CN102251068A - 一种提钒冷却剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提钒冷却剂，属于钢铁冶炼领域。本发明提供了以炼钢切割渣和提钒污泥为原料的提钒冷却剂，其原料组成为：炼钢切割渣25～35wt％、提钒污泥20～35wt％、铁精矿粉5～10wt％、炼钢氧化铁皮30～35wt％、炼钢结合剂3～7wt％；其中，炼钢切割渣中TFe含量≥61wt％；提钒污泥中TFe含量≥67wt％，P含量≤0.07wt％，S含量≤0.7wt％；铁精矿粉中TFe含量≥62wt％，P含量≤0.007wt％，S含量≤0.3wt％；炼钢氧化铁皮中TFe含量≥63wt％，P含量≤0.02wt％，S含量≤0.03wt％。本发明提钒冷却剂，具有成本低、资源利用率高、冷却效果好等优点。

Description

一种提钒冷却剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种转炉提钒用冷却剂及其制备方法，属于钢铁冶炼领域。

背景技术

我国是钒钛磁铁矿大国，攀钢、承钢、昆钢、威钢等企业都是采用钒钛磁铁矿进行冶炼，钒钛磁铁矿高炉冶炼出的铁水与普通铁水相比钒含量高，而钒是一种重要的资源，因此铁水炼钢前必须提钒，制取钒渣。目前，国内外制取钒渣的生产方法较多，主要有新西兰铁水包吹钒工艺、南非摇包提钒工艺、俄罗斯和中国的转炉提钒工艺等，其它提钒工艺还包括含钒钢渣提钒、石煤提钒工艺等。其中以转炉提钒工艺最优，技术经济指标最好。

目前国内外转炉提钒的生产工艺主要通过加入冷却剂、控制过程温度和吹炼时间对该技术不断改进。转炉吹氧提钒是一个放热过程，硅[Si]、锰[Mn]、钒[V]、碳[C]等元素氧化使熔池快速升温，而[Si]、[Mn]氧化发生在[V]氧化之前，提钒不可能抑制其反应，而[C]、[V]转化温度大约在1385℃左右，因此要获得[V]的高氧化率和[V]高收得率，反应过程中必须通过加入提钒冷却剂，控制熔池温度使之逼近[C]、[V]转化温度以下，达到提钒保碳的目的。提钒的终点半钢温度不宜过高，提钒过程前期以钒氧化为主，后期以钒还原为主，但吹钒过程是钒还原为主。所以在降温时采用的是加入冷却剂使铁水温度降到合适的范围，转炉冶炼中通过对吹炼时间和过程温度的控制，将半钢中的钒氧化，提高收得率。

铁水的冷却是转炉提钒生产的重点。铁水的冷却主要是往铁水中加入冷却剂，而目前常用的冷却剂有：普通铁矿石、冷固球团、废钢、氧化铁皮和高品位矿。攀钢钒采用氧化铁皮、氧化铁皮球和冷固球团为冷却剂，冷却制度改进后，钒渣品位≥17.5％，半钢残钒≤0.04％，钒回收率≥80.0％。

目前常用的冷却剂一般采用铁精矿粉、氧化铁皮等为原料进行生产，CN1789435公开了一种铁水提钒控钙冷却剂及铁水提钒控钙工艺，其提钒冷却剂的化学成分(wt％)为：氧化铁皮56-60％、铁精矿粉30-40％、结合剂5-10％，该冷却剂可增高钒的提取率和钒渣品位，稳定钒渣氧化钙含量。CN100582248公开了一种提钒冷却剂及其制备方法和使用方法，该冷却剂以氧化铁皮或提钒污泥、含钒铁精矿、结合剂为原料生产，含有80％-95％的铁氧化物，3-6％的SiO₂、0.1-0.6％的V₂O₅、1-3％MgCl₂。

本发明的发明人对转炉提钒用冷却剂进行了大量的研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种转炉提钒用冷却剂，该冷却剂以炼钢切割渣为主要原料。

本发明的技术方案为：

提钒冷却剂，其原料组成为：炼钢切割渣25～35wt％、提钒污泥20～35wt％、铁精矿粉5～10wt％、炼钢氧化铁皮30～35wt％、炼钢结合剂3～7wt％；其中，所述的炼钢切割渣中TFe含量≥61wt％；所述的提钒污泥中TFe含量≥67wt％，P含量≤0.07wt％，S含量≤0.7wt％；所述的铁精矿粉中TFe含量≥62wt％，P含量≤0.007wt％，S含量≤0.3wt％；所述的炼钢氧化铁皮中TFe含量≥63wt％，P含量≤0.02wt％，S含量≤0.03wt％。

优选的，所述炼钢结合剂为水泥、膨润土、淀粉、水玻璃、高铝钒土中的至少一种。

本发明还提供了上述提钒冷却剂的制备方法，该方法包括，将炼钢切割渣、提钒污泥、铁精矿粉、炼钢氧化铁皮、炼钢结合剂按质量比为：炼钢切割渣25～35wt％、提钒污泥20～35wt％、铁精矿粉5～10wt％、炼钢氧化铁皮30～35wt％、炼钢结合剂3～7wt％加水混合并搅拌均匀，压制成球团，干燥使球团含水量小于球团总重量的3％即得提钒冷却剂。

优选的，上述提钒冷却剂的制备方法中，所述炼钢切割渣、炼钢氧化铁皮粒径不超过3mm。

优选的，上述提钒冷却剂的制备方法中，水的加入量与原料总重量的比值为3～5∶45～50，更优选3∶50。

本发明进一步提供了炼钢切割渣在制造提钒冷却剂的用途。

具体技术方案为：将炼钢切割渣25～35wt％、提钒污泥20～35wt％、铁精矿粉5～10wt％、炼钢氧化铁皮30～35wt％、炼钢结合剂3～7wt％加水混合并搅拌均匀，压制成球团，干燥使球团含水量小于球团总重量的3％即得提钒冷却剂；其中，所述的炼钢切割渣中TFe含量≥61wt％；所述的提钒污泥中TFe含量≥67wt％，P含量≤0.07wt％，S含量≤0.7wt％；所述的铁精矿粉中TFe含量≥62wt％，P含量≤0.007wt％，S含量≤0.3wt％；所述的炼钢氧化铁皮中TFe含量≥63wt％，P含量≤0.02wt％，S含量≤0.03wt％。

优选的，上述炼钢切割渣在制造提钒冷却剂的用途中，炼钢切割渣、炼钢氧化铁皮粒径不超过3mm。

优选的，上述炼钢切割渣在制造提钒冷却剂的用途中，水的加入量与原料总重量的比值为3～5∶45～50；水的加入量与原料总重量的比值更优选为3∶50。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种利用炼钢切割渣和提钒污泥为主要原料制备提钒冷却剂及其制备方法。本发明所生产的提钒冷却剂，球形状均匀，强度较好(从2m高落下不碎)，一次成球率高达85％，所造的冷却剂中总铁含量(TFe：Fe₂O₃+FeO+MFe，TFe指全铁，即铁元素在矿石中的质量分数；MFe指磁性铁，具有磁性的铁元素在矿石中的质量分数)达到了60％以上，含P、S、水等成份少，完全满足用作提钒冷却剂的要求。用本发明的提钒冷却剂进行含钒铁水提钒，与采用现有技术的冷却剂相比：(1)冷却剂的使用量相对减少；(2)钒渣中的V₂O₅含量提高0.5％-2％；(3)钒的收得率提高6％～8％。另外，本发明提钒冷却剂，具有成本低、生产工艺简单、资源利用率高、冷却效果好等优点；本发明不仅能够完全将炼钢厂连铸车间产生的切割渣和提钒污泥进行有效利用、节约成本，而且能够完全适应转炉提钒生产要求。

附图说明

图1是本发明实施例提钒冷却剂的生产工艺路线。

具体实施方式

提钒冷却剂，其原料组成为：炼钢切割渣25～35wt％、提钒污泥20～35wt％、铁精矿粉5～10wt％、炼钢氧化铁皮30～35wt％、炼钢结合剂3～7wt％；

其中，所述的炼钢切割渣中TFe含量≥61wt％；所述的提钒污泥中TFe含量≥67wt％，P含量≤0.07wt％，S含量≤0.7wt％；所述的铁精矿粉中TFe含量≥62wt％，P含量≤0.007wt％，S含量≤0.3wt％；所述的炼钢氧化铁皮中TFe含量≥63wt％，P含量≤0.02wt％，S含量≤0.03wt％。

本发明中的炼钢切割渣是指：炼钢厂连铸车间在生产时，为了得到一定长度的连铸坯，使用火焰切割器对连铸坯进行切割，切割时所产生的固体渣状物质称为炼钢切割渣。

本发明中的提钒污泥是指：在转炉提钒过程中，由于向提钒转炉内喷吹了大量的氧气，氧气反应后产生了大量的废气，为了将这些废气进行有效处理，钢厂通过抽风设备将这些气体抽走，在这个过程中，气体所带走的固体小颗粒在进行湿法除尘的时候会形成一种泥状物质，这种物质就称为提钒污泥。

本发明中的炼钢氧化铁皮是指：转炉炼钢用氧化铁皮来自轧钢和连铸过程产生的氧化壳层，其主要成分是氧化铁。氧化铁皮可改善熔渣流动性，也有利于脱磷，并且可以降温。

优选的，所述炼钢结合剂为水泥、膨润土、淀粉、水玻璃、高铝钒土中的至少一种。

本发明还提供了上述提钒冷却剂的制备方法，该方法包括，将炼钢切割渣、提钒污泥、铁精矿粉、炼钢氧化铁皮、炼钢结合剂按质量比为：炼钢切割渣25～35wt％、提钒污泥20～35wt％、铁精矿粉5～10wt％、炼钢氧化铁皮30～35wt％、炼钢结合剂3～7wt％加水混合并搅拌均匀，压制成球团，干燥使球团含水量小于球团总重量的3％即得提钒冷却剂。

上述方法中球团形状可以是球形，也可以是椭球形，优选球形，便于下料。之所以需要压制成球，是因为在转炉提钒生产过程中一直在使用通风设备从炉口抽气，而冷却剂也是从炉口加入，如果不压制成球的话，在加入过程中粉料会连通气体一起被抽走一部分，不仅影响气体的湿法除尘，而且还影响材料的利用率。另外，由于水分过大，可能发生炉内大喷的危险现象，因此上述方法中球团要求干燥至水份要求小于球团总重量的3％。

优选的，上述提钒冷却剂的制备方法中，炼钢切割渣、炼钢氧化铁皮粒径不超过3mm，主要因为要将上述原料混合后压制成球团冷却剂时，如果粒径太大会影响成球率，因此炼钢切割渣、炼钢氧化铁皮粒径不超过3mm。

优选的，上述提钒冷却剂的制备方法中，水的加入量与原料总重量的比值为3～5∶45～50；更优选的，水的加入量与原料总重量的比值为3∶50。混料时加入水润湿原料，使得原料含有一定的水分，从而能够更好的与结合剂结合，提高成球率和球的强度。

本发明进一步提供了炼钢切割渣在制造提钒冷却剂的用途。

具体技术方案为：将炼钢切割渣25～35wt％、提钒污泥20～35wt％、铁精矿粉5～10wt％、炼钢氧化铁皮30～35wt％、炼钢结合剂3～7wt％加水混合并搅拌均匀，压制成球团，干燥使球团含水量小于球团总重量的3％即得提钒冷却剂；其中，所述的炼钢切割渣中TFe含量≥61wt％；所述的提钒污泥中TFe含量≥67wt％，P含量≤0.07wt％，S含量≤0.7wt％；所述的铁精矿粉中TFe含量≥62wt％，P含量≤0.007wt％，S含量≤0.3wt％；所述的炼钢氧化铁皮中TFe含量≥63wt％，P含量≤0.02wt％，S含量≤0.03wt％。

优选的，上述炼钢切割渣在制造提钒冷却剂的用途中，炼钢切割渣、炼钢氧化铁皮粒径不超过3mm。

优选的，上述炼钢切割渣在制造转炉提钒用冷却剂的用途中，水的加入量与原料总重量的比值为3～7∶45～50；水的加入量与原料总重量的比值更优选为3∶50。

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步说明本发明。

本发明中原料的成分等指标如表1所示，表中分别列出了炼钢切割渣中总铁(TFe)含量；提钒污泥中的总铁(TFe)含量、磷(P)含量、硫(S)含量；铁精矿中的总铁(TFe)含量、磷(P)含量、硫(S)含量；炼钢氧化铁皮的总铁(TFe)含量、磷(P)含量、硫(S)含量以及所用的炼钢结合剂。

将表1中所列的炼钢切割渣、炼钢氧化铁皮破碎并筛分得到粒径不超过3mm的粉粒，然后将炼钢切割渣、提钒污泥、铁精矿粉、炼钢氧化铁皮、炼钢结合剂按一定质量比配料，之后将配好的料放入混料机中混合搅拌，搅拌过程中加入水，搅拌均匀后将原料送入压球机进行压制，未成球的原料返回压球机料斗中，压制成的湿球团装入铁栅料斗中自然风干，干燥至含水量小于球团总重量的3％即得本发明的转炉提钒用冷却剂；具体原料配比、工艺参数及所得冷却剂的性能如表2所示，具体生产工艺路线如图1所示。

本发明还对以氧化铁皮、提钒污泥、铁矿粉、结合剂为原料(即不加炼钢切割渣)制造的提钒冷却剂(称作冷固球团)进行了研究，并将利用本发明技术方案(本发明实施例1、3、5)得到的冷却剂与冷固球团冷却剂用于转炉提钒工艺，在加入时机、加入方式等其他工艺条件均相同的情况下，两类冷却剂的加入量、加入冷却剂提钒后得到的钒渣中V₂O₅含量、钒的收得率、TFe含量如表3所示；冷固球团的具体配比如表4所示。

表1制备提钒冷却剂的原料及其相关指标

表2提钒冷却剂的制备条件及性能

注：上述6个实施例所得的球状转炉提钒用冷却剂均形状均匀。

表3提钒冷却剂使用条件及其使用效果

表4冷固球团的原料及配比

由上表可知，利用炼钢切割渣制备提钒冷却剂，不仅使得炼钢切割渣循环经济利用，并且：(1)冷却剂的使用量相对减少；(2)钒渣中的V₂O₅含量提高1％-2％；(3)钒的收得率提高0.5％～2％。另外，专利申请CN100582248中报道的以含钒铁精矿粉与氧化铁皮和结合剂配制并压制而成的冷却剂，其用于铁水提钒，所得钒渣中V₂O₅含量为15.93～17.11％，所得钒的收得率为77.1～78.2％。综上可见，本发明制备的提钒冷却剂不仅可以将提钒污泥和炼钢切割渣循环经济利用，而且提高了钒资源的利用率。

Claims (10)

1.提钒冷却剂，其特征在于，其原料组成为：炼钢切割渣25～35wt％、提钒污泥20～35wt％、铁精矿粉5～10wt％、炼钢氧化铁皮30～35wt％、炼钢结合剂3～7wt％；

其中，所述的炼钢切割渣中TFe含量≥61wt％；所述的提钒污泥中TFe含量≥67wt％，P含量≤0.07wt％，S含量≤0.7wt％；所述的铁精矿粉中TFe含量≥62wt％，P含量≤0.007wt％，S含量≤0.3wt％；所述的炼钢氧化铁皮中TFe含量≥63wt％，P含量≤0.02wt％，S含量≤0.03wt％。

2.根据权利要求1所述的提钒冷却剂，其特征在于，所述炼钢结合剂为水泥、膨润土、淀粉、水玻璃、高铝钒土中的至少一种。

3.权利要求1或2所述的提钒冷却剂的制备方法，其特征在于，该方法包括，将所述炼钢切割渣、提钒污泥、铁精矿粉、炼钢氧化铁皮、炼钢结合剂按质量比为：炼钢切割渣25～35wt％、提钒污泥20～35wt％、铁精矿粉5～10wt％、炼钢氧化铁皮30～35wt％、炼钢结合剂3～7wt％加水混合并搅拌均匀，压制成球团，干燥使球团含水量小于球团总重量的3％即得提钒冷却剂。

4.根据权利要求3所述的提钒冷却剂的制备方法，其特征在于，所述炼钢切割渣、炼钢氧化铁皮的粒径不超过3mm。

5.根据权利要求3或4所述的提钒冷却剂的制备方法，其特征在于，水的加入量与原料总重量的比值为3～5∶45～50。

6.根据权利要求5所述的提钒冷却剂的制备方法，其特征在于，水的加入量与原料总重量的比值为3∶50。

7.炼钢切割渣在制造提钒冷却剂的用途。

8.根据权利要求7所述的炼钢切割渣在制造提钒冷却剂的用途，其特征在于，将炼钢切割渣25～35wt％、提钒污泥20～35wt％、铁精矿粉5～10wt％、炼钢氧化铁皮30～35wt％、炼钢结合剂3～7wt％加水混合并搅拌均匀，压制成球团，干燥使球团含水量小于球团总重量的3％即得提钒冷却剂；

其中，所述的炼钢切割渣中TFe含量≥61wt％；所述的提钒污泥中TFe含量≥67wt％，P含量≤0.07wt％，S含量≤0.7wt％；所述的铁精矿粉中TFe含量≥62wt％，P含量≤0.007wt％，S含量≤0.3wt％；所述的炼钢氧化铁皮中TFe含量≥63wt％，P含量≤0.02wt％，S含量≤0.03wt％。

9.根据权利要求8所述的炼钢切割渣在制造提钒冷却剂的用途，其特征在于，所炼钢切割渣、炼钢氧化铁皮粒径不超过3mm。

10.根据权利要求8或9所述的炼钢切割渣在制造提钒冷却剂的用途，其特征在于，水的加入量与原料总重量的比值为3～5∶45～50；优选为3∶50。

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