CN110616291A

CN110616291A - 一种电炉熔分铁钒分离方法

Info

Publication number: CN110616291A
Application number: CN201910933865.6A
Authority: CN
Inventors: 方文; 游香米; 杨宁川; 干明
Original assignee: CISDI Engineering Co Ltd; CISDI Technology Research Center Co Ltd
Current assignee: CISDI Engineering Co Ltd; CISDI Technology Research Center Co Ltd
Priority date: 2019-09-29
Filing date: 2019-09-29
Publication date: 2019-12-27
Anticipated expiration: 2039-09-29
Also published as: CN110616291B

Abstract

本发明公开了一种电炉熔分铁钒分离方法，属于冶炼技术领域，包括：将含钒海绵铁主炉料经电炉熔分，得溢出和\或扒出的含钒氧化物炉渣A及钢水Ⅰ；向炉内供氧使钢水Ⅰ中钒元素氧化入渣，得溢出和\或扒出的含钒氧化物炉渣B及钢水Ⅱ；待炉内熔池熔清且钢水Ⅱ中钒含量低至目标值，得溢出和\或扒出的含钒氧化物炉渣C及钢水Ⅲ；待炉内钢水Ⅲ满足电炉出钢要求后出钢。本发明铁钒分离方法的钒资源随炉渣A、炉渣B、炉渣C进入渣罐构成全部熔分钒渣，铁资源随钢水Ⅲ进入钢包为后工序接收利用，实现了铁钒资源的分离。本发明生产工艺简单，钒资源无需反复氧化‑还原‑氧化，能高效获得V₂O₅品位4％～8％的熔分钒渣，可大幅度提高钒资源回收率至95％以上。

Description

一种电炉熔分铁钒分离方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种电炉熔分铁钒分离方法。

背景技术

钒钛磁铁矿的高效综合利用一直是冶金行业待解决的技术难题。目前冶炼钒钛磁铁矿的典型工艺如图2所示。钒钛铁精矿经高炉冶炼，约70％的钒被还原进入高炉铁水，其余钒进入高炉渣无法回收，高炉含钒铁水进入提钒转炉进行吹氧提钒得到富钒渣，在提钒转炉实现铁钒分离。当前工艺下可回收的部分钒资源，其赋存形式及转变路线为：“钒钛磁铁精矿→ 含钒铁水→转炉富钒渣”，大量钒资源在长流程反复氧化还原过程中被浪费掉。以攀钢为例，一般高炉渣中V₂O₅含量在0.3％左右，高炉渣中的钒资源难以回收利用。含钒铁水进入提钒转炉，受碳、氧、钒与温度平衡关系限制，“提钒保碳”只能控制在较低温度下进行，并需要保证半钢中有足够的碳含量，转炉提钒过程中钒的氧化率一般为85％～90％，提钒后钢中V含量0.03％左右。高炉对钒资源的部分还原与转炉提钒的限制条件导致了钒的回收率处于较低水平。

研究表明，钒主要与铁、钛、铀、钼、铜、铅、锌、铝等金属矿以及碳质矿、磷矿共生，储量较大的含钒矿物有钒钛磁铁矿、含钒磷酸盐页岩矿、铀钾钒矿、硫钒矿与铝土矿等，这些含钒矿物中，钒均以氧化物形式存在。近年也有采用“直接还原-电炉熔分深还原”工艺处理钒钛磁铁矿的试验报道，电炉工序熔炼海绵铁过程中先将钒还原至钢水，扒渣后再向炉内吹氧将钒氧化入渣，实现铁钒分离，但该工艺未见工业化应用。目前还没有使用电炉熔炼含钒海绵铁，直接炉内氧化提钒入渣的工艺。

综上，目前钒钛磁铁矿利用的工艺设计是以铁的回收为导向，铁钒是在提钒转炉中实现分离，钒资源回收工艺路线长，经过反复的还原、氧化，大量钒资源存于流程的副产品之中，无法回收利用，而高炉-转炉流程中钒资源的利用率仅47％。若采用本发明的新方法，将缩短提钒工艺流程，可大幅度提高钒资源回收率，电炉熔分提钒中钒回收率在95％以上，创造巨大的经济效益。

发明内容

有签于此，本发明的目的在于提供一种电炉熔分铁钒分离方法，用于解决现有钒资源回收工艺路线长，经过反复的还原、氧化，大量钒资源存于流程的副产品之中，无法回收利用的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的一种电炉熔分铁钒分离方法，包括如下具体步骤：

B1)、将含钒海绵铁主炉料经电炉熔分，得溢出和\或扒出的含钒氧化物炉渣A及钢水 Ⅰ；

B2)、向炉内供氧使钢水Ⅰ中钒元素氧化入渣，得溢出和\或扒出的含钒氧化物炉渣B 及钢水Ⅱ；

B3)、待炉内熔池熔清且钢水Ⅱ中钒含量低至目标值，得溢出和\或扒出的含钒氧化物炉渣C及钢水Ⅲ；

B4)、待炉内钢水Ⅲ满足电炉出钢要求后出钢。

优选的，在B1)、B2)和B3)步骤中，得到溢出和\或扒出含钒氧化物炉渣A、含钒氧化物炉渣B和\或含钒氧化物炉渣C后，根据钢水Ⅰ、钢水Ⅱ和\或钢水Ⅲ的容量添加含钒海绵铁主炉料。

优选的，所述含钒海绵铁主炉料为含钒海绵铁及氧化铁皮、铁矿石和\或钒钛铁精矿球团，且含钒海绵铁的占比为85％～100％。

优选的，在B1)步骤中所述溢出的含钒氧化物炉渣A为含钒海绵铁于电炉熔分中的熔化量在90％～100％时获得。

优选的，在B2)步骤中所述向炉内供氧的氧源包括但不限于：含钒海绵铁中未还原的 FeO供氧，向炉内加入氧化铁皮、铁矿石和\或钒钛铁精粉球团供氧，通过炉门和\或炉壁氧枪向炉内吹入的氧气。

优选的，在B2)步骤中所述向炉内供氧的方式包括但不限于：随含钒海绵铁主炉料一并入炉的固体供氧剂供氧，含钒海绵铁加热吹氧助熔供氧及熔化过程吹氧供氧，熔池熔清后吹氧供氧。

优选的，在B2)步骤中对钢水Ⅰ中钒元素氧化入渣的判断依据为：取样并检化验分析钢水Ⅱ中钒含量低于0.1％的某一设定指标值，所述某一设定指标值的大小取决于后工序要生产的目标钢种要求和电炉熔分钒渣品位要求。

优选的，在B2)步骤中溢出和\或扒出的含钒氧化物炉渣B为熔池熔清后到钢水Ⅱ中钒含量降低至目标值前，熔池上的炉渣溢出和\或扒出部分。

优选的，每吨含钒海绵铁电炉熔分后能够获得780kg～840kg钢水Ⅲ和130kg～200kg熔分钒渣，熔分钒渣由含钒氧化物炉渣A、含钒氧化物炉渣B和含钒氧化物炉渣C组成，其中：钢水Ⅲ中C含量0.02％～0.20％，V含量低于0.10％，Fe含量大于99.5％；熔分钒渣中V2O5含量4.0％～8.0％,CaO/SiO2比值在0.15～0.30，T.Fe含量小于20％。

优选的，所述含钒海绵铁采用直接还原制得；所述电炉熔分实施含钒海绵铁加热-升温- 熔化的熔炼装置为电弧炉；所述电炉出钢方式为出钢槽式或EBT式。

本发明的优点在于：

1、本发明铁钒分离方法的钒资源随炉渣A、炉渣B、炉渣C进入渣罐构成全部熔分钒渣，铁资源随钢水Ⅲ进入钢包为后工序接收利用，实现了铁钒资源的分离。

2、本发明铁钒分离方法的生产工艺简单，钒资源无需反复氧化-还原-氧化，能高效获得V₂O₅品位4％～8％的熔分钒渣，可大幅度提高钒资源回收率。

3、本发明铁钒分离方法大大的缩短提钒工艺流程，可大幅度提高钒资源回收率至95％以上，创造巨大的经济效益。

4、本发明铁钒分离方法中钒资源极大部分始终以氧化物的形式存在，减少了多道工序处理下，钒存于副产品之中造成的资源浪费。

5、本发明铁钒分离方法使的钒资源得到了充分回收，避免了高炉冶炼过程中大量高炉渣的产生以及钒进入高炉渣无法有效回收利用。

6、本发明铁钒分离方法相比于以往方法，使得出钢钢水中C含量低于0.2％，V含量低于0.10％，满足后续工序中目标钢种的需求，且Fe含量大于99.5％，远远优于现有技术初炼过程得到的铁资源纯度；而熔分钒渣的渣中T.Fe含量小于20％，使得流程中铁的收得率同样有保证。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的流程示意图；

图2为现有技术的流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本实施例中的电炉熔分铁钒分离方法，以入炉的含钒海绵铁金属化率为 90％～95％，T.Fe含量80％～85％，C含量为0.30％～1.00％，V₂O₅含量1.00％～1.30％左右为例进行说明。

具体的：首先，将直接还原装置生产得到的含钒海绵铁加入电炉熔分炉内，该含钒海绵铁可以采用料罐分批次加入也可连续加入，可以单独将含钒海绵铁主炉料入炉，也可以将含钒海绵铁与氧化铁皮或铁矿石或钒钛铁精矿球团一并入炉；接着，含钒海绵铁在电炉熔分过程中经过加热-升温-熔化阶段，而实现含钒海绵铁加热、升温、熔化的熔炼装置是电弧炉，在此过程中，可使用氧枪或自耗式吹氧管向炉内吹氧，待含钒海绵铁在经历加热升温熔化阶段后，炉内含钒海绵主炉料铁熔化约95％时，得到溢出及扒出的含钒氧化物炉渣A并引入渣罐内及钢水Ⅰ；然后，向炉内供氧使钢水Ⅰ中钒含量氧化入渣，得到溢出和扒出的含钒氧化物炉渣B及钢水Ⅱ，并根据后工序要生产的目标钢种要求和电炉熔分钒渣品位要求等技术经济因素设置某一设定指标值，以确定电炉熔分钢水Ⅱ中钒含量要求，一般为低于0.10％的某一设定指标值，而由电炉熔分钢水Ⅱ中钒含量要求和含钒海绵铁熔化约95％时的钢水Ⅰ 钒含量化验结果，决定是否向炉内供氧；接着，若判定需要向炉内供氧，供氧方式可以为通过氧枪向炉内吹入氧气，也可以向炉内加入氧化铁皮或铁矿石或钒钛铁精矿球团等固体料，也可以加入含钒海绵铁并以其中未还原的FeO供氧，即供氧的氧源可以为含钒海绵铁中未还原的FeO供氧，也可以为向炉内加入氧化铁皮、铁矿石和\或钒钛铁精粉球团供氧，还可以为通过炉门和\或炉壁氧枪向炉内吹入的氧气；然后，在炉内形成熔池后，可以采用边冶炼、边溢渣的方式将炉渣流入渣罐回收炉渣，同时待炉渣A\B\C分别溢出和扒出后并根据相应钢水Ⅰ\Ⅱ\Ⅲ的含量来继续向炉内增加含钒海绵铁主炉料；然后，待炉内熔池熔清且钢水Ⅱ中钒含量低至目标值，得溢出和\或扒出的含钒氧化物炉渣C及钢水Ⅲ，并将炉渣C出尽，出渣方法可采用炉体倾动溢渣，也可人工或机械扒渣。最后，在含钒炉渣全部进入渣罐后，渣罐运出，并调整钢水Ⅲ成分、温度等，待其成分温度达到电炉出钢要求后，通过出钢槽或EBT 将钢水经出钢口出钢至钢包，供后工序使用；这样，钒资源随炉渣A、炉渣B、炉渣C均进入渣罐构成了全部熔分钒渣，铁资源随调整后的钢水Ⅲ进入钢包为后工序接收利用，实现了铁钒资源的分离。

采用上述方案，由于含钒海绵铁成分差异，平均每吨含钒海绵铁电炉熔分将获得780kg～840kg合格钢水和130kg～200kg熔分钒渣，钢水进入钢包供后工序精炼，含钒炉渣存于渣罐供后工序提钒，实现了铁钒资源分离。其中，熔分所得钢水中C含量低于0.2％，V含量低于0.10％，Fe含量大于99.5％；熔分钒渣中V₂O₅含量4.0％～8.0％，CaO/SiO₂比值在0.15～0.30，T.Fe含量小于20％。这样，电炉熔分过程钢水中钒含量按目标要求控制，在钢水无钒含量要求下，电炉熔分提钒可使95％以上的钒进入炉渣供后续利用。同时，钒资源极大部分始终以氧化物的形式存在，减少了多道工序处理下，钒存于副产品之中造成的资源浪费。

上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种电炉熔分铁钒分离方法，其特征在于，包括如下步骤：

B1)、将含钒海绵铁主炉料经电炉熔分，得溢出和\或扒出的含钒氧化物炉渣A及钢水Ⅰ；

B2)、向炉内供氧使钢水Ⅰ中钒元素氧化入渣，得溢出和\或扒出的含钒氧化物炉渣B及钢水Ⅱ；

B4)、待炉内钢水Ⅲ满足电炉出钢要求后出钢。

2.根据权利要求1所述的电炉熔分铁钒分离方法，其特征在于，在B1)、B2)和B3)步骤中，得到溢出和\或扒出含钒氧化物炉渣A、含钒氧化物炉渣B和\或含钒氧化物炉渣C后，根据钢水Ⅰ、钢水Ⅱ和\或钢水Ⅲ的容量添加含钒海绵铁主炉料。

3.根据权利要求1或2所述的电炉熔分铁钒分离方法，其特征在于，所述含钒海绵铁主炉料为含钒海绵铁及氧化铁皮、铁矿石和\或钒钛铁精矿球团，且含钒海绵铁的占比为85％～100％。

4.根据权利要求1所述的电炉熔分铁钒分离方法，其特征在于，在B1)步骤中所述溢出的含钒氧化物炉渣A为含钒海绵铁于电炉熔分中的熔化量在90％～100％时获得。

5.根据权利要求1所述的电炉熔分铁钒分离方法，其特征在于，在B2)步骤中所述向炉内供氧的氧源包括但不限于：含钒海绵铁中未还原的FeO供氧，向炉内加入氧化铁皮、铁矿石和\或钒钛铁精粉球团供氧，通过炉门和\或炉壁氧枪向炉内吹入的氧气。

6.根据权利要求1所述的电炉熔分铁钒分离方法，其特征在于，在B2)步骤中所述向炉内供氧的方式包括但不限于：随含钒海绵铁主炉料一并入炉的固体供氧剂供氧，含钒海绵铁加热吹氧助熔供氧及熔化过程吹氧供氧，熔池熔清后吹氧供氧。

7.根据权利要求1所述的电炉熔分铁钒分离方法，其特征在于，在B2)步骤中对钢水Ⅰ中钒元素氧化入渣的判断依据为：取样并检化验分析钢水Ⅱ中钒含量低于0.1％的某一设定指标值，所述某一设定指标值的大小取决于后工序要生产的目标钢种要求和电炉熔分钒渣品位要求。

8.根据权利要求1所述的电炉熔分铁钒分离方法，其特征在于，在B2)步骤中溢出和\或扒出的含钒氧化物炉渣B为熔池熔清后到钢水Ⅱ中钒含量降低至目标值前，熔池上的炉渣溢出和\或扒出部分。

9.根据权利要求1所述的电炉熔分铁钒分离方法，其特征在于，每吨含钒海绵铁电炉熔分后能够获得780kg～840kg钢水Ⅲ和130kg～200kg熔分钒渣，熔分钒渣由含钒氧化物炉渣A、含钒氧化物炉渣B和含钒氧化物炉渣C组成，其中：钢水Ⅲ中C含量0.02％～0.20％，V含量低于0.10％，Fe含量大于99.5％；熔分钒渣中V₂O₅含量4.0％～8.0％,CaO/SiO₂比值在0.15～0.30，T.Fe含量小于20％。

10.根据权利要求1所述的电炉熔分铁钒分离方法，其特征在于，所述含钒海绵铁采用直接还原制得；所述电炉熔分实施含钒海绵铁加热-升温-熔化的熔炼装置为电弧炉；所述电炉出钢方式为出钢槽式或EBT式。