一種含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法，將63～67份含釩鋼渣、14～18份鐵粉、8～12份硅石、4～6份碳粉和3～4份鋁粒加入冶煉爐中，將所得的混合料加熱熔化并待反應(yīng)結(jié)束后分離爐渣和鐵水，鐵水冷卻后即為富釩生鐵，其中，所述含釩鋼渣為含釩鐵水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉后所剩的渣。本發(fā)明的含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法可將含釩鋼渣中85％的釩富集在生鐵中得到富釩生鐵，對鋼渣進(jìn)行了很好的再利用，且生產(chǎn)工藝簡單、可操作性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，便于在工業(yè)生產(chǎn)中開展。
【專利說明】一種含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金渣的應(yīng)用，更具體地講，涉及一種含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]世界上已知的釩儲(chǔ)量有98%源于釩鈦磁鐵礦，中國主要有攀西地區(qū)、安徽馬鞍山及河北承德在采用釩鈦磁鐵礦冶煉。
[0003]目前，釩鈦磁鐵礦的冶煉提釩工藝流程為:高爐冶煉一含釩鐵水提釩一釩渣濕法處理制取V2O5—焙燒爐處理釩渣制取釩，而含釩鐵水提釩后的半鋼中仍含有較高的殘釩，并且經(jīng)過轉(zhuǎn)爐冶煉后的轉(zhuǎn)爐鋼渣中V2O5含量僅為2~4%，而轉(zhuǎn)爐鋼渣量為每年鋼鐵產(chǎn)量的7%左右，渣量巨大、含釩品位低且釩彌散分布于多個(gè)礦物相中，組成復(fù)雜且難以分離。因此，對轉(zhuǎn)爐含釩鋼渣進(jìn)行選礦、冶煉的技術(shù)難度大、成本高，難以進(jìn)行大批量有效的方法將含釩鋼渣中的釩提取出來，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐鋼渣中的釩一直未被有效利用。
[0004]中國專利CN1320142C公開了一種含釩鋼渣中釩的富集方法，該專利通過在含釩鋼渣中加入渣量5~16%的一種或幾種以下添加劑:Si02、Al2O3、莫來石(3Si02.2A1203)，并在大氣氧位或高于大氣氧位條件下熔化處理，然后冷卻、保溫后將含釩鋼渣取出并在空氣中淬冷，從而使含釩鋼渣中彌散分布的釩80%以上轉(zhuǎn)移到一個(gè)富含釩的新相中富集并結(jié)晶析出得到富釩相品位的富釩相，有利于釩從鋼渣中的分離、提取。但該專利只是將釩渣中的V2O5富集得到富釩渣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對含釩鋼渣中的釩難以利用的問題，提供一種含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法，以便于將釩從鋼渣中分離提取，并將鋼渣中彌散分 布于多個(gè)物相的釩富集至生鐵中得到富f凡生鐵。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法，將63~67份含釩鋼渣、14~18份鐵粉、8~12份硅石4~6份碳粉和3~4份鋁粒加入冶煉爐中，將所得的混合料加熱熔化并待反應(yīng)結(jié)束后分離爐渣和鐵水，鐵水冷卻后即為富釩生鐵，其中，所述含釩鋼渣為含釩鐵水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉后所剩的渣。
[0007]根據(jù)本發(fā)明含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法的一個(gè)實(shí)施例，按重量百分比計(jì)，所述含釩鋼渣包括:Ca040 ~44%、SiO2IO ~14%、TFel9 ~23%、Mg09 ~11%、V2053 ~4%、P0.7~0.9%,MnOl~2%, Al2O3I~2.5%, TiO20.30~0.50%及不可避免的雜質(zhì)且含釩鋼渣的粒度為3~20mm。
[0008]根據(jù)本發(fā)明含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法的一個(gè)實(shí)施例，按重量百分比計(jì)，所述鐵粉中的MFe≥85%且鐵粉粒度為0.5~Imm ;所述硅石中的SiO2≥96%且硅石粒度為20~60mm ;所述碳粉中的固定碳≥82%且碳粉的粒度為15~25mm ;鋁粒的粒度為2~IOmm0
[0009]根據(jù)本發(fā)明含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法的一個(gè)實(shí)施例，所述冶煉爐為礦熱爐。[0010]根據(jù)本發(fā)明含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法的一個(gè)實(shí)施例，將混合料加熱至1620~1650°C使其熔化，熔化后再繼續(xù)加熱55~65min待其反應(yīng)充分。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]①采用礦熱爐可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)加料，間歇式出鐵、渣，實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)并使生產(chǎn)效率提高。
[0013]②碳粉將釩渣中的V2O5還原到生鐵中得到富釩生鐵，便于生產(chǎn)釩鐵合金或替代提釩轉(zhuǎn)爐加入的富釩生鐵。
[0014]③生產(chǎn)工藝簡單、可操作性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，便于在工業(yè)生產(chǎn)中開展。
[0015]④具有十分重要的社會(huì)效益、環(huán)境效益和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0016]在下文中，將結(jié)合示例性實(shí)施例具體描述本發(fā)明的含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法。
[0017]在本發(fā)明中，含釩鋼渣為含釩鐵水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉后所剩的渣，其含釩品位較低(含2~4% V2O5),且釩彌散賦存于多個(gè)物相的鋼洛，難以分離。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法具體包括以下步驟:將63~67份含釩鋼渣、14~18份鐵粉、8~12份硅石、4~6份碳粉和3~5份鋁粒加入冶煉爐中，將所得的混合料加熱熔化并待反應(yīng)結(jié)束后分離爐渣和鐵水，鐵水冷卻后即為富釩生鐵。其中，加入適量的鐵粉有助于鋼渣的熔化；加入的硅石是用于調(diào)節(jié)鋼渣的堿度使渣的堿度控制在1.4~1.8，加入的硅石量過高或者過低均會(huì)影響渣的堿度，不利于反應(yīng)進(jìn)行；加入的碳粉是起還原作用以將釩的氧化物還原成金屬釩，加入的碳粉量過高或者過低會(huì)使鋼渣中的釩的還原度不能達(dá)到最大值；加入的鋁粒同樣是起還原作用用以還原釩的氧化物，加入的鋁粒量過低只能先還原鋼渣中的氧化鐵而無法還原釩的氧化物，加入的鋁粒量過高會(huì)使生鐵中的酸溶鋁含量過高。
[0019]具體地，本發(fā)明的反應(yīng)原理如下所述:
[0020]由于含釩鋼渣中的釩元素主要以V2O5形式存在，因此在高溫條件下利用碳進(jìn)行還原，反應(yīng)過程由以下幾個(gè)步驟組成:
[0021](I)鋼渣中的V2O5向渣鐵界面的擴(kuò)散=(V2O5) — (V205)s ;
[0022](2)鐵中溶解的鋁向鐵渣界面的擴(kuò)散:[Al] — [Al]5 ；
[0023]鐵中溶解的碳向鐵渣界面的擴(kuò)散:[C] — [C]s ;
[0024](3)渣鐵界面的化學(xué)反應(yīng):
[0025]3V205+10A1=6V+5A1203
[0026]V205+5C=2V+5C0 ；
[0027](4)還原出來的V從鐵渣界面向鐵液中的擴(kuò)散:[V]s — [V]；
[0028](5)生產(chǎn)的Al2O3從鐵渣界面向渣相擴(kuò)散:(Al2O3) 5 — (Al2O3)
[0029]生成的CO離開渣鐵界面:C0S —?dú)庀唷?br> [0030]其中，冶煉爐優(yōu)選礦熱爐，由此可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)加料和連續(xù)生產(chǎn)，有利于提高生產(chǎn)效率。
[0031]在冶煉過程中，將各原料組分形成的混合料加熱到1620~1650°C使其熔化，熔化后再繼續(xù)加熱55~65min待其反應(yīng)充分。
[0032]具體地，按重量百分比計(jì)，含釩鋼渣包括:Ca040~44%、Si0210~14%、TFel9~23%,Mg09 ~11%、V2053 ~4%、Ρ0.7 ~0.9%,MnOl ~2%、Α12031 ~2.5%,TiO20.30 ~
0.50%及不可避免的雜質(zhì)，含釩鋼渣的粒度為3~20mm。優(yōu)選地，鐵粉中的MFe ^ 85%,鐵粉粒度為0.5~Imm ;硅石中的SiO2≥96%，硅石粒度為20~60mm ;碳粉中的固定碳≥82%，碳粉的粒度為15~25mm ;鋁粒的粒度為2~10mm。以上等級(jí)的原料有利于降低成本、提高反應(yīng)速率和釩的回收率，但本發(fā)明不限于此。例如，硅石可以直接采用SiO2代替，碳粉也可以采用石墨代替。
[0033]下面結(jié)合具體示例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0034]示例 I:
[0035]含釩鋼渣組成:CaO:42.6%, SiO2:12.l%,Tfe:21.6%,MgO:10.2%, V2O5:3.6%,P:0.84%, MnO:1.4%, Al2O3:1.7%, TiO2:0.41%等。將含釩鋼渣、鐵粉、硅石、碳粉和鋁粒以65:16:10:5:4比率加入礦熱爐中，加熱至1650°C，并繼續(xù)加熱處理60min，再根據(jù)渣鐵密度不同將渣鐵分離，生鐵在空氣中冷卻，從而得到富釩生鐵。取富釩生鐵樣分析，其中釩的含量為3.7%，渣中V2O5的還原度為85%。取冶煉后的鐵渣樣分析，V2O5含量為0.63%，TFe含量為1.16%，此種冶煉方法將含釩鋼渣中大部分的V2O5和FeO還原，從而得到富釩生鐵。
[0036]示例 2:
[0037]含釩鋼渣組成:CaO:43%, SiO2:13.1%, Tfe:22%, MgO:11.1%, V2O5:3.8%, P:0.75%, MnO:1.2%, Al2O3:1.5%, TiO2:0.52%等。將含釩鋼渣、鐵粉、硅石、碳粉和鋁粒以63:16:10:6:5比率加入礦熱爐中，加熱至1640°C，并繼續(xù)加熱處理60min，再根據(jù)渣鐵密度不同將渣鐵分離，生鐵在空氣中冷卻，從而得到富釩生鐵。取富釩生鐵樣分析，其中釩的含量為3.8%，渣中V2O5的還原度為86%。取冶煉后的鐵渣樣分析，V2O5含量為0.64%,TFe含量為1.01%，此種冶煉方法將含釩鋼渣中大部分的V2O5和FeO還原，從而得到富釩生鐵。
[0038]示例 3:
[0039]含釩鋼渣組成:CaO:41%, SiO2:12.1%, Tfe:21%, MgO:10.5%, V2O5:3.9%, P:
0.78%, MnO:1.1%, Al2O3:1.4%, TiO2:0.51%等。將含釩鋼渣、鐵粉、硅石、碳粉和鋁粒以65:16:9:5:4比率加入礦熱爐中，加熱至1640°C，并繼續(xù)加熱處理60min，再根據(jù)渣鐵密度不同將渣鐵分離，生鐵在空氣中冷卻，從而得到富釩生鐵。取富釩生鐵樣分析，其中釩的含量為4.0%，渣中V2O5的還原度為89%。取冶煉后的鐵渣樣分析，V2O5含量為0.61%，TFe含量為0.95%，此種冶煉方法將含釩鋼渣中大部分的V2O5和FeO還原，從而得到富釩生鐵。
[0040]綜上所述，采用本發(fā)明的含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法生產(chǎn)可將含釩鋼渣中85%的釩富集在生鐵中得到富釩生鐵，對鋼渣進(jìn)行了很好的再利用，且生產(chǎn)工藝簡單、可操作性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，便于在工業(yè)生產(chǎn)中開展。
[0041]盡管已經(jīng)具體描述了本發(fā)明的含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明做出各種形式的改變。
【權(quán)利要求】
1.一種含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法，其特征在于，將63~67份含釩鋼渣、14~18份鐵粉、8~12份硅石和4~6份碳粉和3~4份鋁粒加入冶煉爐中，將所得的混合料加熱熔化并待反應(yīng)結(jié)束后分離爐渣和鐵水，鐵水冷卻后即為富釩生鐵，其中，所述含釩鋼渣為含釩鐵水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉后所剩的渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法，其特征在于，按重量百分比計(jì)，所述含釩鋼渣包括:Ca040 ~44%、Si0210~14%、TFel9~23%、Mg09~ll%、V2053 ~4%,P0.7 ~0.9%,MnOl ~2%、A12031 ~2.5%,TiO20.30 ~0.50%及不可避免的雜質(zhì)且含釩鋼渣的粒度為3~20mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法，其特征在于，按重量百分比計(jì)，所述鐵粉中的MFeJ 85%且鐵粉粒度為0.5~Imm ;所述硅石中的SiO2J 96%且硅石粒度為20~60mm ;所述碳粉中的固定碳> 82%且碳粉的粒度為15~25mm ;鋁粒的粒度為2~IOmm0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法，其特征在于，所述冶煉爐為礦熱爐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含釩鋼渣冶煉富釩生鐵的方法，其特征在于，將混合料加熱至1620~1650°C使其熔化，熔 化后再繼續(xù)加熱55~65min待其反應(yīng)充分。
【文檔編號(hào)】C21B11/10GK103484590SQ201310395406
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】陳路, 戈文蓀, 陳永, 曾建華, 梁新騰 申請人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司