CN102560131B

CN102560131B - 预熔型精炼渣及其制备方法

Info

Publication number: CN102560131B
Application number: CN201110446271.6A
Authority: CN
Inventors: 陈炼; 李龙; 陈永; 戈文荪; 王永钢; 向丽; 杨森祥; 杜利华; 翁建军; 何为
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: CN102560131A

Abstract

本发明提供了一种预熔型精炼渣及其制备方法。所述制备方法包括：将钒铁冶炼炉渣与电炉起弧用铁加入电炉，熔化形成熔池；向熔池中加入铝以还原所述钒铁冶炼炉渣中的钒氧化物；向熔池中加入石灰并用惰性气体搅拌熔池，以形成含12CaO·7Al₂O₃和/或3CaO·Al₂O₃相的渣；分离熔池中的渣与金属液，得到预熔型精炼渣和金属液。本发明能够有效利用钒铁冶炼炉渣，并制得满足诸如炼钢等冶金工艺要求的预熔型精炼渣。

Description

预熔型精炼渣及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金工业固体废弃物资源化利用技术领域，更具体地讲，涉及一种预熔型精炼渣及其制备方法。

背景技术

目前，在对钒的利用方面存在多项技术，例如，利用钒渣制备的V₂O₅生产钒铁合金。通常，钒铁合金的生产方法包括硅热法和铝热法。其中，铝热法在制备钒铁合金时，由于在生产过程中加入了铝粒进行还原，所以钒铁冶炼炉渣中含有大量的Al₂O₃，从而造成该钒铁冶炼炉渣具有熔点高、难利用的特点。在现有技术中，对钒铁冶炼炉渣的处理方法主要是破碎后当作碎石块用于铺路，或者进行堆放。

一般来说，钒铁冶炼炉渣中含有按重量计20％左右的CaO、60％左右的Al₂O₃、15％左右的MgO、0.6％左右的Fe、1.5％左右的V、微量的Cr以及杂质元素。如果不对钒铁冶炼炉渣加以利用直接堆放到环境中，钒铁冶炼炉渣中的V、Cr等重金属元素会对环境造成污染，同时也造成V资源的浪费。因此，钒铁冶炼炉渣的资源化利用对于减轻环境负荷和冶金工业的可持续发展具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种预熔型精炼渣及其制备方法。

本发明的目的之一在于提供一种能有效利用钒铁冶炼炉渣的方法，以解决因炉渣堆积产生的环境问题。

本发明的另一目的在于提供一种利用钒铁冶炼炉渣来制备预熔型精炼渣的方法，以生产出一种含12CaO·7Al₂O₃和/或3CaO·Al₂O₃相的预熔型精炼渣。

本发明的一方面提供了一种预熔型精炼渣的制备方法。所述制备方法包括步骤：将钒铁冶炼炉渣与电炉起弧用铁加入电炉，熔化形成熔池；向熔池中加入铝以还原所述钒铁冶炼炉渣中的钒氧化物；向熔池中加入石灰并用惰性气体搅拌熔池，以形成含12CaO·7Al₂O₃和/或3CaO·Al₂O₃相的渣；分离熔池中的渣与金属液，得到预熔型精炼渣和金属液。

在根据本发明的预熔型精炼渣的制备方法的一个实施例中，所述加入石灰的步骤中，将石灰分批加入熔池。

在根据本发明的预熔型精炼渣的制备方法的一个实施例中，所述钒铁冶炼炉渣为采用铝热法冶炼钒铁合金时产生的炉渣。

在根据本发明的预熔型精炼渣的制备方法的一个实施例中，所述钒铁冶炼炉渣按重量计包括：55％～70％的Al₂O₃、15％～25％的CaO、12％～20％的MgO、小于0.5的SiO₂、0.5％～2.5％的V、0.5％～1％的TFe以及微量杂质。

在根据本发明的预熔型精炼渣的制备方法的一个实施例中，所述钒铁冶炼炉渣的加入量按重量计为30％～60％，所述石灰的加入量按重量计为39.5％～69.5％。

本发明的另一方面提供了一种预熔型精炼渣，所述预熔型精炼渣采用如上所述的制备方法制得。

在根据本发明的预熔型精炼渣的一个实施例中，所述预熔型精炼渣成份按重量计包括：21％～45％的Al₂O₃、44％～71％的CaO、7％～11％的MgO、低于0.3％的SiO₂、低于0.5％的TFe以及微量杂质。该预熔型精炼渣可以作为炼钢用预熔型精炼渣。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：(1)能够有效利用钒铁冶炼炉渣，有利于资源回收利用；(2)使用钒铁冶炼炉渣制得了满足工艺要求的预熔型精炼渣。例如，所述预熔型精炼渣具有成份均匀稳定并能够快速形成流动性、还原性良好的高碱度精炼渣的特点，从而能够高效完成脱硫、脱氧、去除夹杂物的精炼任务。

附图说明

图1示出了根据本发明示例性实施例的预熔型精炼渣的制备方法的工艺路线图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来详细说明本发明的示例性实施例。

如图1所示，在本发明的一个示例性实施例中，预熔型精炼渣的制备方法包括以下步骤：将钒铁冶炼炉渣与电炉起弧用铁加入电炉，熔化形成熔池；向熔池中加入铝以还原所述钒铁冶炼炉渣中的钒氧化物；向熔池中加入石灰并用惰性气体搅拌熔池，以形成含12CaO·7Al₂O₃和/或3CaO·Al₂O₃相的渣；分离熔池中的渣与金属液，得到预熔型精炼渣和金属液。这里，惰性气体可以为氮气或氩气等常用惰性气体。与钒铁冶炼炉渣一起加入电炉中的铁是为了起到引弧的作用，其加入量可以根据实际情况设定。加入铝是为了还原所述钒铁冶炼炉渣中的钒氧化物，因此，铝的加入量可以根据钒铁冶炼炉渣中的钒氧化物的含量计算得出。优选地，加入铝的时机是待熔池完全熔清后，这样便于操作并且有利于提高金属铝的利用率。金属液主要含有金属钒和铁元素，其可以模铸为块后，返回钒铁合金冶炼工艺进行利用；或者也可以直接以液态形式返回钒铁合金冶炼工艺进行利用。

在本发明的一个示例性实施例中，所述加入石灰的步骤可将石灰分批加入熔池，每批的量可以相等也可以不等，从而有利于使加入熔池中的石灰及时熔化，并改善渣相与金属液相之间的反应，而且还可以促进精炼渣所需物质的形成，改善预熔型精炼渣的质量。例如，在本实施例中，可将石灰分三批加入熔池，并用氮气搅拌，搅拌均匀后静置20～30min来分离熔池中的渣与金属液。这里，金属液中主要含有金属钒和铁。惰性气体搅拌可以促进传热和传质，有利于促进含12CaO·7Al2O₃和/或3CaO·Al₂O₃相的渣的生成。

在本发明的一个示例性实施例中，所述钒铁冶炼炉渣可以为采用铝热法冶炼钒铁合金时产生的炉渣。然而，本发明的所述钒铁冶炼炉渣不限于此。由于本发明的方法利用了炉渣中的氧化铝和氧化钙，因此本领域技术人员应该清楚采用其它方法冶炼钒铁合金时产生的炉渣，只要其中含有预定量的氧化铝，即可作为本发明的钒铁冶炼炉渣。

在本发明的一个示例性实施例中，所述钒铁冶炼炉渣按重量计包括：55％～70％的Al₂O₃、15％～25％的CaO、12％～20％的MgO、小于0.5的SiO₂、0.5％～2.5％的V、0.5％～1％的TFe以及微量杂质。此时，所述钒铁冶炼炉渣的加入量按重量计可以为30％～60％，所述石灰的加入量按重量计可以为39.5％～69.5％，从而可以获得含有12CaO·7Al₂O₃和/或3CaO·Al₂O₃相的预熔型精炼渣。例如，获得的预熔型精炼渣的成份如表2所示，其按重量计可以包括：21％～45％的Al₂O₃、44％～71％的CaO、7％～11％的MgO、低于0.3％的SiO₂、低于0.5％的TFe以及微量杂质。本发明的预熔型精炼渣具有成份均匀、熔点低、熔速快和硫容高等特点，其能够实现快速造渣和深度脱硫，促进非金属夹杂物的吸收，缩短精炼周期，尤其适合作为炼钢用预熔型精炼渣。当将本发明的预熔型精炼渣用于炼钢工艺中的二次精炼工序时，能够快速形成流动性、还原性良好的高碱度精炼渣，从而能够高效完成脱硫、脱氧、去除夹杂物的精炼任务，满足生产需要。例如，将该预熔型精炼渣作为精炼渣加入钢包精炼炉(即，LF炉)时，该预熔型精炼渣在LF精炼过程快速形成流动性、还原性良好的高碱度精炼渣，使LF能高效完成脱硫、脱氧、去除夹杂物的精炼任务，满足生产需要。

在本发明的一个示例性实施例，石灰、铝、铁均可以为含有少量杂质的常规材料。在一般的情况下，石灰中CaO的重量百分比含量应大于80％，铝中铝元素的重量百分比含量应大于95％，否则会降低制得的炼钢用预熔型精炼渣的质量。

表1示出了钒铁冶炼炉渣的主要成份(忽略杂质含量)，其中，所述钒铁冶炼炉渣为采用铝热法冶炼钒铁合金时产生的炉渣。

表1 钒铁冶炼炉渣的主要成份(按重量百分比(wt％)计)

成份

Al₂O₃

CaO

MgO

SiO₂

V

TFe

比例/wt％

55～70

15～25

12～20

＜0.5

0.5～2.5

0.5～1

表2 根据示例性实施例的预熔型精炼渣的主要成份

成份	Al₂O₃	CaO	MgO	SiO₂	TFe
						比例/wt％	21～45	44～71	7～11	＜0.3	＜0.5

为了更好地理解本发明，下面结合具体示例来进一步说明本发明。

示例1至3采用图1所示的工艺路线图来进行操作。示例1至3中的钒铁冶炼炉渣具有表1所示的成份。

示例1

将作为原料的钒铁冶炼炉渣、石灰和铝粒按质量比为30∶69.5∶0.5，共计15t，进行称量。

将钒铁冶炼炉渣和300kg铁块放入电炉内熔化。待完全熔清后，加入铝粒继续熔清。然后分三批加入石灰并用氮气搅拌，搅拌均匀后静置10min，待渣铁分离后先出渣后出铁，所得到的渣即预熔型精炼渣，同时得到含钒、铁元素的金属液。预熔型精炼渣经过破碎成6mm～12mm的颗粒后包装。预熔渣成份按重量计为：Al₂O₃ 21.45％，CaO 70.63％，MgO 7.65％，SiO₂ 0.27％，TFe 0.43％，余量为杂质。将含钒、铁元素的金属液模铸成块后，返回钒铁合金冶炼工艺进行利用。

示例2

将作为原料的钒铁冶炼炉渣、石灰和铝粒按质量比为60∶39.5∶0.5，共计10t，进行称量。

将钒铁冶炼炉渣和200kg铁块放入电炉内熔化。待完全熔清后，加入铝粒继续熔清。然后分三批加入石灰并用氮气搅拌，搅拌均匀后静置20min，待渣铁分离后先出渣后出铁，所得到的渣即预熔型精炼渣，同时得到含钒、铁元素的金属液。预熔型精炼渣经过破碎成6mm～12mm的颗粒后包装。预熔渣成份按重量计为：Al₂O₃ 45.51％，CaO 44.03％，MgO10.22％，SiO₂ 0.24％，TFe 0.48％，余量为杂质。将含钒、铁元素的金属液模铸成块后，返回钒铁合金冶炼工艺进行利用。

示例3

将作为原料的钒铁冶炼炉渣、石灰和铝粒按质量比为35∶64.5∶0.5，共计20t，进行称量。

将钒铁冶炼炉渣和400kg铁块放入电炉内熔化。待完全熔清后，加入铝粒继续熔清。然后分三批加入石灰并用氮气搅拌，搅拌均匀后静置15min，待渣铁分离后先出渣后出铁，所得到的渣即预熔型精炼渣，同时得到含钒、铁元素的金属液。预熔型精炼渣经过破碎成6mm～12mm的颗粒后包装。预熔渣成份按重量计为：Al₂O₃ 35.78％，CaO 54.98％，MgO 9.05％，SiO₂ 0.19％，TFe 0.45％，余量为杂质。将含钒、铁元素的金属液模铸成块后，返回钒铁合金冶炼工艺进行利用。

综上所述，本发明能够有效利用钒铁冶炼炉渣制备出预熔型精炼渣，不仅实现对作为冶金废弃物的钒铁冶炼炉渣的有效利用，而且制得的预熔型精炼渣具有成份均匀稳定并能够快速形成流动性、还原性良好的高碱度精炼渣的特点，从而能够高效完成脱硫、脱氧、去除夹杂物的精炼任务，满足了生产需要。可见，本发明能够在保证精炼效果的基础上，使用了钒铁生产中的渣料作为原料，既保护了自然矿产资源，又拓宽了钒铁冶炼炉渣的资源化利用途径，实现了钒铁冶炼炉渣在冶金工艺流程(例如，钢铁冶金流程)内部的循环使用。

尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明的预熔型精炼渣及其制备方法，但是以上描述仅是示出性的而非限制性的，本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对上述描述进行改变。

Claims

1.一种预熔型精炼渣的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

将钒铁冶炼炉渣与电炉起弧用铁加入电炉，熔化形成熔池；

向熔池中加入铝以还原所述钒铁冶炼炉渣中的钒氧化物；

向熔池中加入石灰并用惰性气体搅拌熔池，以形成含12CaO·7Al₂O₃和/或3CaO·Al₂O₃相的渣；

分离熔池中的渣与金属液，得到预熔型精炼渣和金属液，所述预熔型精炼渣成份按重量计包括：21%～45%的Al₂O₃、44%～71%的CaO、7%～10.22%的MgO、低于0.3%的SiO₂、低于0.5%的TFe以及微量杂质。

2.根据权利要求1所述的预熔型精炼渣的制备方法，其特征在于，所述加入石灰的步骤中，将石灰分批加入熔池。

3.根据权利要求1所述的预熔型精炼渣的制备方法，其特征在于，所述钒铁冶炼炉渣为采用铝热法冶炼钒铁合金时产生的炉渣。

4.根据权利要求3所述的预熔型精炼渣的制备方法，其特征在于，所述钒铁冶炼炉渣按重量计包括：55%～70%的Al₂O₃、15%～25%的CaO、12%～20%的MgO、小于0.5%的SiO₂、0.5%～2.5%的V、0.5%～1%的TFe以及微量杂质。

5.根据权利要求4所述的预熔型精炼渣的制备方法，其特征在于，所述钒铁冶炼炉渣的加入量按重量计为30%～60%，所述石灰的加入量按重量计为39.5%～69.5%。

6.一种预熔型精炼渣，其特征在于，所述预熔型精炼渣采用根据权利要求1至5中任意一项所述的制备方法制得。

7.根据权利要求6所述的预熔型精炼渣，其特征在于，所述预熔型精炼渣为炼钢用预熔型精炼渣。