一种降低钒渣中氧化铁含量的方法
阅读：242发布：2020-05-14
专利汇可以提供一种降低钒渣中氧化铁含量的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种降低 钒 渣中 氧 化 铁 含量的方法，所述方法包括：转炉提钒吹炼结束后，向炉内加入添加剂并在保护气氛下进行反应，得到钒渣。通过本发明提供的方法，将钒渣中的氧化铁还原，生成铁单质与一氧化 碳 ，其中铁单质进入半 钢 中， 一氧化碳 随炉气排出。通过采取吹保护气体及拉枪操作，破坏了钒渣在炉内的稳定状态， 加速 了一氧化碳的排出，促进了还原反应的进行。最终达到了降低钒渣中氧化铁含量的目的。，下面是一种降低钒渣中氧化铁含量的方法专利的具体信息内容。
1.一种降低钒渣中氧化铁含量的方法，其特征在于，所述方法包括：转炉提钒吹炼结束后，向炉内加入添加剂并在保护气氛下进行反应，得到钒渣。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂的添加量为2-3kg/吨铁。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述添加剂包括焦末、铝屑、木炭、石油焦、半焦、沥青焦或烟煤中的1种或至少2种的组合。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述添加剂的粒度为1-5mm。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述保护气氛包括氮气和/或氩气。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述反应的时间为60-100s。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述保护气氛通过喷枪提供。
8.如权利要求7任一项所述的方法，其特征在于，所述喷枪在1-1.5m之间往复拉动3-5次。
9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述保护气氛的压力为1-3MPa。
10.如权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：转炉提钒吹炼结束后，向炉内加入添加剂并在保护气氛下进行反应，得到钒渣；其中，所述添加剂的添加量为
2-3kg/吨铁；所述添加剂包括焦末、铝屑、木炭、石油焦、半焦、沥青焦或烟煤中的1种或至少
2种的组合；所述添加剂的粒度为1-5mm；所述保护气氛包括氮气和/或氩气；所述反应的时间为60-100s；所述保护气氛通过喷枪提供；所述喷枪在1-1.5m之间往复拉动3-5次；所述保护气氛的压力为1-3MPa。
一种降低钒渣中氧化铁含量的方法
技术领域
背景技术
[0002] 钒资源是国家乃至世界上的重要稀缺资源，被称为“现代工业的味精”，产能主要分布于中国(44.8％)、南非(20.8％)、俄罗斯(13.8％)、美国(7.6％)、澳大利亚(4.6％)及其它国家(8.4％)钒被广泛应用在钢铁、化工、航空航天和军事工业等领域，90％以上的钒用于钢铁工业，主要应用在优特钢、低合金钢以及部分普碳钢产品。全球钒资源开发利用的特点是以开发钒钦磁铁矿为主，其它资源为辅，从钒钦磁铁矿中生产的钒占总量的85％，储量达到470多亿t。我国钒钦磁铁矿储量达170多亿t，位居世界第三位，主要分布在四川省攀西地区和河北省承德地区。
[0003] 从钒钦磁铁矿中回收钒资源，主要的方法是将钒钦磁铁矿在高炉或电炉中冶炼，经过还原反应得到含钒铁水，接着利用铁水中钒元素的选择性氧化，使钒元素氧化进入炉渣，得到钒含量较高的炉渣，再从炉渣中提取钒。
[0004] 高炉还原法是将钒钦磁铁矿在烧结机中制成烧结矿，然后将烧结矿在高炉中进行还原，得到含钒铁水，采用这种工艺的国家有中国和俄罗斯。电炉还原法是将钒钦磁铁矿还原为金属化球团，然后在电炉内进行冶炼，得到含钒铁水，采用这种方法的国家有新西兰和南非。
[0005] 转炉提钒过程中，在铁水中钒元素被氧化的同时硅、钛、锰、铁及铬等元素也会被氧化，其氧化产物连同冷却剂中的杂质一同组成钒渣。延长供氧时间可降低半钢余钒，提高钒元素回收率，但是在延长供氧时间的同时也增加铁水损失。
[0006] 提钒过程是铁水中铁、钒、碳、硅、锰、钦、磷及硫等元素的氧化反应过程，这些元素的氧化反应进行的速度取决于铁水本身的化学成份、吹炼时的热力学和动力学条件。
[0007] 目前主要有三种从含钒铁水提钒的处理方法：
[0008] (1)钠化渣法：直接把碳酸钠加入到含钒铁水中，使铁水中的钒转化为钒酸钠，同时可以去除铁水中的有害元素S、P。通过这种方法获得的炉渣，可直接用水浸工艺提取V2O5。若所得半钢S、P含量低，可采用少渣法或无渣法炼钢。
[0009] (2)吹炼钒渣法：在转炉或其他容器内吹入空气或氧气，得到含V2O5的钒渣和半钢。该方法是利用V、C选择性氧化原理，冶炼中需最大程度氧化V,同时防止C大量氧化，做到提钒保碳。这种工艺目前是从钒钦磁铁矿提钒的主要方法，与从矿石中直接提钒相比，更为经济。目前世界上66％的钒是使用这种方法生产的。
[0010] (3)含钒钢渣法：将含钒铁水直接吹炼成钢，钒氧化进入钢渣，再从钢渣提取钒。与吹炼钒渣法相比，这种方法省去了吹炼钒渣设备，节省了投资，减少了吹炼钒渣时的铁损，是一种新的提钒方法。
[0011] 转炉提钒法是将含钒铁水兑入转炉内进行吹炼，使钒氧化进入炉渣中，以实现钒与铁的分离。目前，转炉提钒的方式有：顶吹、底吹或复吹等。转炉提钒的关键技术是加入冷却剂以控制熔池温度，实现提钒保碳的目的，同时脱去Si。
[0012] 在转炉中吹炼时，钒被氧化的同时部分碳和其他元素亦被氧化，产生大量的化学热，这造成熔池温度升高。根据铁水中碳、钒选择性氧化可知，熔池温度过高时，碳大量氧化，同时抑制钒的氧化，这将造成半钢中碳含量过低不利于后续炼钢，同时因为钒不能充分氧化使钒回收率降低。常用冷却剂有铁矿石、氧化铁皮、生铁块、废钢、水等。钒渣中含量最高的是铁，约35-40％。降低铁含量是提高钒含量的有效措施。渣中全铁含量取决于供氧强度和氧枪位置。渣中全铁含量下降5％对提高渣中钒含量都有利。
[0013] 我国和俄罗斯的钒生产企业主要采用这种工艺，工艺流程是：钒钦磁铁矿一铁精矿一高炉铁水一转炉提钒一钒渣的生产。转炉提钒法与雾化提钒法相比较具有明显优势:转炉提钒工艺热损失比雾化提钒小；在冶炼过程中需要加入生铁块、冷固球团做冷却剂，对降低生产成本、提高半钢产量有利；转炉提钒周期较雾化提钒短。
[0014] 但目前河钢承钢铁水中钒的含量较低，一般在0.21-0.23％之间。为提高钒元素回收率，提钒过程供氧时间延长，在降低了半钢余钒的同时，钒渣中氧化铁含量也随之增加。
发明内容
[0015] 鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种降低钒渣中氧化铁含量的方法，通过本发明提供的方法，可以显著降低钒渣中氧化铁的含量，进而提高金属收得率。
[0016] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0017] 本发明提供了一种降低钒渣中氧化铁含量的方法，所述方法包括：转炉提钒吹炼结束后，向炉内加入添加剂并在保护气氛下进行反应，得到钒渣。
[0018] 通过本发明提供的方法，将钒渣中的氧化铁还原，生成铁单质与一氧化碳，其中铁单质进入半钢中，一氧化碳随炉气排出。通过采取吹保护气体及拉枪操作，破坏了钒渣在炉内的稳定状态，加速了一氧化碳的排出，促进了还原反应的进行，最终达到了降低钒渣中氧化铁含量的目的。
[0019] 作为本发明优选的技术方案，所述添加剂的添加量为2-3kg/吨铁，例如可以是2kg/吨铁、2.1kg/吨铁、2.2kg/吨铁、2.3kg/吨铁、2.4kg/吨铁、2.5kg/吨铁、2.6kg/吨铁、
2.7kg/吨铁、2.8kg/吨铁、2.9kg/吨铁或3kg/吨铁等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
2.7kg/吨铁、2.8kg/吨铁、2.9kg/吨铁或3kg/吨铁等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0020] 作为本发明优选的技术方案，所述添加剂包括焦末、铝屑、木炭、石油焦、半焦、沥青焦或烟煤中的1种或至少2种的组合，例如可以是焦末和铝屑的组合，铝屑和木炭的组合，木炭和石油焦的组合，石油焦和半焦的组合，半焦和沥青焦的组合，沥青焦和烟煤的组合或烟煤和焦末的组合等，但不限于所列举组合，该范围内其他未列举的组合同样适用。
[0021] 作为本发明优选的技术方案，所述添加剂的粒度为1-5mm，例如可以是1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm、
4mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm或5mm等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
4mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm或5mm等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022] 作为本发明优选的技术方案，所述保护气氛包括氮气和/或氩气。
[0023] 作为本发明优选的技术方案，所述反应的时间为60-100s，例如可以是60s、62s、64s、66s、68s、70s、72s、74s、76s、78s、80s、82s、84s、86s、88s、90s、92s、94s、96s、98s或100s等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024] 作为本发明优选的技术方案，所述保护气氛通过喷枪提供。
[0025] 作为本发明优选的技术方案，所述喷枪在1-1.5m之间往复拉动3-5次。
[0026] 作为本发明优选的技术方案，所述保护气氛的压力为1-3MPa，例如可以是1MPa、1.2MPa、1.4MPa、1.6MPa、1.8MPa、2MPa、2.2MPa、2.4MPa、2.6MPa、2.8MPa或3MPa等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0027] 作为本发明优选的技术方案，所述方法包括：转炉提钒吹炼结束后，向炉内加入添加剂并在保护气氛下进行反应，得到钒渣；其中，所述添加剂的添加量为2-3kg/吨铁；所述添加剂包括焦末、铝屑、木炭、石油焦、半焦、沥青焦或烟煤中的1种或至少2种的组合；所述添加剂的粒度为1-5mm；所述保护气氛包括氮气和/或氩气；所述反应的时间为60-100s；所述保护气氛通过喷枪提供；所述喷枪在1-1.5m之间往复拉动3-5次；所述保护气氛的压力为1-3MPa。
[0028] 与现有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
[0029] 通过本发明提供的方法，将钒渣中的氧化铁还原，生成铁单质与一氧化碳，其中铁单质进入半钢中，一氧化碳随炉气排出。通过采取吹保护气体及拉枪操作，破坏了钒渣在炉内的稳定状态，加速了一氧化碳的排出，促进了还原反应的进行。最终达到了降低钒渣中氧化铁含量的目的，氧化铁含量的降幅最高可达5％。进一步地，通过降低了钒渣中的氧化铁含量，使钒渣品位得到提高，降低了提钒过程中铁元素的损耗。
具体实施方式
[0030] 为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
[0031] 实施例1
[0032] 本实施例提供一种降低钒渣中氧化铁含量的方法，所述方法包括：转炉提钒吹炼结束后，向炉内加入添加剂并在保护气氛下进行反应，得到钒渣；其中，所述添加剂的添加量为2kg/吨铁；所述添加剂为焦末；所述添加剂的粒度为2mm；所述保护气氛为氮气；所述反应的时间为60s；所述保护气氛通过喷枪提供；所述喷枪在1-1.5m之间往复拉动3次；所述保护气氛的压力为1.2MPa。
[0033] 得到的上述钒渣中氧化铁含量为34.15％，钒渣中钒的品位为12.34％。
[0034] 实施例2
[0035] 本实施例提供一种降低钒渣中氧化铁含量的方法，所述方法包括：转炉提钒吹炼结束后，向炉内加入添加剂并在保护气氛下进行反应，得到钒渣；其中，所述添加剂的添加量为2.5kg/吨铁；所述添加剂为木炭；所述添加剂的粒度为5mm；所述保护气氛为氮气；所述反应的时间为72s；所述保护气氛通过喷枪提供；所述喷枪在1-1.5m之间往复拉动4次；所述保护气氛的压力为2MPa。
[0036] 得到的上述钒渣中氧化铁含量为33.59％，钒渣中钒的品位为12.72％。
[0037] 实施例3
[0038] 本实施例提供一种降低钒渣中氧化铁含量的方法，所述方法包括：转炉提钒吹炼结束后，向炉内加入添加剂并在保护气氛下进行反应，得到钒渣；其中，所述添加剂的添加量为3kg/吨铁；所述添加剂为石油焦；所述添加剂的粒度为3.8mm；所述保护气氛为氮气；所述反应的时间为100s；所述保护气氛通过喷枪提供；所述喷枪在1-1.5m之间往复拉动5次；所述保护气氛的压力为3MPa。
[0039] 得到的上述钒渣中氧化铁含量为32.27％，钒渣中钒的品位为13.31％。
[0040] 实施例4
[0041] 本实施例提供一种降低钒渣中氧化铁含量的方法，所述方法包括：转炉提钒吹炼结束后，向炉内加入添加剂并在保护气氛下进行反应，得到钒渣；其中，所述添加剂的添加量为2.7kg/吨铁；所述添加剂为铝屑；所述添加剂的粒度为2.6mm；所述保护气氛为氮气；所述反应的时间为94s；所述保护气氛通过喷枪提供；所述喷枪在1-1.5m之间往复拉动3次；所述保护气氛的压力为1.6MPa。
[0042] 得到的上述钒渣中氧化铁含量为32.61％，钒渣中钒的品位为12.87％。
[0043] 实施例5
[0044] 本实施例提供一种降低钒渣中氧化铁含量的方法，所述方法包括：转炉提钒吹炼结束后，向炉内加入添加剂并在保护气氛下进行反应，得到钒渣；其中，所述添加剂的添加量为2.2kg/吨铁；所述添加剂为木炭；所述添加剂的粒度为1.2mm；所述保护气氛为氮气；所述反应的时间为68s；所述保护气氛通过喷枪提供；所述喷枪在1-1.5m之间往复拉动4次；所述保护气氛的压力为2.6MPa。
[0045] 得到的上述钒渣中氧化铁含量为33.04％，钒渣中钒的品位为12.76％。
[0046] 实施例6
[0047] 本实施例提供一种降低钒渣中氧化铁含量的方法，所述方法包括：转炉提钒吹炼结束后，向炉内加入添加剂并在保护气氛下进行反应，得到钒渣；其中，所述添加剂的添加量为2.4kg/吨铁；所述添加剂为焦末；所述添加剂的粒度为3mm；所述保护气氛为氮气；所述反应的时间为88s；所述保护气氛通过喷枪提供；所述喷枪在1-1.5m之间往复拉动4次；所述保护气氛的压力为1MPa。
[0048] 得到的上述钒渣中氧化铁含量为32.84％，钒渣中钒的品位为13.66％。
[0049] 对比例1
[0050] 与实施例2的区别仅在于，未加入木炭，未进行吹氮拉枪的操作，吹炼结束后钒渣中的氧化铁含量为38.45％，钒渣中钒的品位为11.73％。
[0051] 上述实施例1-2中转炉提钒吹炼为转炉兑入含钒铁水135吨，加入冷却剂45kg/吨铁，吹炼枪位1.0m，氧气流量11000m3/h，供氧时间402s；之后进行上述处理。铁水中元素成分如下表1所示：
[0052] 表1
[0053]成分 C Si Mn P S V Ti Cr
含量(％) 4.15 0.18 0.25 0.161 0.058 0.227 0.269 0.10
含量(％) 4.15 0.18 0.25 0.161 0.058 0.227 0.269 0.10
[0054] 实施例3-4中转炉提钒吹炼为转炉兑入含钒铁水136吨，加入冷却剂45kg/吨铁，吹炼枪位1.0m，氧气流量11000m3/h，供氧时间422s；之后进行上述处理。铁水中元素成分如下表2所示：
[0055] 表2
[0056] 成分 C Si Mn P S V Ti Cr含量(％) 4.27 0.16 0.24 0.162 0.068 0.219 0.258 0.10
[0057] 实施例5-6中转炉提钒吹炼为转炉兑入含钒铁水135吨，加入冷却剂45kg/吨铁，吹炼枪位1.0m，氧气流量11000m3/h，供氧时间435s。之后进行上述处理。铁水中元素成分如下表3所示：
[0058] 表3
[0059] 成分 C Si Mn P S V Ti Cr含量(％) 4.21 0.16 0.24 0.169 0.072 0.224 0.266 0.11
[0060] 通过对比上述实施例和对比例的结果可知，通过本发明提供的方法，可以显著降低钒渣中氧化铁的含量，氧化铁含量降低5.37％，进一步地钒渣中钒的品位也提高了1.21％。
[0061] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0062] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0063] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
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