RU2588926C2 - Method for production of vanadium-bearing slag suitable for producing directly commercial ferrovanadium therefrom - Google Patents

Method for production of vanadium-bearing slag suitable for producing directly commercial ferrovanadium therefrom Download PDF

Info

Publication number
RU2588926C2
RU2588926C2 RU2014143537/02A RU2014143537A RU2588926C2 RU 2588926 C2 RU2588926 C2 RU 2588926C2 RU 2014143537/02 A RU2014143537/02 A RU 2014143537/02A RU 2014143537 A RU2014143537 A RU 2014143537A RU 2588926 C2 RU2588926 C2 RU 2588926C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slag
vanadium
cast iron
production
ferrovanadium
Prior art date
Application number
RU2014143537/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014143537A (en
Inventor
Александр Николаевич Серегин
Евгений Федорович Мазуров
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт чёрной Металлургии им. И.П. Бардина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт чёрной Металлургии им. И.П. Бардина" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт чёрной Металлургии им. И.П. Бардина"
Priority to RU2014143537/02A priority Critical patent/RU2588926C2/en
Publication of RU2014143537A publication Critical patent/RU2014143537A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2588926C2 publication Critical patent/RU2588926C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention can be used in production of rich vanadium containing slag and commercial ferrovanadium. Method involves pouring of vanadium dry iron into an arc steel furnace and heating of dry iron to the temperature of hot metal devanadation - 1,421-1,470 °C; after that, according to the results of slag analysis, there is performed gradual feeding of dross in the amount of 4-8 % of the weight of dry iron, and of soda (Na2 CO3) in the amount of 7-10 % of the weight of slag; carbon is additionally introduced while maintaining 10-15 % FeO content in slag and the ratio of (Na2O)/(V2O5) within 0.3-0.5; when the ratio of V/Fe=1.3-2.3 in slag is reached, the process of dry iron devanadation is finished and slag containing 27-32 % V2O5 is discharged; at that, during the devanadation process until the discharge there is performed a continuous deep stirring of the metal with argon or nitrogen through the bottom or through submersible tuyeres with specific intensity of 0.01-0.03 m3/(t·minutes).
EFFECT: invention allows, bypassing the stage of cheap and environmentally hazardous chemical processing in production of vanadium pentoxide, to produce rich in vanadium pentoxide slag suitable for direct production from it of commercial ferrovanadium.
1 cl, 3 dwg, 3 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу производства богатого ванадийсодержащего шлака, пригодного для получения напрямую товарного феррованадия.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to a method for the production of rich vanadium-containing slag, suitable for producing directly commercial ferrovanadium.

Сейчас все производители получают ванадийсодержащий шлак - основное сырье отечественной ферросплавной промышленности для получения пентаоксида ванадия (путем химической переработки V-шлака). Получаемый технический пентаоксид ванадия содержит 87-90% V2O5, из которого в дальнейшем силикотермическим или алюминотермическим восстановлением получают товарный феррованадий.Now all manufacturers receive vanadium-containing slag - the main raw material of the domestic ferroalloy industry for the production of vanadium pentoxide (by chemical processing of V-slag). The resulting technical vanadium pentoxide contains 87-90% V 2 O 5 , from which further silicotermic or aluminothermic reduction is obtained commodity ferrovanadium.

Технологические операции химического передела крайне чувствительны к составу V-шлака. Эти требования приводят к тому, что шлак получается в виде вязкой, кашеобразной массы, создающей значительные технологические трудности. При этом химический передел ванадийсодержащего шлака весьма затратный и экологически вредный процесс.Chemical redistribution operations are extremely sensitive to the composition of V-slag. These requirements lead to the fact that the slag is obtained in the form of a viscous, porridge-like mass, which creates significant technological difficulties. The chemical redistribution of vanadium-containing slag is a very costly and environmentally harmful process.

Известен способ производства ванадийсодержащего шлака в ковше на вибростенде, [1]. Ковш емкостью 77-80 т заполняют ванадийсодержащим чугуном, имеющим в среднем 1,22% V.A known method of production of vanadium-containing slag in a bucket on a vibrating stand, [1]. A bucket with a capacity of 77-80 tons is filled with vanadium-containing cast iron, having an average of 1.22% V.

Ванадий в чугуне окисляют газообразным кислородом. Во время продувки с целью снижения и/или регулирования температуры процесса добавляют прокатную окалину и антрацит, не допуская повышения температуры выше 1400°C. Антрацит добавляют в количестве 3000 кг для компенсации потерь приблизительно 2% углерода при его окислении. Для улучшения усреднения температуры и химического состава по объему чугуна ковш подвергается виброколебаниям на специальном стенде. В конце процесса полупродукт отправляют на переработку в конвертере, а получаемый густой по консистенции шлак из ковша «вываливают» в шлаковню (переворачивая ковш вверх дном) и отправляют на дробление и отмагничивание от металлических включений. Произведенный шлак экспортируется. Типичный состав получаемого ванадиевого шлака следующий, %:Vanadium in cast iron is oxidized with gaseous oxygen. During purging, rolling mill scale and anthracite are added to reduce and / or control the process temperature, preventing the temperature from rising above 1400 ° C. Anthracite is added in an amount of 3000 kg to compensate for the loss of approximately 2% of carbon during its oxidation. To improve the averaging of temperature and chemical composition over the volume of cast iron, the bucket is subjected to vibration at a special stand. At the end of the process, the intermediate product is sent for processing in the converter, and the slag obtained by the thick consistency from the ladle is “dumped” into the slag (turning the ladle upside down) and sent for crushing and magnetization from metal inclusions. The produced slag is exported. A typical composition of the resulting vanadium slag is as follows,%:

Figure 00000001
Figure 00000001

Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:

- высокозатратный трехступенчатый процесс, включающий получение V-содержащего передельного чугуна сложным двухступенчатым внедоменным процессом, с последующей деванадацией этого чугуна в ковше на вибростенде для получения ванадиевого шлака;- a high-cost three-stage process, which includes the production of V-containing pig iron by a complex two-stage introduced process, followed by devanadization of this cast iron in a ladle on a vibrating stand to produce vanadium slag;

- высокая вязкость получаемого шлака;- high viscosity of the resulting slag;

- относительно невысокое содержание пентаоксида ванадия в шлаке;- a relatively low content of vanadium pentoxide in the slag;

- безвозвратные потери ванадия со шлаками плавильных печей, содержащими 0,9% V2O5.- irretrievable loss of vanadium with slag from smelters containing 0.9% V 2 O 5 .

Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ производства ванадийсодержащего шлака при конвертерном переделе ванадиевого низкокремнистого чугуна на НТМК, получаемого при переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд [2], заключающийся в том, что ванадиевый низкокремнистый чугун заливают в конвертер емкостью 165 т, затем в конвертер для охлаждения и регулировки окисленности конечного шлака присаживают окислитель-охладитель - прокатную окалину в количестве 70-80 кг/т чугуна. После этого опускают до 1-2 м над уровнем металла водоохлаждаемую фурму и чугун продувают техническим кислородом с расходом 300-400 м3/мин (10-14 м3/т чугуна) в течение 7-9 мин. Продувка чугуна кислородом сопровождается окислением элементов V, Si, Ti, Mn, Fe практически с одинаковой скоростью и очень быстрым ростом температуры.The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed method is a method for the production of vanadium-containing slag during converter conversion of vanadium low-silicon cast iron to NTMK, obtained by processing vanadium-containing titanomagnetite ores [2], namely, that vanadium low-silicon cast iron converter 165 is cast into cast iron then an oxidizing agent-cooler — mill scale in the amount of 70-80 kg / ton of pig iron is planted in the converter for cooling and adjusting the oxidation of the final slag. After that, a water-cooled lance is lowered to 1-2 m above the metal level and the cast iron is blown with technical oxygen with a flow rate of 300-400 m 3 / min (10-14 m 3 / t of cast iron) for 7-9 minutes. Purging of cast iron with oxygen is accompanied by the oxidation of elements V, Si, Ti, Mn, Fe with almost the same speed and a very rapid increase in temperature.

Процесс деванадации чугуна ведут в интервале от 1230-1260 до 1340-1420°C с оптимумом 1360-1380°C, с продувкой кислородом, как правило, в течение 7-8 мин; после снижения [С] до 3,5-3,8% и [V] менее 0,04-0,06% кислородное дутье отключают и через эту же фурму производят продувку одним аргоном сверху (без погружения в металл) с расходом до 100 м3/мин (100/165=0,6 м3/(т·мин) в течение 1-2 мин. Средний химический состав получаемого товарного ванадиевого шлака по прототипу (производства НТМК) следующий, %:The process of cast iron devanadation is carried out in the range from 1230-1260 to 1340-1420 ° C with an optimum of 1360-1380 ° C, with oxygen purging, as a rule, for 7-8 minutes; after lowering [C] to 3.5-3.8% and [V] less than 0.04-0.06%, the oxygen blast is switched off and through the same lance, one argon is blown from above (without immersion in metal) with a flow rate of up to 100 m 3 / min (100/165 = 0.6 m 3 / (t · min) for 1-2 minutes. The average chemical composition of the resulting commercial vanadium slag according to the prototype (manufactured by NTMK) is as follows,%:

Figure 00000002
Figure 00000002

Шлак полностью удовлетворяет условиям для химической переработки на пентаоксид ванадия высших сортов (ШВд1 и ШВд2 по ТУ 14-11-178-86).Slag fully satisfies the conditions for chemical processing of higher grades of vanadium pentoxide (ШВд1 and ШВд2 according to TU 14-11-178-86).

Недостатки способа:The disadvantages of the method:

- химический состав шлака обусловливает высокую вязкость и относительно низкое содержание пентаоксида ванадия и позволяет использовать его только для химической переработки в пентаоксид ванадия, что сопровождается высокой стоимостью и экологическими проблемами при таком переделе;- the chemical composition of the slag determines the high viscosity and relatively low content of vanadium pentoxide and allows it to be used only for chemical processing into vanadium pentoxide, which is accompanied by a high cost and environmental problems during such a redistribution;

- относительно низкое содержание пентаоксида ванадия в получаемом шлаке (по прототипу) в сочетании с высоким содержанием оксидов железа и высокой вязкостью не позволяют получать из него напрямую товарный феррованадий.- the relatively low content of vanadium pentoxide in the resulting slag (according to the prototype) in combination with a high content of iron oxides and high viscosity do not allow to obtain commercial ferrovanadium directly from it.

Так из шлака состава НТМК (состав см. выше) был получен металл содержащий, %, [3]:So from the slag composition NTMK (composition see above) was obtained metal containing,%, [3]:

Figure 00000003
Figure 00000003

В то время как по ГОСТ 27130-94 химический состав товарного, наиболее бедного, феррованадия ФВд40У0,5-1 должен отвечать нижеследующему, %:While in accordance with GOST 27130-94 the chemical composition of the commodity, the poorest, ferrovanadium FVd40U0.5-1 must meet the following,%:

Figure 00000004
Figure 00000004

Ванадиевый шлак является ключевым продуктом ванадиевого передела, в котором ванадий находится в концентрированном виде.Vanadium slag is a key product of vanadium redistribution, in which vanadium is in concentrated form.

Стоимость ванадия в шлаке значительно ниже (на 25-30%), чем в пентаоксиде и феррованадии.The cost of vanadium in slag is much lower (25-30%) than in pentoxide and ferrovanadium.

Изобретение направлено на получение V-шлака, позволяющего производить из него напрямую товарный феррованадий (типа ФВд40У0,5-ФВд40У1).The invention is directed to the production of V-slag, which makes it possible to directly produce commercial ferrovanadium (of the type ФВд40У0,5-ФВд40У1).

Указанная задача решается тем, что в способе производства ванадийсодержащего шлака при деванадации низкокремнистого чугуна, включающего заливку чугуна в сталеплавильный агрегат, нагрев плавки в заданном интервале, присадку окалины, окисление примесей чугуна и формирование V-содержащего шлака, перемешивание аргоном, раздельный выпуск металла (полупродукта) и V-шлака, согласно изобретению деванадацию низкокремнистого чугуна производят в дуговой печи с нагревом и регулированием температуры процесса электрическими дугами, непрерывном глубинным перемешивании плавки продувкой аргоном (через дно или через погружные фурмы) с удельной интенсивностью 0,01-0,03 м3/(т·мин), постепенную порционную присадку окалины в количестве 4-8% от массы чугуна (металла) и соды в количестве 7-10% от массы шлака, обеспечивающих в течение периода окисления элементов чугун в шлаке содержание FeO 10-17% и соотношение (Na2O)/(V2O5) в пределах 0,3-0,5; процесс деванадации заканчивают при отношении в шлаке V/Fe=1,3-2,3 и температуре от 1421 до 1470°C; при температуре 1421 до 1470°C в объем шлака вводят углерод в мелкокусковом или порошковом виде (кокс, графит и др.) до получения в шлаке отношения V/Fe в пределах 1,3-2,3, после чего процесс деванадации чугуна заканчивают (выключают ток).This problem is solved by the fact that in the method of producing vanadium-containing slag during the devanization of low-silicon cast iron, which includes casting iron into a steelmaking unit, heating the smelter in a given interval, doping, oxidizing impurities of cast iron and the formation of V-containing slag, mixing with argon, separate release of metal (semi-product ) and V-slag, according to the invention, the devanization of low-silicon cast iron is carried out in an arc furnace with heating and temperature control of the process by electric arcs, continuous g Ubin stirring melting purging with argon (through the bottom or through submerged tuyeres) having a specific intensity of 0.01-0.03 m 3 / (min · m), a gradual scale unit dose additive in an amount of 4-8% by weight of iron (metal) and soda in the amount of 7-10% by weight of the slag, providing during the oxidation period of the pig iron elements in the slag the content of FeO 10-17% and the ratio (Na 2 O) / (V 2 O 5 ) in the range of 0.3-0.5; the devanadation process is completed when the ratio in the slag V / Fe = 1.3-2.3 and a temperature of from 1421 to 1470 ° C; at a temperature of 1421 to 1470 ° C, carbon is introduced into the slag volume in small-sized or powder form (coke, graphite, etc.) until the V / Fe ratio in the range of 1.3-2.3 is obtained in the slag, after which the process of pig iron devanation is completed ( turn off the current).

Ввод тепловой энергии электрическими дугами позволяет полностью реализовать эндотермические процессы окисления элементов чугуна только оксидами железа (FeO и Fe2O3) формирующейся шлаковой фазы. В этом случае, в отличие от окисления элементов чугуна газообразным кислородом, рис. 1, преимущественное развитие получает процесс окисления ванадия оксидами железа шлаковой фазы (отрицательное значение энергии Гиббса в этом случае больше для реакции окисления ванадия, рис. 2, и обеспечивается увеличенное содержание оксидов ванадия в шлаке за счет меньшего разбавления поступающими оксидами Si, Ti, Mn).The input of thermal energy by electric arcs makes it possible to fully realize the endothermic processes of oxidation of iron elements only by iron oxides (FeO and Fe 2 O 3 ) of the forming slag phase. In this case, in contrast to the oxidation of iron elements by gaseous oxygen, Fig. 1, the process of vanadium oxidation by iron oxides of the slag phase takes precedence (the negative Gibbs energy in this case is greater for the vanadium oxidation reaction, Fig. 2, and an increased content of vanadium oxides in the slag is ensured due to less dilution by incoming Si, Ti, Mn oxides) .

Процесс контролируется массопереносом в шлаковой фазе. Поэтому необходимо перемешивание и металла и шлака в процессе деванадации от начала и до конца. При этом глубинная продувка обеспечивает большую энергию перемешивания, в сравнении с поверхностной, при равных расходах газа или позволяет уменьшить расход газа при равной энергии перемешивания. При расходе газа меньшем 0,01 м3/(т·мин) энергии перемешивания недостаточно. При расходе большем 0,03 м3/(т·мин) ухудшается стойкость футеровки печи.The process is controlled by mass transfer in the slag phase. Therefore, it is necessary to mix both the metal and the slag in the process of devanation from the beginning to the end. At the same time, deep purging provides greater mixing energy, compared to surface, with equal gas flow rates or allows reducing gas consumption with equal mixing energy. When the gas flow rate is less than 0.01 m 3 / (t · min), the mixing energy is not enough. At a flow rate greater than 0.03 m 3 / (t · min), the resistance of the furnace lining deteriorates.

Управление вводимой энергией электрическими дугами обеспечивает протекание процесса деванадации с жидкотекучими шлаками. При работе электрических дуг температура шлака в среднем на 100°C выше, чем у металла. Это способствует снижению вязкости V-шлака.The control of the energy input by electric arcs ensures the process of devanadation with liquid slag. During the operation of electric arcs, the slag temperature is on average 100 ° C higher than that of metal. This helps to reduce the viscosity of V-slag.

Ввод в V-шлак Na2O в пределах Na2O/V2O5=0,3-0,5 обеспечивает оптимальную технологическую вязкость на уровне около 0,3 Пз. При Na2O/V2O5<0,3 дальнейшее снижение вязкости незначительно; увеличение отношения Na2O/V2O5>0,5 получают шлаки излишне жидкие, снижающие стойкость футеровки печи.The introduction of Na 2 O into the V-slag within the range of Na 2 O / V 2 O 5 = 0.3-0.5 provides an optimal technological viscosity of about 0.3 Pz. When Na 2 O / V 2 O 5 <0.3, a further decrease in viscosity is insignificant; an increase in the ratio of Na 2 O / V 2 O 5 > 0.5 produces excessively liquid slags that reduce the durability of the furnace lining.

Прямые измерения вязкости ванадийсодержащих шлаков показывают, что присадки соды (Na2CO3) существенно снижают их вязкость при температуре выше 1420°C. Выше температуры 1470°C снижение вязкости менее заметно и получение излишне жидких шлаков также нежелательно.Direct measurements of the viscosity of vanadium-containing slags show that soda additives (Na 2 CO 3 ) significantly reduce their viscosity at temperatures above 1420 ° C. Above 1470 ° C, a decrease in viscosity is less noticeable and the production of excessively liquid slags is also undesirable.

Повышение температуры при производстве товарного V-шлака до 1421-1470°C целесообразнее в конце процесса. Это способствует увеличению содержания в шлаке (V2O5) за счет улучшения массообмена между чугуном и шлаком, обеспечивающего высокое среднее значение Lv=~270-300. Повышается коэффициент извлечения ванадия до 98%. В это время целесообразны присадки углерода в шлак, в результате которых происходит селективное восстановление оксидов железа в шлаке и появляется возможность оперативного влияния на получение требуемых содержаний оксидов ванадия и железа в шлаке. При этом увеличивается соотношение в нем V/Fe. Присадки углерода производить желательно до получения в шлаке соотношений V/Fe в пределах от 1,3 до 2,3 (см. ниже рис. 3). Выход за указанные пределы соотношения приводит к снижению в шлаке содержаний V2O5.The temperature increase in the production of commercial V-slag to 1421-1470 ° C is more appropriate at the end of the process. This contributes to an increase in the content in the slag (V 2 O 5 ) due to improved mass transfer between cast iron and slag, providing a high average value Lv = ~ 270-300. The vanadium recovery ratio is increased to 98%. At this time, it is advisable to add carbon to the slag, as a result of which there is a selective reduction of iron oxides in the slag and it becomes possible to promptly influence the production of the required contents of vanadium and iron oxides in the slag. In this case, the ratio of V / Fe in it increases. It is desirable to produce carbon additives until V / Fe ratios in the range of 1.3 to 2.3 are obtained in the slag (see Fig. 3 below). Exceeding the specified limits of the ratio leads to a decrease in the content of V 2 O 5 in the slag.

Для протекания процесса деванадации фактическое содержание ванадия в металле должно быть выше равновесного [Vp]. Нами определены значения [V]p в чугуне в зависимости от температуры и состава V-шлаков, табл. 1.For the process of devanation to proceed, the actual content of vanadium in the metal should be higher than the equilibrium [Vp]. We determined the values of [V] p in cast iron, depending on the temperature and composition of V-slags, table. one.

Видно, что при увеличении температуры процесса 1470°C, содержания в шлаке (V2O5) и снижении активности (FeO), равновесное со шлаком содержание ванадия в чугуне [V]p возрастает до 530·10-4% (0,053%). Для протекания процесса деванадации необходимо [V]ф≥[V]p. Принимаем наиболее часто получаемое фактическое значение [V]ф=600·10-4%>530·10-4%. Фактический коэффициент распределения ванадия между металлом и шлаком при оптимальной деванадации чугуна известен в пределах Lv=(V)/[V]=248-313, [2]; 270, [4]. С учетом этого содержание ванадия в шлаке (V) должно быть в пределах (V)=Lv·[%V]ф=(248·0,06-313·0,06)=14,9-18,8%, что соответствует содержанию в шлаке 27-32% V2O5.It can be seen that with an increase in the process temperature of 1470 ° C, content in the slag (V 2 O 5 ) and a decrease in activity (FeO), the vanadium content in the cast iron [V] p equilibrium with the slag increases to 530 · 10 -4 % (0.053%) . For the process of devanation to occur, it is necessary [V] f≥ [V] p. We take the most often obtained actual value [V] f = 600 · 10 -4 %> 530 · 10 -4 %. The actual distribution coefficient of vanadium between the metal and slag at optimal cast iron devanadation is known in the range Lv = (V) / [V] = 248-313, [2]; 270, [4]. With this in mind, the content of vanadium in the slag (V) should be in the range (V) = Lv · [% V] f = (248 · 0.06–313 · 0.06) = 14.9–18.8%, which corresponds to the content in the slag of 27-32% V 2 O 5 .

Опытным путем установлено, рис. 3, что содержание в шлаке 27-32% V2O5 достигается при отношении (V)/(Fe) в интервале 1,3-2,3 (рис. 3).Empirically established, Fig. 3, that the content in the slag of 27-32% V 2 O 5 is achieved when the ratio (V) / (Fe) in the range of 1.3-2.3 (Fig. 3).

Опытным путем также установлено, что при использовании шлака с (V2O5) меньше 27% получение феррованадия напрямую с требуемым по стандарту содержанием ванадия (35-48%) даже алюминотермическим процессом в электропечи не удается. Более 32% (V2O5) в шлаке не достигается при деванадации V-содержащих чугунов.It was also experimentally established that when using slag with (V 2 O 5 ) less than 27%, the production of ferrovanadium directly with the vanadium content required by the standard (35-48%) does not work even with the aluminothermic process in an electric furnace. More than 32% (V 2 O 5 ) in the slag is not achieved with the devaluation of V-containing cast irons.

Ввод окалины менее 4% не обеспечивает в процессе деванадации чугуна содержания (FeO)≥10% и окисления такого количества ванадия, которое обеспечивает необходимое соотношение в шлаке Na2O/V2O5 (с учетом значительного расхода окалины и на происходящее окисление углерода). Увеличение количества окалины более 8% от массы металла (чугуна) приводит к чрезмерному содержанию оксидов железа в шлаке (FeO)>15% и к снижению соотношения Na2O/V2O5.Entering scale of less than 4% does not provide a content of (FeO) ≥10% and oxidation of vanadium in the process of cast iron devandation, which provides the necessary ratio of Na 2 O / V 2 O 5 in the slag (taking into account the significant consumption of scale and the oxidation of carbon) . An increase in the amount of scale more than 8% by weight of the metal (cast iron) leads to an excessive content of iron oxides in the slag (FeO)> 15% and to a decrease in the ratio of Na 2 O / V 2 O 5 .

Процесс окисления ванадия по прототипу сопровождается образованием тугоплавких (с tплавл до 1750°C) термодинамически устойчивых ванадийсодержащих шпинелидов [2, с. 113].The process of vanadium oxidation according to the prototype is accompanied by the formation of refractory (from tmelt to 1750 ° C) thermodynamically stable vanadium-containing spinelids [2, p. 113].

Проведенный авторами рентгенофазовый анализ получаемого по предлагаемому способу шлака показал, что ввод в шлак Na2O (на практике в виде кальцинированной соды Na2CO3) с обеспечением соотношения в шлаке Na2O/V2O5 в заданном интервале содержаний и пониженной в шлаке активности (FeO) приводит к образованию шпинели без участия ванадия. Ванадий связывается в соединения типа magnesiopascolite состава Ca2Mg(V10O28) термодинамически легче восстановимого по ванадию (что существенно важно при использовании шлаков для получения напрямую феррованадия металлотермическим способом). Изменению фазового состава шлака в этом направлении способствует и проведенный дополнительный ввод в его состав глинозема (Al2O3) до 7-15%.The x-ray phase analysis of the slag obtained by the proposed method showed that the introduction of Na 2 O into the slag (in practice in the form of soda ash Na 2 CO 3 ), ensuring the ratio of Na 2 O / V 2 O 5 in the slag in a given range of contents and reduced in activity slag (FeO) leads to the formation of spinel without the participation of vanadium. Vanadium binds to compounds of magnesiopascolite type with the composition Ca 2 Mg (V 10 O 28 ) that are thermodynamically lighter than vanadium reducible (which is essential when using slags to directly produce ferrovanadium by the metallothermic method). A change in the phase composition of the slag in this direction is also facilitated by an additional input of alumina (Al 2 O 3 ) to its composition up to 7-15%.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Пример 1Example 1

V-содержащий чугун при температуре 1250-1270°C заливают в дуговую сталеплавильную печь. Для облегчения и стабилизации зажигания дуги в начале присаживают небольшое количество окалины (можно вместе с окисленными окатышами). Включают ток и начинают перемешивание плавки аргоном (или азотом) с интенсивностью 0,01 м3 (т·мин) непрерывно до самого выпуска; регулируют температуру плавки вводимой электрической мощностью, постепенно повышают ее в конце плавки до 1421-1450°C; по ходу процесса периодически (с интервалами по 5-10 мин) выполняют экспресс-анализ проб шлака на FeO, Na2O и V2O5 и по их результатам порционно постепенно с помощью системы хранения, дозирования и автоматической подачи материалов по расчету присаживают окалину в количестве 8% от массы металла и соду в количестве 10% от массы шлака, поддерживают в шлаке соотношение Na2O к образующемуся V2O5 равным 0,3 и содержание (FeO) 10-13%; при температуре в интервале 1421-1450°C в объем шлака вводят углерод в виде мелкокускового или порошкообразного углерода (кокса, графита и т.п.) порционно до увеличения в шлаке (V)/(Fe)=1,3-1,7; при достижении в шлаке отношения (V)/(Fe)=1,3-1,7 плавку заканчивают (выключают ток). Шлак из печи выпускают (или скачивают) в специальную шлаковню. Металл выпускают отдельно в ковш для дальнейшего передела в сталь.V-containing cast iron at a temperature of 1250-1270 ° C is poured into an arc steel furnace. To facilitate and stabilize the ignition of the arc, a small amount of scale is planted at the beginning (it is possible together with oxidized pellets). Turn on the current and begin mixing the smelting with argon (or nitrogen) with an intensity of 0.01 m 3 (t · min) continuously until the release; regulate the melting temperature by the introduced electric power, gradually increase it at the end of the melting to 1421-1450 ° C; during the process, periodically (at intervals of 5-10 minutes), an express analysis of slag samples is performed on FeO, Na 2 O and V 2 O 5 and, according to their results, gradually descaled using a system of storage, batching and automatic feeding of materials according to calculation in an amount of 8% by weight of metal and soda in an amount of 10% by weight of slag, the ratio of Na 2 O to the resulting V 2 O 5 in the slag is maintained at 0.3 and the (FeO) content of 10-13%; at a temperature in the range of 1421-1450 ° C, carbon is introduced into the slag volume in the form of fine-lumped or powdery carbon (coke, graphite, etc.) in portions until the slag increases (V) / (Fe) = 1.3-1.7 ; when the ratio (V) / (Fe) = 1.3-1.7 is reached in the slag, the melting is completed (the current is turned off). Slag from the furnace is released (or downloaded) into a special slag. Metal is released separately into a bucket for further conversion to steel.

Состав получаемого шлака, %:The composition of the resulting slag,%:

Figure 00000005
Figure 00000005

Пример 2Example 2

Выполняют также, как и в примере 1, но со следующими особенностями: перемешивание аргоном ведут с интенсивностью 0,03 м3/(т·мин), температуру плавки повышают электрическими дугами до 1421-1470°C, по результатам анализа шлака порционно-постепенно присаживают окалину в суммарном количестве 4% от массы металла и Na2CO3 в количестве, обеспечивающем в шлаке соотношение Na2O к образующемуся V2O5, равное 0,5; при необходимости для повышения в шлаке отношения V/Fe в интервале 1421-1470°C в него вводят постепенно порционно углерод (например, через сводовое отверстие в своде электропечи (с помощью автоматизированной системы дозированных присадок материалов) до достижения отношения в шлаке V/Fe=2,3; при достижении отношения V/Fe=2,3 плавку заканчивают (выключают ток). Шлак и металл выпускают раздельно.Perform as well as in example 1, but with the following features: mixing with argon is carried out with an intensity of 0.03 m 3 / (t · min), the melting temperature is increased by electric arcs to 1421-1470 ° C, according to the results of slag analysis, gradually slag is planted in a total amount of 4% by weight of the metal and Na 2 CO 3 in an amount providing a ratio of Na 2 O to the resulting V 2 O 5 in slag equal to 0.5; if necessary, to increase the V / Fe ratio in the slag in the range of 1421-1470 ° C, carbon is gradually added portionwise into it (for example, through the arch hole in the furnace arch (using an automated system of metered additives of materials) until the ratio in the slag V / Fe = 2.3; when the ratio V / Fe = 2.3 is reached, the smelting is completed (the current is turned off). Slag and metal are released separately.

Состав получаемого шлака, %:The composition of the resulting slag,%:

Figure 00000006
Figure 00000006

Полученные по предлагаемому способу V-содержащие шлаки использованы напрямую для производства феррованадия. Для сравнения были использованы шлаки различного состава, табл. 2.Obtained by the proposed method, V-containing slag is used directly for the production of ferrovanadium. For comparison, slags of various compositions were used, table. 2.

Результаты использования шлаков известного и предлагаемого способов напрямую для производства товарного феррованадия (методом металлотермического восстановления в электропечи) приведены в табл. 3.The results of using slags of the known and proposed methods directly for the production of commercial ferrovanadium (by the method of metallothermal reduction in an electric furnace) are given in table. 3.

Видно, что в V-сплаве с применением шлака, полученного по предлагаемому способу (шлак №3), содержание ванадия в 1,5-2 раза выше и соответствует требованиям на товарный феррованадий ([V]=35-48%).It is seen that in the V-alloy using slag obtained by the proposed method (slag No. 3), the content of vanadium is 1.5-2 times higher and meets the requirements for commercial ferrovanadium ([V] = 35-48%).

Технология производства феррованадия металлотермическим способом в электропечи предусматривает после стадии восстановления ванадия из V-шлака последующее окисление [Si], [Mn] и [Al] в той же электропечи V-шлаком, поученным по предлагаемому способу (присадкой его на поверхность металла после скачивания восстановленного шлака). Поэтому во всех плавках был получен феррованадий с содержанием в пределах требований стандарта не только [V], но и [% Si], [% Mn] и [Al].The technology for the production of ferrovanadium by the metallothermic method in an electric furnace provides, after the stage of reduction of vanadium from V-slag, the subsequent oxidation of [Si], [Mn] and [Al] in the same electric furnace with V-slag, learned by the proposed method (adding it to the metal surface after downloading the reduced slag). Therefore, ferrovanadium was obtained in all melts with contents not only [V], but also [% Si], [% Mn] and [Al] within the requirements of the standard.

Источники информации:Information sources:

1. Rohrmann J.S. Afr. Inst. Metall. V.85, №5, 1985, S. 141-150.1. Rohrmann J.S. Afr. Inst. Metall. V. 85, No. 5, 1985, S. 141-150.

2. Смирнов Л.А., Дерябин Ю.А., Носов С.К. и др. Конвертерный передел ванадиевого чугуна. - Екатеринбург: Среднеуральское книжное издательство, 2000, с. 165-176.2. Smirnov L.A., Deryabin Yu.A., Nosov S.K. and other Converter redistribution of vanadium cast iron. - Yekaterinburg: Sredneuralskoe Book Publishing House, 2000, p. 165-176.

3. Серегин А.Н. ж. Проблемы черной металлургии и материаловедения, 2010, №2, с. 1-9.3. Seregin A.N. g. Problems of ferrous metallurgy and materials science, 2010, No. 2, p. 1-9.

4. Серегин А.Н., Мазуров Е.Ф., Зайцев А.И. ж. Проблемы черной металлургии и материаловедения, 2009, №3, с. 33-38.4. Seregin A.N., Mazurov E.F., Zaitsev A.I. g. Problems of ferrous metallurgy and materials science, 2009, No. 3, p. 33-38.

Figure 00000007
Figure 00000007

Claims (2)

1. Способ производства ванадиевого шлака, пригодного для получения из него напрямую товарного феррованадия, включающий заливку ванадиевого низкокремнистого чугуна в сталеплавильный агрегат, присадку окислителей окалины, агломерата и др., формирование окислительного шлака и деванадацию чугуна в заданном температурном интервале, перемешивание вдуванием аргона, раздельный выпуск металла (полупродукта) и V-содержащего шлака, отличающийся тем, что деванадацию низкокремнистого чугуна производят в дуговой печи с нагревом и регулированием температуры процесса электрическими дугами, производят непрерывное глубинное перемешивание плавки продувкой газами (аргоном, азотом через дно или через погружные фурмы) с удельной интенсивностью 0,01-0,03 м3/(мин·т), производят постепенную порционную присадку окалины в количестве 4-8% от массы чугуна (металла) и соды в количестве 7-10% от массы шлака, в течение периода окисления элементов чугуна поддерживают в шлаке 10-15% FeO и соотношение (Na2O)/(V2O5) в пределах 0,3-0,5; при достижении в шлаке отношения V/Fe=1,3-2,3 и температуре в интервале 1421-1470°C процесс деванадации чугуна заканчивают (выключают ток).1. A method for the production of vanadium slag suitable for directly producing commercial ferrovanadium from it, including pouring vanadium low-silicon cast iron into a steelmaking unit, additive oxidizing agents of scale, sinter, etc., the formation of oxidative slag and devanadation of cast iron in a given temperature range, stirring by blowing argon the release of metal (intermediate) and V-containing slag, characterized in that the devanization of low-silicon cast iron is carried out in an arc furnace with heating and regulation of t mperatury process arcs produce continuous stirring deep purge gases melting (argon, nitrogen through the bottom or through submerged tuyeres) having a specific intensity of 0.01-0.03 m 3 / (min • t), the additive produces a gradual scale unit dose in an amount of 4 -8% by weight of cast iron (metal) and soda in an amount of 7-10% by weight of slag; during the period of oxidation of the elements of cast iron, 10-15% FeO and the ratio (Na 2 O) / (V 2 O 5 ) in the range of 0.3-0.5; when the ratio V / Fe = 1.3-2.3 and a temperature in the range of 1421-1470 ° C is reached in the slag, the process of cast iron devanadation is completed (the current is turned off). 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при температуре в интервале от 1421 до 1470°C в объем шлака вводят углерод в мелкокусковом или порошковом виде (кокс, графит) до получения в шлаке отношения V/Fe в пределах 1,3-2,3. 2. The method according to p. 1, characterized in that at a temperature in the range from 1421 to 1470 ° C, carbon is introduced into the slag volume in small or powder form (coke, graphite) until a V / Fe ratio of 1.3 is obtained in the slag -2.3.
RU2014143537/02A 2014-10-29 2014-10-29 Method for production of vanadium-bearing slag suitable for producing directly commercial ferrovanadium therefrom RU2588926C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014143537/02A RU2588926C2 (en) 2014-10-29 2014-10-29 Method for production of vanadium-bearing slag suitable for producing directly commercial ferrovanadium therefrom

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014143537/02A RU2588926C2 (en) 2014-10-29 2014-10-29 Method for production of vanadium-bearing slag suitable for producing directly commercial ferrovanadium therefrom

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014143537A RU2014143537A (en) 2016-05-20
RU2588926C2 true RU2588926C2 (en) 2016-07-10

Family

ID=56011869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014143537/02A RU2588926C2 (en) 2014-10-29 2014-10-29 Method for production of vanadium-bearing slag suitable for producing directly commercial ferrovanadium therefrom

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2588926C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4139371A (en) * 1974-06-27 1979-02-13 Outokumpu Oy Process and device for suspension smelting of finely divided oxide and/or sulfide ores and concentrates, especially copper and/or nickel concentrates rich in iron
US4252560A (en) * 1978-11-21 1981-02-24 Vanjukov Andrei V Pyrometallurgical method for processing heavy nonferrous metal raw materials
SU1381187A1 (en) * 1986-07-09 1988-03-15 Научно-производственное объединение "Тулачермет" Method of concentrating vanadium slurry
SU1684350A1 (en) * 1989-10-05 1991-10-15 Научно-производственное объединение "Тулачермет" Method of enriching vanadium slag

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4139371A (en) * 1974-06-27 1979-02-13 Outokumpu Oy Process and device for suspension smelting of finely divided oxide and/or sulfide ores and concentrates, especially copper and/or nickel concentrates rich in iron
US4252560A (en) * 1978-11-21 1981-02-24 Vanjukov Andrei V Pyrometallurgical method for processing heavy nonferrous metal raw materials
SU1381187A1 (en) * 1986-07-09 1988-03-15 Научно-производственное объединение "Тулачермет" Method of concentrating vanadium slurry
SU1684350A1 (en) * 1989-10-05 1991-10-15 Научно-производственное объединение "Тулачермет" Method of enriching vanadium slag

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014143537A (en) 2016-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5408369B2 (en) Hot metal pretreatment method
WO2014112432A1 (en) Converter steelmaking process
Eric Production of ferroalloys
JP6164151B2 (en) Method for refining molten iron using a converter-type refining furnace
JP5236926B2 (en) Manufacturing method of molten steel
JP2010265485A (en) Method for operating arc-furnace
JP5408379B2 (en) Hot metal pretreatment method
US3323907A (en) Production of chromium steels
WO2020228240A1 (en) Method for smelting high-quality steel using zinc-containing scrap steel
RU2588926C2 (en) Method for production of vanadium-bearing slag suitable for producing directly commercial ferrovanadium therefrom
KR20030010604A (en) Ferroalloy Production
Karbowniczek et al. Current situation on the production market of FeMn and FeCr
RU2258084C1 (en) Method of making steel in electric arc furnace
JP5135846B2 (en) Operation method of storage furnace
RU2805114C1 (en) Steel melting method in electric arc furnace
CN113444884B (en) Preparation method of micro-carbon ferrochrome
RU2786105C1 (en) Method for steel smelting in a converter on liquid iron
JP3560637B2 (en) Converter furnace blowing method for stainless steel
CN112981222B (en) Method for improving purity of molten iron in nodular cast iron smelting
RU2404263C1 (en) Method of steel making in arc-type steel-making furnace
RU2131927C1 (en) Method of pyrometallurgical processing of vanadium-containing and iron-ore materials
RU2697129C2 (en) Method of loading charge into arc electric furnace for steel melting
Gasik et al. Metallurgy of Chromium Ferroalloys
RU2190667C1 (en) Blast smelting method
RU2632743C1 (en) Method of smelting steel in electric arc furnace

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181030