一種高硅鐵水轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣態(tài)調(diào)整劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種高硅鐵水轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣態(tài)調(diào)整劑及其制備方法，屬于鋼鐵冶煉領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是釩鈦磁鐵礦大國，攀枝花地區(qū)的紅格釩鈦磁鐵礦是我國最大的鉻礦資源，儲量36億噸，含有Cr203高達(dá)1800萬噸，是全國其他地區(qū)已探明儲量的近兩倍。高鉻型紅格釩鈦磁鐵礦不僅是攀西四大礦區(qū)之最，也是國內(nèi)目前最大的釩鈦磁鐵礦礦床。礦床賦存于海西早期形成的巨大層狀一似層狀中堿性一基性一超基性分異雜巖體中，巖漿分異作用好，屬晚期巖漿結(jié)晶分異礦床。礦體形成相對獨立的8個大中型礦區(qū)，其中路枯礦區(qū)巖體厚度大，各類含礦層齊全，礦體規(guī)模大，研宄程度最高，該區(qū)即所稱“紅格礦區(qū)”，又分為“南礦區(qū)”和“北礦區(qū)”。與周邊的攀枝花礦、白馬礦等資源不同，紅格礦除富含鐵、釩、鈦等金屬夕卜，還共伴生鉻、鎳、鈷等金屬，是我國為數(shù)不多的特大型多元素共生礦，具有很高的綜合利用價值。以伴生的鉻元素為例，紅格南礦區(qū)Cr2O3品位達(dá)0.34%，鉻資源儲量十分可觀。我國是世界第一大不銹鋼生產(chǎn)國，國內(nèi)鉻礦遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了消費需求，每年都需從國外進(jìn)口高品位的鉻鐵礦和鉻鐵合金。我國的鉻冶金和鉻鹽工業(yè)對國外鉻鐵礦具有很高的依賴度。因此，對于我國這樣一個鉻資源短缺的國家而言，實現(xiàn)高鉻型釩鈦磁鐵礦中鉻資源的規(guī)?；厥站哂惺种匾慕?jīng)濟(jì)價值和戰(zhàn)略意義。
[0003]目前，國內(nèi)外制取釩渣的生產(chǎn)方法較多，主要有新西蘭鐵水包吹釩工藝、南非搖包提釩工藝、俄羅斯和中國的轉(zhuǎn)爐提釩工藝等，其它提釩工藝還包括含釩鋼渣提釩、石煤提釩工藝等。國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐提釩的生產(chǎn)工藝制度均為加入冷卻劑+過程溫度+吹煉時間的不斷改進(jìn)。鐵水提釩是一項選擇性氧化技術(shù)。轉(zhuǎn)爐供氣提釩是一個放熱過程，[Si]、[Mn]、[V]、[C]等元素氧化使熔池快速升溫，而[Si]、[Mn]氧化發(fā)生在[V]氧化之前，提釩不可能抑制其反應(yīng)，而[C]、[V]轉(zhuǎn)化溫度大約在1385°C左右，因此要獲得[V]的高氧化率和[V]收得率，必須加入提釩冷卻劑，控制熔池溫度使之逼近[C]、[V]轉(zhuǎn)化溫度，達(dá)到提釩保碳的目的，將[V]降至0.05%以下。提釩的終點半鋼溫度不宜過高，提釩過程前期以釩氧化為主，后期以釩還原為主，但吹釩過程是釩還原為主。所以在降溫時采用的是加入冷卻劑使鐵水溫度降到合適的范圍，轉(zhuǎn)爐冶煉中通過吹煉時間和過程溫度的控制，將半鋼中的釩氧化，提高收得率。
[0004]攀枝花高格型釩鈦磁鐵礦礦物種類多，礦石結(jié)構(gòu)復(fù)雜，選冶分離礦石中的鐵、釩、鈦、鉻、鎳、鈷等金屬技術(shù)難度大，是一項待攻克的世界性技術(shù)難題。通常情況下，釩鈦礦物中釩以V3+的形態(tài)固溶于磁鐵礦晶格內(nèi)，形成釩鐵尖晶石；鈦主要以氧化物T12的形式存在于鈦鐵晶石和鈦鐵礦中。Cr3+與Fe 3+離子半徑近似，三價鉻置換鈦磁鐵礦中三價鐵離子，呈內(nèi)質(zhì)同象。鉻與釩一樣，與鐵共生在一起，礦物為Fe0.(V，Cr)203尖晶石。在選礦過程中鉻與釩80%以上富集在鐵精礦中。為通過冶金方法共同提取釩鉻奠定了較好的原料基礎(chǔ)。許多科研院所及高校已經(jīng)對紅格礦從采選、冶煉、提取及后續(xù)釩鉻分離都做了大量的工作，奠定了一定的理論和實踐基礎(chǔ)。目前已攻克多個技術(shù)難題，但距產(chǎn)業(yè)化還有不少的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，工藝技術(shù)尚不成熟。
[0005]董鵬莉在中國稀土學(xué)報，第2012，30(S1):49-54.期，名為《煉鋼過程中鉻、釩及其氧化物的熱力學(xué)行為對鉻、釩及其氧化物在鋼渣中的熱力學(xué)行為》的文章中進(jìn)行了理論分析，發(fā)現(xiàn)鉻和釩及其氧化物的熱力學(xué)行為取決于試驗過程中的氧分壓、溫度、堿度和渣相組成。隨著堿度、氧分壓增大及溫度降低，Cr2+含量降低；隨著渣堿度的增大，氧化鉻在渣中的溶解度降低、氧化物活度降低。
[0006]張建廷在四川有色金屬，第2005，⑴:1-5.期，《紅格鐵礦鉻的賦存、分布與回收利用》一文中公開了原地礦部礦產(chǎn)綜合利用研宄所采用選礦一回轉(zhuǎn)窯預(yù)還原一電爐煉鐵一試驗轉(zhuǎn)爐吹高鉻型釩渣一從高鉻型釩渣提取V2O5和Cr 203，再經(jīng)傳統(tǒng)的焙燒一浸出一沉淀法得到了兩種廣品，五氧化一■ I凡品位和二氧化一■絡(luò)品位分別大于90%和98%，從原礦至廣品的綜合收得率:鐵65%、釩40%?52%、鉻40%?55%。
[0007]張建廷，陳碧在礦產(chǎn)保護(hù)與利用，第2008，(5):38-41.期，《攀西釩鈦磁鐵礦主要元素賦存狀態(tài)及回收利用》一文中公開了攀研院向鐵礦粉中直接加蘇打和芒硝的混合料氧化焙燒先提取釩鉻、浸出后精礦用豎爐氣體還原一磁選分離、簡單沉淀法從溶液中提取釩、鉻沉淀，并研宄了各種雜質(zhì)對釩鉻沉淀及產(chǎn)品質(zhì)量的影響規(guī)律，最終得到了品位都大于98%的V2O5和Cr 203產(chǎn)品。
[0008]在現(xiàn)有的高爐煉鐵-轉(zhuǎn)爐煉鋼提釩工藝中，釩鈦磁鐵礦中的鈦主要以鈣鈦礦形式進(jìn)入高爐渣相，釩、鉻氧化物被還原進(jìn)入鐵相，并在轉(zhuǎn)爐提釩過程中被氧化分別形成釩鐵、鉻鐵的尖晶石結(jié)構(gòu)進(jìn)入渣相形成釩渣，殘留在半鋼中的釩鉻在進(jìn)一步的煉鋼過程中會部分氧化進(jìn)入高堿度的煉鋼渣中。由于目前鐵水鉻含量低，生產(chǎn)工藝只針對釩渣中釩的回收，采用的工藝是高溫鈉化焙燒一水浸提釩工藝。由于釩鉻在冶金過程中的物理化學(xué)行為的相似性，在以紅格礦為原料的釩鉻鐵水提釩過程中勢必使大量的鉻氧化進(jìn)入渣中，形成高鉻含量的釩鉻渣。
[0009]公開號為CN1789435，發(fā)明名稱為“鐵水提釩控鈣冷卻劑及鐵水提釩控鈣工藝”公開了一種鐵水提釩控鈣冷卻劑及鐵水提釩控鈣工藝，其提釩冷卻劑的化學(xué)成分(Wt% )為:氧化鐵皮56-60%、鐵精礦粉30-40%、結(jié)合劑5-10%，該冷卻劑可增高釩的提取率和釩渣品位，穩(wěn)定釩渣氧化鈣含量。
[0010]公開號為CNlO 1338351，發(fā)明名稱為“ 一種提釩冷卻劑及其制備方法和使用方法”公開了一種提釩冷卻劑及其制備方法和使用方法，該冷卻劑以氧化鐵皮或提釩污泥、含釩鐵精礦、結(jié)合劑為原料生產(chǎn)，含有80% -95%的鐵氧化物，3-6%的Si02、0.1-0.6%的^05、1-3% MgCl2O
[0011]從已有的文獻(xiàn)來看，關(guān)于釩鉻鐵水冶煉僅有少量的工業(yè)試驗報導(dǎo)，由于有鉻的參與，含釩鉻鐵水在轉(zhuǎn)爐內(nèi)的氧化特性相應(yīng)會有所變化，鉻氧化物在渣中的存在會影響釩鉻渣的物理化學(xué)性能，會導(dǎo)致釩鉻氧化的熱力學(xué)條件和釩鉻在渣中和半鋼中分配的變化。釩鉻渣中由于有Cr2O3的存在，造成釩鉻渣粘度大，大量的鐵珠、鐵粒被裹挾在渣中，不僅造成提釩鉻過程鋼鐵料消耗，也不利于后續(xù)釩鉻產(chǎn)品的制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明提供了一種高硅鐵水轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣態(tài)調(diào)整劑，為了解決高鉻型含釩鉻鐵水的釩、鉻提取過程產(chǎn)生的釩鉻渣渣態(tài)粘稠、渣鐵不分的問題。
[0013]一種高硅鐵水轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣態(tài)調(diào)整劑，該調(diào)整劑為S12O?20%、MnO 5?25 %、Na2OO?5 %、CaO 2?5 %、S<0.02 %、H20<2 %，余量為鐵氧化物；所述調(diào)整劑適用于鐵水硅含量>0.25wt%時的釩鉻渣生產(chǎn)。
[0014]進(jìn)一步的，上述所述一種高硅鐵水轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣態(tài)調(diào)整劑，該調(diào)整劑包括S12O ?20%、Mn0 5 ?25%、Na20 O ?5%、Ca0 2 ?5%、S〈0.02%、H20〈2%，余量為鐵氧化物，其中，按重量百分比所述Si02+Na20 = 3%?25% ;且所述調(diào)整劑適用于鐵水硅含量>0.25wt%時的釩鉻渣生產(chǎn)。
[0015]釩鉻渣的成分、狀態(tài)會因為含釩鉻鐵水的成分不同而改變，因此當(dāng)釩鉻本身流動性不是很差時，可以只加入MnO和鐵氧化物；當(dāng)流動性很差時，就需要加入Si02、Na2O和CaO,這三種成分能起到調(diào)整釩鉻渣狀態(tài)的作用。
[0016]其中，為了節(jié)約成本，提高資源的綜合利用率，所述調(diào)整劑中5102可以用石英砂、硅石礦等含3102豐富的原料代替，且該原料中Si02>80wt%;Mn0采用高品位錳礦、含錳粉塵等原料進(jìn)行代替；Na20以純堿代替；CaO以活性石灰代替；鐵氧化物以鐵礦粉、鐵紅等礦物代替。
[0017]一種高硅鐵水轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣態(tài)調(diào)整劑，其中各種原料的粒度應(yīng)小于2.5mm。
[0018]本發(fā)明還提供了一種高硅鐵水轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣態(tài)調(diào)整劑的制備方法。
[0019]一種高硅鐵水轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣態(tài)調(diào)整劑的制備方法，生產(chǎn)時先根據(jù)鐵水成分計算需要的調(diào)整劑成分，再根據(jù)調(diào)整劑成分和原料中各成分的含量計算出各種原料的用量，混合均勻后裝入包裝袋中(10?50kg/袋)或添加結(jié)合劑進(jìn)行壓塊。
[0020]上述高硅鐵水轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣態(tài)調(diào)整劑的制備方法，所述添加的結(jié)合劑質(zhì)量百分比為3?8%。
[0021 ] 進(jìn)一步的，上述高硅鐵水轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣態(tài)調(diào)整劑的制備方法，其中添加的結(jié)合劑質(zhì)量百分比優(yōu)選為5%。
[0022]一種高硅鐵水轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣態(tài)調(diào)整劑的制備方法，所述結(jié)合劑為常用成球結(jié)合劑，如水玻璃、娃帆土、水泥、膨潤土、淀粉中至少一種。
[0023]一種高硅鐵水轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣態(tài)調(diào)整劑的應(yīng)用。
[0024]上述所述的一種高硅鐵水轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣態(tài)調(diào)整劑適合應(yīng)用于鐵水硅含量>0.25wt%時的釩鉻渣生產(chǎn)。
[0025]本發(fā)明提供的高硅鐵水轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣態(tài)調(diào)整劑及其制備方法，可以明顯調(diào)整釩鉻渣渣態(tài)，使釩鉻渣熔點降低、夾鐵量降低，與轉(zhuǎn)爐提釩相比能夠減少釩鉻渣中帶鐵量，有利于資源的利用，降低了提釩鉻工藝的生產(chǎn)成本。同時，本發(fā)明中轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣態(tài)調(diào)整劑的成分涵蓋了很多釩鉻渣狀態(tài)所需要的成分，不同的釩鉻渣狀態(tài)采用不同的成分，能起到良好的適應(yīng)性和科學(xué)性。
【具體實施方式】
[0026]一種高硅鐵水轉(zhuǎn)爐提釩鉻用渣