CN102031396A

CN102031396A - 一种从铁水中提取钒的方法

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Publication number: CN102031396A
Application number: CN2009101784392A
Authority: CN
Inventors: 黄正华; 戈文荪; 李清春; 李桂军
Original assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2009-09-27
Filing date: 2009-09-27
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2029-09-27
Also published as: CN102031396B

Abstract

从铁水中提取钒的方法，该方法包括将铁水与脱硫剂接触，分离出生成的渣相，得到脱硫后的铁水，然后将该脱硫后的铁水中的钒氧化成五氧化二钒；以所述铁水的总量为基准，所述铁水含有V 0.23-0.34重量％，S 0.04-0.15重量％，铁水与脱硫剂接触的条件使得脱硫后的铁水中硫的含量不超过0.02重量％；其中，所述脱硫剂含有Na₂CO₃、CaO和CaC₂，以所述脱硫剂的总量为基准，所述Na₂CO₃的含量为2.5-6重量％，所述CaO的含量为69-87.5重量％，所述CaC₂的含量为10-25重量％。采用本发明的方法既能够保证将铁水中的硫除去，还能够最大限度地除去铁水中的硅，同时又保证了将钒的损失量降低到最少，以在提钒过程中显著提高钒渣的品位以及钒的回收率。

Description

一种从铁水中提取钒的方法

技术领域

本发明涉及一种从含钒铁水中提取钒的方法。

背景技术

在将铁水进入炼钢炉冶炼前，需要先除去其中的某些有害成分或提取其中某些有益成分。一般可以分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理。前者有铁水预脱硫、铁水预脱磷、铁水预脱硅等，后者有铁水提钒、铁水提铌、铁水提铬等。实行铁水预处理可以有效地提高铁水质量，减轻炼钢负担，为优化炼钢工艺和提高钢材质量创造良好条件；对于特殊铁水，通过铁水预处理可有效地回收利用有益元素，实现综合利用。

含钒铁水在进入炼钢之前，一般需要先除去铁水中的硫，现有技术采用石灰或者石灰和碳化钙的混合物作为脱硫剂进行脱硫，然后再通过将铁水中的钒氧化成五氧化二钒，作为钒渣从铁水中分离出来。将铁水中的钒氧化成五氧化二钒的方法需要加入冷却剂，向铁水中吹入空气或氧气，使其中的钒氧化，生成的五氧化二钒，但同时铁水中的Si、Ti以及Mn等其它易氧化元素也会与氧气反应生成金属氧化物一起进入钒渣中，从而影响了钒的品位。特别是对于硅钒比较高，例如对于硅钒比为0.6-1的含钒铁水进行提钒时，在吹入氧气的过程中，硅优先与氧反应生成氧化硅，而硅被氧化生成氧化硅的反应为放热反应，放出的热量会使铁水温度升高，若铁水温度过高，如超过1400℃，钒渣中的五氧化二钒会被还原到铁水中，因此，严重影响了钒渣中钒的品位以及钒的回收率。为了提高钒渣品位，现有技术中有报道使用生铁块作提钒冷却剂以降低铁水温度，以及提高提钒冷却剂全铁含量、调整提钒冷却剂加入时间以及调整转炉氧枪供氧制度、提钒终点温度控制、吹氧后加入C质调渣剂调渣、提钒转炉侧吹氮气、提钒顶底复吹等措施，但是，得到的钒渣中钒的品位以及钒的回收率仍然不够理想。

发明内容

本发明的目的克服采用现有的从铁水中提取钒的方法得到的钒渣中钒的品位较低以及钒的回收率较低的缺陷，提供一种使钒渣中钒品位较高、钒的回收率较高的从铁水中提取钒的方法。

本发明提供了一种从铁水中提取钒的方法，该方法包括将铁水与脱硫剂接触，分离出生成的渣相，得到脱硫后的铁水，然后将该脱硫后的铁水中的钒氧化成五氧化二钒；以所述铁水的总量为基准，所述铁水含有V 0.23-0.34重量％，S 0.04-0.15重量％，铁水与脱硫剂接触的条件使得脱硫后的铁水中硫的含量不超过0.020重量％；其中，所述脱硫剂含有Na₂CO₃、CaO和CaC₂，以所述脱硫剂的总量为基准，所述Na₂CO₃的含量为2.5-6重量％，所述CaO的含量为69-87.5重量％，所述CaC₂的含量为10-25重量％。

本发明的发明人，尽管使用以Na₂CO₃为主要成分的熔剂进行脱硫也能有效将铁水中的硫脱除，但是在脱硫的过程中，铁水中的钒也很容易与Na₂CO₃反应生成NaVO₃，在分离时，NaVO₃会与硫化钠和二氧化硅一起被除去，而增加了钒的损失。而本发明通过采用一种各组分配比合理的脱硫剂，使在脱硫过程中，既能够保证将铁水中的硫除去，还能够最大限度地除去铁水中的硅，同时又保证了将钒的损失量降低到最少，以在提钒过程中显著提高钒渣的品位以及钒的回收率，特别是针对于硅钒比较高，如硅钒比为0.6-1.0的铁水，效果更加显著。如采用实施例1-3的方法得到的钒渣品位比对比例1-3得到显著提高，脱硫过程中，钒的损失低于0.015重量％。此外，本发明的方法不需要增加额外的设备，且方法简单、成本较低。

具体实施方式

根据本发明，所述方法包括将铁水与脱硫剂接触，分离出生成的渣相，得到脱硫后的铁水，然后将该脱硫后的铁水中的钒氧化成五氧化二钒；以所述铁水的总量为基准，所述铁水含有V 0.23-0.34重量％，S 0.04-0.15重量％，铁水与脱硫剂接触的条件使得脱硫后的铁水中硫的含量不超过0.020重量％；其中，所述脱硫剂含有Na₂CO₃、CaO和CaC₂，以所述脱硫剂的总量为基准，所述Na₂CO₃的含量为2.5-6重量％；所述CaO的含量为69-87.5重量％；所述CaC₂的含量为10-25重量％。

按照本发明，在所述脱硫剂中配入一定比例的Na₂CO₃后，Na₂CO₃可与铁水中的硫和硅反应，在脱硫的同时脱去铁水中一部分硅，而有效地避免了硅对后续提钒工艺的影响。

Na₂CO₃在铁水中的反应如下：

Na₂CO₃＝Na₂O+CO₂↑

Na₂CO₃+[S]+[Si]＝Na₂S+SiO₂+CO ↑

Na₂CO₃+[S]+2[C]＝Na₂S+3CO ↑

在钒钛铁水中采用Na₂CO₃脱硅，还会发生如下反应：

5FeO+2[V]+Na₂CO₃＝2NaVO₃+CO₂↑+5[Fe]

按照本发明，若脱硫剂中Na₂CO₃的含量过高，则很容易发生上述钒与碳酸钠的反应，使得钒进入渣相中，且无法再分离，从而增加了钒的损失；若脱硫剂中Na₂CO₃的含量过低，则无法起到在脱硫的同时最大限度的起到脱出硅的作用，因此，按照本发明的方法，以所述脱硫剂的总量为基准，所述Na₂CO₃的含量为2.5-6重量％；所述CaO的含量为69-87.5重量％；所述CaC₂的含量为10-25重量％。

按照本发明，铁水与脱硫剂接触的条件包括所述脱硫剂的用量，所述脱硫剂的用量的可调节范围较宽，所述脱硫剂的用量可以为5-12千克/吨铁水。

所述将铁水与脱硫剂接触的其它条件为本领域技术人员所公知，例如，可以在喷吹装置中，以惰性气体为载体将脱硫剂喷吹到铁水中将脱硫剂与铁水混合。所述混合的时间可以为12-35分钟，混合的温度可以为1250-1400℃。

按照本发明，将生成的渣相与脱硫后的铁水分离的方法可以采用各种常规的分离方法，例如扒渣法、捞渣法和撇渣法等。

按照本发明，所述将脱硫后的铁水中的钒氧化成五氧化二钒的方法可以为各种常规的方法，例如，将氧含量至少为99.5体积％的含氧气体与铁水接触，所述接触的方式可以为各种本领域技术人员公知的方式，例如，向铁水中吹入氧含量至少为99.5体积％的含氧气体；所述含氧气体可以通过氧枪吹入铁水中，并与铁水混合，所述氧枪的位置一般可以位于距离铁水液面上1-2.3米的位置。所述接触的条件包括含氧气体的吹入强度可以为1.4-3.1Nm³/吨铁水·分钟；接触时间可以根据铁水中钒含量以及吹入条件的需要选择适当的接触时间，一般情况下，所述含氧气体的吹入时间可以为3-8分钟。

按照本发明，为了使铁水中的钒被充分氧化，所述将铁水中的钒氧化成五氧化二钒的方法在惰性气体与铁水接触以搅拌铁水的条件下进行。惰性气体与铁水接触的条件包括惰性气体的强度可以为0.024-0.096Nm³/吨铁水·分钟；接触搅拌的时间可以根据将铁水中的钒氧化的程度以及条件的需要选择适当的接触时间，一般情况下，接触搅拌的时间可以为3-8分钟；所述惰性气体的种类为本领域技术人员所公知，例如，可以选自氮气和元素周期表中零族气体中的一种或几种。更优选情况下，为了使惰性气体充分起到搅拌铁水的作用，并保证含氧气体与铁水的充分接触，所述惰性气体和含氧气体优选分别从不同的方向与铁水接触。

按照本发明，将铁水中的钒氧化成五氧化二钒的方法可以在各种装置中进行，例如，可以在转炉中进行，为了更好的达到充分使铁水中的钒氧化的目的，从转炉顶部吹入含氧气体使之与铁水接触，从转炉底部向铁水中吹入惰性气体与铁水接触以搅拌铁水。

按照本发明，为了进一步提高钒渣的品位以及钒的回收率，该方法还包括在将含氧气体与铁水接触之前、同时或之后，向铁水中加入冷却剂。

其中，所述冷却剂可以为本领域技术人员公知的各种冷却剂，例如，铁的氧化物，例如，TFe含量为55-65重量％的铁的氧化物；所述冷却剂的用量一般可以为10-40千克/吨铁水。

按照本发明，将氧化生成的五氧化二钒分离的方法可以采用本领域公知的方法，由于钒渣比重较铁水轻，可以直接倒炉出钢后，将钒渣从转炉中倒出。

本发明的方法可以适用于各种含钒的铁水，特别适用于铁水中硅较高，铁水中硅与钒的重量比为0.6-1的含钒铁水。

下面将通过具体实施例对本发明进行进一步的详细描述。

下述实施例中钒渣V₂O₅品位(指V₂O₅中钒的百分含量)的测定方法如下：

取样：将一个检验批经磁选后的钒渣堆成一个圆锥形，在圆锥的顶部布一个点，腰部对称布两个点，底部按等边三角形布三个点。用铁锹在布点位置上采取大致等量的份样，取样点的直径为300毫米左右。将取好的试样放入洁净的取样桶内，并将全部份样合并为一个大样。

制样：将试样用手工在专用的高锰钢板上破(砸)碎至小于80毫米(并除去钒渣中的绝废渣量，绝废渣量一般为钒渣实物总量的6重量％左右)，再将试样用颚式破碎机(型号为PE-150×250A)粗破至通过孔直径为20毫米的筛子，进而将试样用颚式破碎机(型号为SP-100×100)细破至通过孔直径为3毫米的筛子。然后，应用手工将试样中不能破碎的金属铁块捡出(即明铁，一般为钒渣实物总量的11.5重量％左右)。再将试样放入研磨机制出试样。

品位分析：将试样在X荧光光谱仪上分析出钒渣V₂O₅品位。

下述实施例中半钢成分检测方法如下：

在出钢过程中，在提钒炉内取半钢样，将试样送入自动磨样机，再送入直读光谱仪(型号ARL4460)得到半钢成份。

实施例1

本实施例用于说明本发明提供的从铁水中提取钒的方法。

高炉铁水成份：C 4.49重量％、Si 0.31重量％、Mn0.23重量％、P0.071重量％、S 0.059重量％、V 0.313重量％、Ti 0.25重量％、余量为铁。

将141吨上述高炉铁水注入铁水罐中，在喷吹脱硫装置中向铁水中喷吹脱硫剂，加入1134千克脱硫剂脱硫19分钟(所述脱硫剂中CaO含量为85重量％，Na₂CO₃含量为2.5重量％，CaC₂含量为12.5重量％)。脱硫扒渣后铁水取样成份：C 4.40重量％、Si 0.20重量％、S 0.006重量％、V 0.308重量％，铁水中Si/V比由脱硫前的0.99下降到脱硫后的0.65。将脱硫后的铁水注入120吨转炉中进行提钒，加入3900千克全铁含量为64重量％的铁的氧化物的冷却剂(TFe含量64重量％、SiO₂含量4.87重量％、CaO含量0.69重量％)，底吹氮气，底设4块复吹砖，氮气吹入强度为0.060Nm³/吨铁水·分钟，氧枪离液面1.7米，顶吹氧气，氧气的吹入强度2.02Nm³/吨铁水·分钟，吹氧310秒后提枪出半钢，并分离出钒渣，除去绝废渣量后得到钒渣4.63吨。

生产出的钒渣品位V₂O₅15.2重量％，得到的半钢含有C3.87重量％、V0.036重量％；并按照下述公式计算钒的收率为79.2％。

钒回收率＝(进入钒渣成品的钒总量/铁水含钒总量)×100％

＝(钒渣折合量×10％×2×钒的原子量/V₂O₅分子量)×100％/(铁水量×含钒量)

钒渣折合量＝(钒渣实物总量-绝废渣量)×(V₂O₅)％×(1-(MFe)％)/10％(V₂O₅)％：钒渣品位；MFe：钒渣中明铁含量。

实施例2

本实施例用于说明本发明提供的从铁水中提取钒的方法。

高炉铁水成份：C 4.86重量％、Si 0.20重量％、Mn 0.17重量％、P0.068重量％、S 0.120重量％、V 0.295重量％、Ti 0.22重量％、余量为铁。

将145吨上述高炉铁水注入铁水罐中，在喷吹脱硫装置中向铁水中喷吹脱硫剂，加入1700千克脱硫剂脱硫28分钟(所述脱硫剂中CaO含量为78.5重量％，Na₂CO3含量为6重量％，CaC₂含量为15.5重量％)。脱硫扒渣后铁水取样成份：C 4.86％、Si 0.16％、S 0.012％、V 0.283％，铁水Si/V比由脱硫前的0.68下降到0.57。将脱硫后的铁水兑入120吨提钒转炉，加入4200千克全铁含量为61.78重量％的冷却剂(TFe含量61.78重量％、SiO₂含量5.04重量％、CaO含量0.78重量％)，底吹氮气，底设4块复吹砖，氮气吹入强度为0.036Nm³/吨铁水·分钟，氧枪离液面1.5米，供氧强度2.0Nm³/吨铁水·分钟，吹氧320秒后提枪出半钢，并分离出钒渣，除去绝废渣量后得到钒渣3.87吨。

生产出的钒渣品位V₂O₅18.3重量％，得到的半钢含有C 3.61重量％、V0.021重量％；并按照实施例1中的公式计算得到钒的收率为82.2％。

实施例3

本实施例用于说明本发明提供的从铁水中提取钒的方法。

高炉铁水成份：C 4.62重量％、Si 0.24重量％、Mn 0.15重量％、P 0.075重量％、S 0.082重量％、V 0.291重量％、Ti 0.09重量％、余量为铁。

将137吨上述高炉铁水注入铁水罐中，在喷吹脱硫装置中向铁水中喷吹脱硫剂，加入1274千克脱硫剂脱硫23分钟(所述脱硫剂中CaO含量为73.2重量％，Na₂CO₃含量为4.3重量％，CaC₂含量为22.5重量％)。脱硫扒渣后铁水取样成份：C 4.61％、Si 0.18％、S 0.011％、V 0.278％，铁水Si/V比由脱硫前的0.82下降到0.65。将脱硫后的铁水兑入120吨提钒转炉，加入4200千克全铁为62.2重量％的冷却剂(TFe含量62.2重量％、SiO₂含量5.42重量％、CaO含量0.79重量％)，底吹氮气，底设4块复吹砖，氮气吹入强度为0.092Nm³/吨铁水·分钟，氧枪离液面1.6米，供氧强度2.26Nm³/吨铁水·分钟，吹氧290秒后提枪出半钢，并分离出钒渣，除去绝废渣量后得到钒渣4.17吨。

生产出的钒渣品位V₂O₅15.5重量％，得到的半钢含有C 3.78重量％、V0.035重量％；并按照实施例1中的公式计算得到钒的收率为80.5％。

对比例1-3

本对比例用于说明现有技术的从铁水中提取钒的方法。

分别按照实施例1-3的方法进行对比炉次的提钒，不同的是，脱硫剂的成分不同，对比例1中，脱硫剂的成分为：CaC₂9重量％，CaF₂4重量％，C 3重量％，Al 3.4重量％，其余为CaO；对比例2中，CaC₂10重量％，CaF₂3重量％，C 5重量％，Al 1.8重量％，其余为CaO；对比例3中，CaC₂12重量％，CaF₂3.5重量％，C 4重量％，Al 4.2重量％，其余为CaO。

按照对比例1-3的方法生产出的钒渣品位V₂O₅分别为13％、13.8％和13.4％；并按照实施例1中的公式计算得到钒的收率分别为68％、62.5％、701％。

Claims

1.一种从铁水中提取钒的方法，该方法包括将铁水与脱硫剂接触，分离出生成的渣相，得到脱硫后的铁水，然后将该脱硫后的铁水中的钒氧化成五氧化二钒；以所述铁水的总量为基准，所述铁水含有V 0.23-0.34重量％，S 0.04-0.15重量％，铁水与脱硫剂接触的条件使得脱硫后的铁水中硫的含量不超过0.02重量％；其特征在于，所述脱硫剂含有Na₂CO₃、CaO和CaC₂，以所述脱硫剂的总量为基准，所述Na₂CO₃的含量为2.5-6重量％，所述CaO的含量为69-87.5重量％，所述CaC₂的含量为10-25重量％。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，铁水与脱硫剂接触的条件包括所述脱硫剂的用量为5-12千克/吨铁水。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述将铁水中的钒氧化成五氧化二钒的方法包括将氧含量至少为99.5体积％的含氧气体与铁水接触，所述接触的条件包括含氧气体的强度为1.4-3.1Nm³/吨铁水·分钟；接触时间为3-8分钟。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其中，所述将铁水中的钒氧化成五氧化二钒的方法在惰性气体与铁水接触以搅拌铁水的条件下进行，所述惰性气体与铁水接触的条件包括惰性气体的强度为0.024-0.096Nm³/吨铁水·分钟；接触时间为3-8分钟；所述惰性气体选自氮气和元素周期表中零族气体中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，将铁水中的钒氧化成五氧化二钒的方法在转炉中进行，并从转炉顶部吹入含氧气体使之与铁水接触，从转炉底部向铁水中吹入惰性气体与铁水接触以搅拌铁水。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，该方法还包括在将含氧气体与铁水接触之前、同时或之后，向铁水中加入冷却剂。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述冷却剂为铁的氧化物；所述冷却剂的用量为20-40千克/吨铁水。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铁水中硅与钒的重量比为0.6-1。