一種鋼渣中釩的利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼渣中釩的利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]承德地區(qū)釩鈦磁鐵礦儲(chǔ)量豐富，為世界級(jí)的釩鈦磁鐵礦基地，目前我國及世界上大多數(shù)國家多采用間接法提釩，即先將礦煉成鐵水后，再利用轉(zhuǎn)爐氧化吹煉得到含釩的爐渣作為提釩的原料，提釩后半鋼(即提釩后的鐵水)仍含有較高的殘釩，此外含釩鐵水工藝流程中個(gè)別工序處理能力的限制，部分含釩鐵水未經(jīng)提釩而直接兌入煉鋼轉(zhuǎn)爐，該過程半鋼或鐵水中會(huì)有相當(dāng)量的殘釩氧化進(jìn)入鋼渣，使得鋼渣中的V2O5含量較高，一般為3?5%。
[0003]含釩鋼渣為高堿度、低品位爐料，主要成分為CaO 40?60%，TFe 11?12%，S127?10%，MgO 5?11%，V2O5 3?5%。含釩鋼渣是重要的、很有利用價(jià)值的冶金二次資源，可作為提取V2O5的重要原料，但由于其鈣、鐵含量高，釩含量低，釩存在狀態(tài)復(fù)雜，彌散分布于多種礦物相中，使得其中的釩難以回收利用，當(dāng)前含釩鋼渣中釩無法實(shí)現(xiàn)資源再利用，多露天堆放，對(duì)環(huán)境造成不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:鋼渣中V2O5的再利用，主要通過轉(zhuǎn)爐出鋼過程中增加鋼渣出渣量，精煉利用鋁粉、碳化硅、硅鐵粉還原鋼渣中的V2O5進(jìn)入鋼水，實(shí)現(xiàn)釩資源再利用。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種鋼渣中釩的利用方法采取下述工藝步驟:轉(zhuǎn)爐出鋼的鋼渣進(jìn)入精煉LF爐后，加入石灰、螢石，添加還原劑還原渣中的氧化釩；同時(shí)利用LF爐電極補(bǔ)熱，加熱后調(diào)整氬氣流量增加鋼澄界面反應(yīng)，促進(jìn)還原反應(yīng)。
[0006]本發(fā)明所述還原劑為硅鐵粉、碳化硅、鋁粉中的任意一種或幾種；還原劑添加量為娃鐵粉 0.5-1.0kg/1 鋼，碳化娃 0.5-1.0kg/1 鋼，銷粉 0.5-1.0kg/1 鋼。
[0007]本發(fā)明轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)，鋼渣厚度為200-500mm。
[0008]本發(fā)明所述進(jìn)入精煉LF爐后加入石灰3_6kg/t鋼，螢石l_2kg/t鋼，使鋼渣中Ca0/Si02S 5-8，還原劑加入量 0.5-3.0kg/t 鋼。
[0009]本發(fā)明所述應(yīng)利用LF爐電極加熱補(bǔ)熱，加熱溫度為1590-1620°C，加熱時(shí)間為10_15mino
[0010]本發(fā)明所述加熱后調(diào)整氬氣流量1000-1500nL/min，時(shí)間3_5min。
[0011 ] 本發(fā)明所述鋼渣量350mm，加入石灰4kg/t鋼，螢石1.2kg/t鋼，添加還原劑1.8kg/t鋼，還原劑為娃鐵粉0.5kg/t鋼，碳化娃0.5kg/t鋼，銷粉0.8kg/t鋼；鋼澄中CaO/S12S 5，電極補(bǔ)熱12min，溫度為1590°C，加熱后氬氣流量1200nL/min，時(shí)間3min。
[0012]本發(fā)明所述鋼渣量400mm，加入石灰4.5kg/t鋼，螢石1.5kg/t鋼，添加還原劑1.7kg/1鋼，還原劑為碳化娃0.8kg/1鋼，銷粉0.9kg/1鋼；鋼澄中Ca0/Si02S 6，電極補(bǔ)熱13min，溫度為1620°C，加熱后氬氣流量1300nL/min，時(shí)間5min。
[0013]本發(fā)明所述鋼澄量450mm，加入石灰5.0kg/t鋼，螢石1.8kg/1鋼，添加還原劑
1.8kg/1鋼，還原劑為碳化娃0.9kg/1鋼，銷粉0.9kg/1鋼；鋼澄中Ca0/Si02S 8，電極補(bǔ)熱13min，溫度為1600°C，加熱后氬氣流量1200nL/min，時(shí)間4min。
[0014]本發(fā)明理論基礎(chǔ)
熱力學(xué):利用基礎(chǔ)熱力學(xué)數(shù)據(jù)可以推導(dǎo)出釩氧化物被C、S1、Al還原的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化。
[0015]V2O5 (s)+C (s)=2 VO2 (s)+C0 (g)Δ G°=-49070-213.42T(I)
VO2 (s)+l/2C (s)=l/2 V203 (s)+1/2C0 (g) Δ G°=47650.25-79.433T (2)
V2O3 (s)+C (s)=2V0 (s)+C0 (g)Δ G°=239099.5-163.215T (3)
VO (s)+C (s)=V (s)+C0 (g)Δ G°=310300-165.81T(4)
由于V與碳有較大的親和力，反應(yīng)中生成的熾熱金屬釩會(huì)立即與碳反應(yīng)生成VC、V2Co該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化見為(5)、(6)式。
[0016]V (s)+C (s)=VC (s)Δ G°=-102100+9.58Τ(5)
2V (s)+C (s)=V2C (s)Δ G°=-146400+3.35T(6)
在較高溫度下，以上反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化都為負(fù)，從熱力學(xué)角度看都可以發(fā)生，但反應(yīng)(5)、(6)需要吸收大量的熱量，因此反應(yīng)在精煉LF爐加熱條件下進(jìn)行，有利于上述反應(yīng)發(fā)生。
[0017]V2O5 (s)+5/2Si (s)=2V (s)+5/2Si02 (s) Δ G°=-747710+47.855T(7)
VO2 (s) +Si (s) =V (s) +S12 (s)Δ G°=-198460+18.07T(8)
V2O3 (s)+3/2Si (s)=2V (s)+3/2Si02 (s) Δ G°=-154240+22.545T(9)
VO (s)+l/2Si (s)=V (s)+l/2Si02 (s) Δ G°=-27680+6.65T(10)
V2O5 (s)+10/3Al (s)=2V (s)+5/3 Al5O3 (s) Δ G°=-1280000+132.1T(11)
VO2 (s)+4/3Al (s)=V (s)+2/3A1503 (s) Δ G°=-410433+18.07T(12)
V2O3 (S)+2A1 (S)=2V (s)+Al5O3 (s)Δ G°=-472200+75.67T(13)
3V0 (s)+2Al (s)=3V (s)+Al5O3 (s)Δ G°=-401000+149.78T(14)
上述反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化都為負(fù)，從熱力學(xué)角度看都可以發(fā)生。根據(jù)金屬熱法冶煉釩鐵合金的經(jīng)驗(yàn)，上述反應(yīng)的反應(yīng)熱達(dá)到一定值后，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)放熱能達(dá)到使?fàn)t料熔化、反應(yīng)并能達(dá)到使渣鐵分離的程度。用硅還原釩的氧化物時(shí)，由于熱量不足，反應(yīng)進(jìn)行得緩慢而且不完全，必須外加熱源，比如電能。用鋁還原釩的氧化物時(shí)，自身的放熱就可以維持反應(yīng)的進(jìn)行。而且由于鋁熱反應(yīng)發(fā)熱量有余，還需在爐料中加入惰性物料，以降低爐料發(fā)熱量，保證反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行。同時(shí)鋁熱反應(yīng)進(jìn)行速度快，反應(yīng)時(shí)間短，難以控制。實(shí)際冶煉中，用硅鐵作初還原，用鋁作終還原劑。
[0018]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本方法轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)增大出鋼渣量，利用精煉LF爐還原鋼渣中釩的氧化物，渣中釩的氧化物降低至0.03%以下，鋼水回收釩
0.008%?0.015%，回磷彡0.003%，利用釩對(duì)鋼進(jìn)行合金化，達(dá)到資源再利用的目的，能夠滿足冶煉工藝需要，取得了明顯的效果。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0020]實(shí)施例1
冶煉SS400轉(zhuǎn)爐出鋼下渣厚度350mm，進(jìn)入精煉LF爐后，加入石灰4kg/t鋼，螢石1.2kg/1鋼，添加還原齊Ij 1.8kg/1鋼，還原劑為娃鐵粉0.5kg/1鋼，碳化娃0.5kg/1鋼，銷粉0.8kg/t鋼；鋼渣中Ca0/Si02S 5，減少回磷，同時(shí)利用LF爐電極補(bǔ)熱12min，溫度為1590°C，加熱后調(diào)整氬氣流量1200nL/min，時(shí)間3min，增加鋼澄界面反應(yīng)，促進(jìn)還原反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后檢測(cè)渣中釩的氧化物為0.029%，鋼水釩為0.010%，回磷0.002%。
[0021]實(shí)施例2
冶煉SS400轉(zhuǎn)爐出鋼下渣厚度400mm，進(jìn)入精煉LF爐后，加入石灰4.5kg/t鋼，螢石1.5kg/t鋼，添加還原劑1.7kg/1鋼，還原劑為碳化娃0.8kg/1鋼，銷粉0.9kg/1鋼；鋼澄中Ca0/Si02S 6，減少回磷，同時(shí)利用LF爐電極補(bǔ)熱13min，溫度為1620°C，加熱后調(diào)整氬氣流量1300nL/min，時(shí)間5min，增加鋼澄界面反應(yīng)，促進(jìn)還原反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后檢測(cè)澄中I凡的氧化物為0.027%，鋼水釩為0.012%，回磷0.003%。
[0022]實(shí)施例3
冶煉SS400轉(zhuǎn)爐出鋼下渣厚度450mm，進(jìn)入精煉LF爐后，加入石灰5.0kg/t鋼，螢石1.8kg/t鋼，添加還原劑1.8kg/1鋼，還原劑為碳化娃0.9kg/1鋼，銷粉0.9kg/1鋼；鋼澄中Ca0/Si02S 8，減少回磷，同時(shí)利用LF爐電極補(bǔ)熱13min，溫度為1600°C，加熱后調(diào)整氬氣流量1200nL/min，時(shí)間4min，增加鋼澄界面反應(yīng)，促進(jìn)還原反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后檢測(cè)澄中I凡的氧化物為0.028%，鋼水釩為0.014%，回磷0.003%。
[0023]實(shí)施例4
冶煉SS400轉(zhuǎn)爐出鋼下渣厚度200mm，進(jìn)入精煉LF爐后，加入石灰3.0kg/t鋼，螢石
1.0kg/t鋼，添加還原劑硅鐵粉lkg/t鋼；鋼渣中Ca0/Si02S 7，減少回磷，同時(shí)利用LF爐電極補(bǔ)熱lOmin，溫度為1595°C，加熱后調(diào)整氬氣流量1000nL/min，時(shí)間3min，增加鋼渣界面反應(yīng)，促進(jìn)還原反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后檢測(cè)澄中銀的氧化物為0.026%，鋼水I凡為0.013%，回磷0.003%。
[0024]實(shí)施例5
冶煉SS400轉(zhuǎn)爐出鋼下渣厚度550mm，進(jìn)入精煉LF爐后，加入石灰6.0kg/t鋼，螢石
2.0kg/t鋼，添加還原劑3kg/t鋼，還原劑為娃鐵粉lkg/t鋼，碳化娃lkg/t鋼，銷粉lkg/t鋼；鋼渣中Ca0/Si02S8，減少回磷，同時(shí)利用LF爐電極補(bǔ)熱15min，溫度為1615°C，加熱后調(diào)整氬氣流量1500nL/min，時(shí)間5min，增加鋼澄界面反應(yīng)，促進(jìn)還原反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后檢測(cè)渣中釩的氧化物為0.024%，鋼水釩為0.015%，回磷0.002%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋼渣中釩的利用方法，其特征在于，轉(zhuǎn)爐出鋼的鋼渣進(jìn)入精煉LF爐后，加入石灰、螢石，添加還原劑還原渣中的氧化釩；同時(shí)利用LF爐電極補(bǔ)熱，加熱后調(diào)整氬氣流量增加鋼澄界面反應(yīng)，促進(jìn)還原反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼渣中釩的利用方法，其特征在于，所述還原劑為硅鐵粉、碳化硅、鋁粉中的任意一種或幾種；還原劑添加量為硅鐵粉0.5-1.0kg/t鋼，碳化硅0.5-1.0kg/t 鋼，鋁粉 0.5-1.0kg/t 鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼渣中釩的利用方法，其特征在于，轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)，鋼渣厚度為 200-500mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼渣中釩的利用方法，其特征在于，所述進(jìn)入精煉LF爐后加入石灰3-6kg/t鋼，螢石l_2kg/t鋼，使鋼渣中Ca0/Si02S 5_8，還原劑加入量0.5-3.0kg/t 鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼渣中釩的利用方法，其特征在于，所述應(yīng)利用LF爐電極加熱補(bǔ)熱，加熱溫度為1590-1620°C，加熱時(shí)間為10-15min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼渣中釩的利用方法，其特征在于，所述加熱后調(diào)整氬氣流量 1000-1500nL/min，時(shí)間 3_5min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的一種鋼渣中釩的利用方法，其特征在于，所述鋼澄量350mm，加入石灰4kg/t鋼，螢石1.2kg/t鋼，添加還原劑1.8kg/t鋼，還原劑為娃鐵粉0.5kg/t鋼，碳化娃0.5kg/t鋼，銷粉0.8kg/t鋼；鋼澄中Ca0/Si02為5，電極補(bǔ)熱12min，溫度為1590°C，加熱后氬氣流量1200nL/min，時(shí)間3min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的一種鋼渣中釩的利用方法，其特征在于，所述鋼澄量400mm，加入石灰4.5kg/t鋼，螢石1.5kg/t鋼，添加還原劑1.7kg/t鋼，還原劑為碳化硅0.8kg/1鋼，鋁粉0.9kg/1鋼；鋼渣中Ca0/Si02^ 6，電極補(bǔ)熱13min，溫度為1620。。，加熱后氬氣流量1300nL/min，時(shí)間5min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的一種鋼渣中釩的利用方法，其特征在于，所述鋼澄量450mm，加入石灰5.0kg/t鋼，螢石1.8kg/t鋼，添加還原劑1.8kg/t鋼，還原劑為碳化硅0.9kg/1鋼，鋁粉0.9kg/1鋼；鋼渣中Ca0/Si02^ 8，電極補(bǔ)熱13min，溫度為1600。。，加熱后氬氣流量1200nL/min，時(shí)間4min。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋼渣中釩的利用方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。具體工藝為:轉(zhuǎn)爐出鋼的鋼渣進(jìn)入精煉LF爐后，加入石灰、螢石，添加還原劑還原渣中的氧化釩；同時(shí)利用LF爐電極補(bǔ)熱，加熱后調(diào)整氬氣流量增加鋼渣界面反應(yīng)，促進(jìn)還原反應(yīng)。本方法轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)增大出鋼渣量，利用精煉LF爐還原鋼渣中釩的氧化物，渣中釩的氧化物降低至0.03%以下，鋼水回收釩0.008%～0.015%，回磷≤0.003%，利用釩對(duì)鋼進(jìn)行合金化，達(dá)到資源再利用的目的，能夠滿足冶煉工藝需要，取得了明顯的效果。
【IPC分類】C21C7-076, C21C5-28
【公開號(hào)】CN104611513
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510054126
【發(fā)明人】魏躍軍, 張俊粉, 李鳳臣, 王琪, 陳超, 高玲玲
【申請(qǐng)人】河北鋼鐵股份有限公司承德分公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年2月3日