本发明涉及到氧化钒的回收和生产。

迄今为止，在钢铁生产的过程中已有若干种用于钒的回收或氧化的方法和工艺。但是，就初始的投资费用和操作费用而论，这些方法和工艺的费用即使不是全部也是大多数显得特别昂贵，而且这些方法和工艺也并非像所说的那样成功。

一种现有的提取钒的方式包括搅动或摇动桶的方法，在该法中桶被安置在使熔融金属搅动或摇动的摇床内，所配置的喷枪（一根或多根）把氧气吹在金属表面上。该桶被制作成这样一种形状和结构，即提供一种象运动着的内部波纹，从而使刚产生的金属容易和顶吹的氧气接触。由于需要用大型起重设备来装卸充满熔融金属的桶，所以这一系统的投资费用是昂贵的。

为使桶有效地摇动还需要一座搅动台或摇动台，该台是一种大型工程部件，根据需要它必须经受得住为把搅拌运动传给熔融金属所需的巨大压力。

所有上述这些需要的条件，从投资和操作观点来考虑涉及到相当大的费用。

另一种现有技术的方法是使用水冷却的铜喷枪露出在桶表面的正下方，该法依靠由外部感应线圈产生的金属的感应搅拌，从而使刚产生的金属循环进入由喷枪供给的氧区。

此外，人们认为：上述这种方法耗费昂贵，其费用中也包括了在紧靠着或者贴邻着所述感应线圈区域内的桶边要用非磁性不锈钢所需的费用。人们还认为：所需一是尺寸的感应线圈的耗费也非常昂贵。

根据本发明的一个部分它提供了一种从熔融金属中回收氧化钒的方法，该方法为通过至少一根细长的喷枪把氧气和至少一种冷却气体或屏蔽气通入所述的熔融金属内。

根据本发明的另一个部分它提供了一种从熔融金属中回收氧化钒的装置，该装置包括了至少一根延伸到所述的熔融金属内的细长的喷枪，所述的喷枪配置有至少一个延伸到其内的细长的枪膛。本发明的方法和装置上所配置的设备最低限度能使氧气和至少一种冷却气体或屏蔽气经过所述的喷枪进入所述的熔融金属内。

以下仅仅通过实施例，并参阅图例对本发明加以说明之，其中：

图1是根据本发明的一种方式的一座钒回收装置的截面图。

迄今为止，人们已在应用许多种从含钒的铁水中生产富钒渣的方法和装置。

迄今为止用现有技术所设计的方法均具有一个或多个缺点，诸如投资费用高，操作费用高，反应速度缓慢等，此外，现有技术的装置比较复杂，而且难于控制。

本发明公开了一种把氧气通入含钒铁水内的方法和装置，其目的是形成氧化钒并且以维持合适的过程控制的这样一种方式来搅动和搅拌铁水。

本发明使用一根或多根用合适材料制作的细长的喷枪，该喷枪能使氧气连同至少一种冷却气体、屏蔽气或类似物质一起通过其内，它起着冷却反应区和维持过程控制的作用，同时使得所形成的反应气体能够搅拌和搅动铁水，从而使刚产生的富钒铁能进入反应区;并使所形成的氧化钒渣浮到表面上。

喷枪可降低或升高，从而进入或脱离含钒的铁水容器，以这种方式制作的喷枪可进一步获得附加的过程控制，以及在容器内产生循环 或旋转（搅拌）运动或施加力矩。为了达到这个目的，可在合适的机身内适当地安装喷枪（一根或多根），喷枪附着在或连接到驱动装置上，以此来减少和增加力矩，以及/或者施加或传递循环或搅拌力矩或运动。

为了进一步使铁水内的钒氧化，通过碳的添加或铁水的再碳化，所述的同一系统可实现进一步的过程控制，从而使铁水的组成令人满意地符合钒的氧化过程或者其后的炼钢过程的需要。当出现碳过量时，凭籍加氧的能力可进一步增强过程控制，从而碳可被氧化而释放出附加的热能，因此确保了在铁水内可达到充分的过热。这样头乐沽耍ɑ蛘咧辽偈墙档阶畹拖薅龋┤魏畏⑸檀佣贾虏克鹗У那阆颍繁Ａ颂云浜蟮牧陡止叹哂凶愎坏幕芎腿饶堋?

这种方法的操作费用相对较低，在投资费用方面比其它方法相对低廉，并能实现非常有效的过程控制。反应时间较短，又比较简单。可大大降低控制污染的要求（因为这种方法几乎不产生令人讨厌的尘埃或烟雾）。

在本发明中提供了一个桶或容器1，该桶或容器1以下述的方式使用，即为除去其中的残渣最好只需要一种摇动机构或枢轴机构（未表示出来）或机械装置。例如，该桶或容器1可适当安装，使其可绕轴或中心点摇动，从而倾其能除去残渣。上述的桶和容器不过是仅作为举例而已，预计其它形式的容器或桶也可使用。

本发明结合参阅附图中的图1加以说明之，图中只表示出一根喷枪2，这仅作为举例而已，如果需要也可配置许多根这样的喷枪。

参考附图中的图1，熔融金属3置于用耐火材料衬里的桶或容器1内。

喷枪2插入含钒的熔融金属3的表面以下，从而使喷枪2至少有 一部分在所述的熔融金属中露出来，喷枪2的形状特别细长，并且用本文所述的这些耐火材料复盖，本发明也提供了一种合适的用耐火材料衬里的盖或密封件5。

细长的喷枪2由通入其内的至少为一个枪膛或孔道7来构成或配备，而且细长的喷枪2可按任何合适的方式和用任何合适的装置附在或连接着氧气进料8和冷却气体（一种或多种）或屏蔽气进料9上。可用作冷却气体或屏蔽气的气体在本文中通过实施例加以说明之。

在使用时，氧气和冷却气体或屏蔽气经过喷枪2从尾部2a处喷出，或者按照本发明所介绍的方式经过沿着和围绕着喷枪2的许多辅助排气孔15。许多对称的、彼此相隔的辅助排气孔15最好配置在喷枪2的周围，业已发现这样配置可减少喷枪内的振动和荷载。排气孔15分布在喷枪2内，而喷枪的那一部分处在熔融金属的表面以下，业已证实：这样分布的排气孔15至少具有减少（即使不是消除）喷枪（一根或多根）烧毁靠近氧气从喷枪排出的常规出口（如实施例中的2a处）附近的桶底耐火材料的可能性，如果氧气只从靠近桶底1a的喷枪尾部2a处引出，就可能发生上述烧毁现象。

因此，正如本文所指出的人们将意识到在喷枪上配置一个或多个（最好是许多个）排气孔15后会有许多优点。

再参考附图，在氧气和冷却气体通进含钒的熔融金属3内（而在表面4下面）以后，熔融金属3产生搅动和循环，从而使刚产生的富钒铁循环进入靠近喷枪2（一根或多根）的反应区，并使形成的氧化钒渣浮到表面4上，这在附图中表示为氧化钒渣6。

在本发明的一种方式中，喷枪2有内管或中心管或管11以及外管或管10组成，这些管道在喷枪2的枪膛7内基本上是同轴的和同心的。例如，内管11可和氧源相连，从而输送氧气，外管或环形套 管10连接到冷却气体的合适的气源上，从而可输送冷却气体或在氧气周围的屏蔽气。

正如上文中所谈到的，一根或多根喷枪2可降低和/或升高，从而进入和脱离容器或桶1和熔融金属3，喷枪2（一根或多根）也可能有一个用合适的装置（未表示出来）施加的旋转或循环力矩。

氧气经喷枪2进入液态熔融材料3的通气过程使熔融材料3受到搅动和循环运动，并且使刚产生的富钒铁循环进入反应区，以及使所形成的氧化钒渣6浮到表面，然后可用如实施例中使桶旋转或翻倒的这类合适的装置（未表示出）从熔融金属表面除去渣6。

一根或多根喷枪2最好配置一个或多个辅助排气孔15，已发现增加喷枪周围的排气孔的数目（在熔融金属3的表面4的下面），可起到降低每个反应区的氧气的消耗量的作用，并随之降低了反应区温度，从而提高了钒的回收率。

正如前文所述，已证实辅助排气孔15可减少喷枪2之底部，在不同情况下发生的气体反应所产生的振动和荷载。

此外，业已证实：在喷枪2内的排气孔15即使不是消除也至少能减少喷枪（一根或多根）烧毁桶底耐火材料的可能性。喷枪2（一根或多根）的定位使其底部或顶部2a脱离容器或桶底1a并彼此隔开这也是一个很实在的优点。

喷枪2（一个或多个）用合适的支承体或机架被支承在桶或容器1上，并可根据需要进行更换，喷枪易受到极度高的温度和压力，因此喷枪可能需要经常更换。

已使用各种材料来铸造喷枪，例如包括用外筋（twigs）或增强材料加强的不绣钢和中碳钢，上述材料不过是作为举例而已，也可使用其它材料。

业已证实：在整个吹炼过程中通过降低金属温度可提高钒的提取效率。

用作冷却气体或屏蔽气的可以是诸如液化石油气（LPG）、二氧化碳（CO2）、压缩天然气（CNG）和氮气（N2）之类，上述这些气体仅是举例而已，其它已知的和市场上可买得到的气体和屏蔽气可同样适用。

喷枪在熔融金属里露出来的高度随金属的高度而变，例如桶中的金属高度在670-750毫米范围内，则喷枪露出的高度可在480-570毫米范围内。即使在桶内发生严重的湍流，也没有发现这种高度会对钒的提取产生任何显著影响。

在实验过程中指出：在某些情况下，桶上的耐火材料连同紧靠或邻近桶底的喷枪端部或尾部在内有部分损耗，这种损耗在氧气的吹入速率为25标准立方米/小时和喷枪端部离桶底60-90毫米时发生，通常的操作距离是150-200毫米和氧气速率达到37标准立方米/小时，在这种情况下，所述的耐火材料无损失，因此，使喷枪的端部和尾部2a脱离桶的底部而彼此隔开是合乎需要的，从而避免了或至少减少了桶上的耐火材料的损失或损坏。

已指出在本发明的实验过程中发生飞溅，这种飞溅与吹炼速率有关，还指出在飞溅的程度和钒的含量之间存在着相互关系。例如，当钒的含量在0.3%以上时，在桶道上几乎肯定发生飞溅，不过5-10分钟以后，开始发生轻微飞溅，而当钒含量降到0.25-0.3%时，通常也发生轻微飞溅，在后来的吹炼过程中，当钒含量降至0.1%以下时，飞溅进一步增加，已发现在这一阶段有时飞溅特别严重，以至于需要终止吹炼。

业已证实：更多的碳的烧去产生了更大量的一氧化碳气体，从而 导致飞溅的增加。如果认为把钒的含量降至0.1%以下是经济的，则在吹炼后期用较低的吹炼速率会减少飞溅。

不过一般说来，为了提高吹炼效率，在钒含量达到0.05%后才开始进行过量碳的烧去，所以这种飞溅可用作测定什么时候停止吹炼的一种手段和方法。

当使用液化石油气（LPG）作为冷却气体或屏蔽气时，被认为这是产生飞溅的主要因素，其飞溅可能相当严重，以至要用密封盖来使金属保持在桶或容器内。

如果在金属内保持有足够的钒，那末仅仅增加氧气的吹炼速率是不会引起飞溅的任何增加。

在吹炼或工艺过程的开始阶段，随着氧气和冷却气体或屏蔽气通过喷枪（一根或多根），溅沫在桶的边缘上趋向于凝固，从而起着使飞溅封闭其内的作用，但在吹炼后期，封闭处可能“打开”，从而大量金属可能溢出桶边。

根据本发明的方法所形成的渣自由地浮在熔融金属上，此渣可以很容易地从金属中加以回收。在实验中已测定了在某些情况下渣的回收率超过95%。

本发明中所使用的含熔融金属的桶用诸如费拉拨拉斯脱80（Fyreplas 80）之类的合适的耐火材料复盖。作为一个例子，在实验装置的操作过程中，该桶具有930毫米的总高度，所使用的金属的平均高度为700毫米（1300公斤金属），从而还剩下230毫米的有效高度。含金属的桶的直径为700毫米，并具有为直径150毫米的喷枪留有了裕度，这样在吹炼操作过程中金属的表面积达到0.367m2。

有关经过喷枪的氧气的吹炼速率举例如下，作为举例而已。

氧气吹炼速率-操作条件-金属重量1300公斤

-氧气消耗10标准立方米

氧气吹炼    冷却气体    碳的重量百分    钒的重量百分    温度℃

速率    数%    数%

标准m3/时 气体 标准m3起始 最终 起始 最终 起始 最终

/时

10    LPG    0.5    4.72    4.09    0.32    0.09    1335    1276

15    LPG    0.8    4.32    4.15    0.49    0.15    1340    1326

20    CNG    2.0    3.91    3.68    0.40    0.10    1300    1360

25    CNG    2.3    4.16    3.81    0.40    0.10    1320    1337

30    CNG    2.5    4.02    3.70    0.37    0.12    1310    1340

有关屏蔽气的操作条件，所使用的冷却气体或屏蔽气，以及对供选用的液化石油气（LPG）、二氧化碳（CO2）、压缩天然气（CNG）和氮气（N2）所作的说明再举例如下。

屏蔽气-操作条件-金属重量1300公斤

氧气流速20m3/时

吹炼时间30分钟

屏蔽气流速    碳的重量百分数%    钒的重量百分数%    温度℃

气体 标准m3起始 最终 起始 最终 起始 最终

/时

LPG    1.0    4.20    3.71    .30    .07    1325    1321

CO21.0 3.94 3.60 .40 .09 1315 1370

CNG    2.0    3.91    3.68    .40    .10    1300    1360

N22.0 3.93 3.73 .43 .09 1305 1366

以下所示是通过实验，并在一定的操作条件下的特定的氧化速率。

特定的氧化速率-操作条件-金属重量1280公斤

-氧气吹炼20m3/时

-屏蔽氮气1m3/时

-吹炼时间28分钟

C    Mn    Si    V    Ti    温度℃

起始    3.96    .21    .36    .41    .23    1310

最终    3.81    .03    .06    .12    无    1370

氧化速率-C 大致成线性 - 平均4.3×10-3重量%/分

-M 大致成线性 - 平均6.4×10-3重量%/分

-S 大致成线性 - 平均10.0×10-3重量%/分

-V 大致成线性 - 平均10.0×10-3重量%/分

-T    非线性    -    在最初15分钟大致平均

13×10-3重量%/分

喷枪的操作说髯魑倮缦拢?

喷枪说明

中心管面积＝23.41毫米2

外环套管面积＝7.55毫米2

喷枪用直径为40毫米带有外筋（twigs）的机器钢加强管封闭起来，然后用含3%不绣钢（ss）针状体的可浇铸的泼洛塔勃（Purotab）在内径为150毫米的模型内浇铸装置，也可换用内部有可浇铸混合物的预烧套筒。在低量类金属铁的吹炼过程中没有发生喷枪烧损所衬的耐火材料。

所使用的特定的吹炼速率是：

氧气 0.7-2.1×10-2标准m3/分/毫米2

屏蔽气 1.1-6.6×10-3标准m3/分/毫米2

就温度而论，一般认为：降低金属温度可增加钒提取效率V/C的损耗率，举例如下：

操作条件：金属重量    1320公斤

氧气流速 20m3/时

屏蔽气LPG 1m3/时

吹炼时间    30分钟

碳的重量百分数%    钒的重量百分数%    V/C    温度℃

起始    最终    起始    最终    起始    最终

高温    3.92    3.37    .43    .09    0.63    1390    1393

低温    4.58    4.15    .43    .06    0.83    1275    1330

就喷枪而言，已对各种耐火材料进行了试验，并用合适的复盖物和耐火材料使喷枪具有足够的耐热性和强度，这样也将避免耐火材料的烧损或者使其尽可能降低到最小程度。为了有利起见，可使用一个或多个预烧套筒，这已受到了重视。

也可使用经过增强的呈可浇铸状态的合适的耐火材料，把不绣钢针状物加到可浇铸物中，从而提高了所达到的性能。

例如正如上面所提到的，喷枪可以封闭在用外筋（twigs）增强的直径为40毫米的中碳钢增强管内，用含3%不绣钢针状物的可浇铸的泼洛塔勃（Purotab）在内径为150毫米的模型内浇铸装置，正如上述所讨论并例举的，也可使用内部有可浇铸混合物的预浇套筒，这样在低量类金属铁的吹炼过程中喷枪就不会烧毁耐火材料衬里。

在不违背本发明如从属权利要求所规定的范围或精神下，对本发明可进行改进和提高，这应该受到赞赏。