) в ходе выпуска наблюдается значительное снижение потерь чугуна с доменным шлаком (до 35 - 30 кг/т). From the results of the experiments it can be seen that when the ratios of vanadium to manganese are proposed in the claimed method, losses of cast iron with blast furnace slag are significantly reduced. As can be seen from the table, in the prototype with a ratio of V: Mn = 1: 0.66, the loss of cast iron with blast furnace slag is 45 kg per 1 ton of cast iron. With an increase in the manganese content until reaching V: Mn = 1: 1.1, there is a very slight decrease in losses (up to 44 kg / t). With a further increase in the manganese content to a ratio of V: Mn = 1: 1.2 and higher (to 1: 4.0), a significant decrease in losses of cast iron with blast furnace slag is observed (up to 35-30 kg / t).

При использовании предлагаемого способа в конечном доменном шлаке содержание оксида марганца возрастает с 0,5 до 1,3 - 1,5%, что приводит к снижению температуры кристаллизации шлака на 50%, а следовательно, и к снижению вязкости шлака (с 0,6 до 0,5 Па•с). Снижение вязкости улучшает условия выпуска продуктов плавки за счет сохранения геометрии выпускных отверстий (леток), а также предотвращает зарастание чугуновозных ковшей, тем самым увеличивая срок эксплуатации ковшей и леток и снижая трудозатраты на их чистку. When using the proposed method in the final blast furnace slag, the content of manganese oxide increases from 0.5 to 1.3 - 1.5%, which leads to a decrease in the crystallization temperature of slag by 50%, and therefore to a decrease in slag viscosity (from 0.6 up to 0.5 Pa • s). A decrease in viscosity improves the conditions for the release of melting products by maintaining the geometry of the outlet openings (notches), and also prevents the overgrowing of cast-iron ladles, thereby increasing the life of the ladles and notches and reducing the labor required to clean them.

Дополнительное введение марганецсодержащей добавки в шихту при загрузке доменной печи положительно влияет на технологические свойства ванадийсодержащего шлака, получаемого при продувке чугуна в конвертере. Так, соотношение ванадия к марганцу в чугуне по прототипу, равное V:Mn=1:0,66, обеспечивает слабокислотное вскрытие на уровне 45% из шлаков, получаемых из чугуна с указанным соотношением ванадия к марганцу. Наибольшее слабокислотное вскрытие ванадия (64,5 - 65,1%) достигается в шлаках, получаемых при продувке чугуна с соотношением ванадия к марганцу в интервале V:Mn=1:(1,2 - 4,0). При соотношении же ванадия к марганцу в чугуне, равном V:Mn=1:4,1, степень вскрытия ванадия из полученного шлака снижается до 56,3%. The additional introduction of a manganese-containing additive into the charge when loading a blast furnace positively affects the technological properties of vanadium-containing slag obtained by blowing cast iron in a converter. So, the ratio of vanadium to manganese in cast iron according to the prototype, equal to V: Mn = 1: 0.66, provides a slightly acid opening at the level of 45% from slags obtained from cast iron with the indicated ratio of vanadium to manganese. The highest weakly acid opening of vanadium (64.5 - 65.1%) is achieved in slag obtained by blowing cast iron with a ratio of vanadium to manganese in the range V: Mn = 1: (1.2 - 4.0). When the ratio of vanadium to manganese in cast iron equal to V: Mn = 1: 4.1, the degree of opening of vanadium from the resulting slag is reduced to 56.3%.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет значительно снизить потери чугуна с доменным шлаком, предотвращает зарастание выпускных отверстий доменной печи, что увеличивает срок их эксплуатации и снижает трудозатраты на их чистку. Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает получение ванадийсодержащего шлака в более высокой степенью вскрытия ванадия при пирометаллургической переработке. Thus, the proposed method in comparison with the prototype can significantly reduce the loss of cast iron with blast furnace slag, prevents overgrowth of the exhaust openings of the blast furnace, which increases the duration of their operation and reduces the labor costs for cleaning them. In addition, the proposed method provides for the production of vanadium-containing slag in a higher degree of opening of vanadium during pyrometallurgical processing.

Claims

A method of pyrometallurgical processing of vanadium-containing and iron ore materials, comprising loading a mixture containing pellets, sinter, coke, flux and basic vanadium-containing slag into a blast furnace, smelting vanadium cast iron, characterized in that manganese-containing additive is additionally loaded into the blast furnace charge in an amount of vanadium-containing additive cast iron component ratio V: Mn = 1: (1.2-4.0), and as the main vanadium-containing steelmaking slag in the charge, the main steelmaking slag is used, obtained monoprocess in a steelmaking unit during the processing of vanadium cast iron.