CN112813230B - 一种含钒铁水真空提钒的方法 - Google Patents

一种含钒铁水真空提钒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种含钒铁水真空提钒的方法，所述方法包括：将含钒铁水在真空条件下进行吹炼，得到脱钒铁水和含钒渣；本发明所述方法通过在真空条件下进行提钒操作，减少了提钒过程的吹炼喷溅，降低了炼钢金属损耗，同时大幅度提高了钒回收率，使其可达77.6％以上，并且通过进一步的控制真空条件，锤炼时间以及氧枪枪位，使钒的回收率可到80.0％以上，实现了企业的降本增效；本发明所述方法操作简单，能耗与原料成本低，经济效益好，有利于工业化规模生产，具有较好的工业应用前景。

Description

一种含钒铁水真空提钒的方法
技术领域
本发明属于化工冶金技术领域，具体涉及一种含钒铁水真空提钒的方法。
背景技术
钒元素被誉为工业的味精，在国民经济发展过程中占据重要的战略位置，可广泛应用于工业、汽车、军事、建筑等领域。近年来全球钒消耗一直处于增长的趋势且价格波动较大，受钒提取技术发展制约，钒提取过程中的损失较大，一般钢铁企业的钒回收率为73％，最高为78％，因此，需求一种新的提钒工艺，提高钒的回收率成为当前亟待解决的问题。
CN110872672 A公开了一种含钒钛铁水冶炼食品级马口铁基料的方法，该方法包括含钒钛铁水脱硫、转炉提钒、转炉冶炼、RH精炼以及板坯连铸。其中，转炉提钒工序包括将脱硫后的含钒钛铁水兑入提钒转炉，半钢温度1320～1350℃，半钢出钢前在半钢包内加入6.0～7.0kg/t钢的硅铁进行补热，得到含钒量较低的含钒半钢；该方法在提钒过程中容易喷溅，造成钒资源损失。
CN104060045 A公开了一种钒钛铁水冶炼低氧低碳IF钢的方法，该方法包括以下步骤：1)将含钒钛铁水兑入1号转炉内，进行提钒冶炼；2)将提钒后得到的半钢进行脱硫处理；3)将脱硫后得到的半钢进行吹氧造渣，然后进行挡渣出钢，得到第一钢水；4)将所述第一钢水进行LF炉精炼，得到第二钢水；5)使所述第二钢水进入RH处理工位，真空条件下进行脱碳脱氧处理；6)向经过脱氧处理后得到的钢水中加入第二含铝调渣剂，得到第三钢水，然后将所述第三钢水进行连铸；其中，步骤1)提钒冶炼工序包括在每分钟供氧量为20000-25000Nm3的条件下，持续供氧1-3分钟内向转炉内加入含铁氧化物，持续供氧3-5分钟后向转炉内加入镁砂进行提钒，该方法中的提钒操作需额外加入其他物料，且在氧气吹炼过程中同样容易发生喷溅现象，造成钒资源损失。
综上所述，提供一种替代传统的转炉提钒工艺的新方法，实现高的钒回收率，提高企业的效益增长点，成为当前迫切需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种含钒铁水真空提钒的方法，所述方法通过改变转炉提钒的吹炼条件，提高了钒的回收率，降低了钒的损耗，具有较好的工业应用前景。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种含钒铁水真空提钒的方法，所述方法包括以下步骤：
将含钒铁水在真空条件下进行吹炼，得到脱钒铁水和钒渣。
本发明中，将含钒铁水在真空条件下进行吹炼，通过控制真空度从而控制含钒铁水的动力学条件，在未影响转炉炼钢的情况下得到了贵重金属钒，减少了提钒过程中的喷溅现象，同时大幅度提高了钒回收率，实现了企业的降本增效。以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述含钒铁水中V含量为0.22～0.35wt％，例如0.22wt％、0.25wt％、0.27wt％、0.29wt％、0.31wt％、0.32wt％、0.34wt％或0.35wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，含钒铁水的化学成分及其质量百分含量为：C：3.8～4.4wt％，例如3.8wt％、4.0wt％、4.2wt％或4.4wt％等；Si：0.08～0.65wt％，例如0.08wt％、0.20wt％、0.40wt％或0.65wt％等；Mn：0.15～0.50wt％，例如0.15wt％、0.25wt％、0.35wt％或0.50wt％等；P：0.12～0.165wt％，例如0.12wt％、0.13wt％、0.15wt％或0.165wt％等；S：0.04～0.07wt％，例如0.04wt％、0.05wt％、0.06wt％或0.07wt％等；V：0.22～0.35wt％，例如0.22wt％、0.25wt％、0.27wt％、0.29wt％、0.31wt％、0.32wt％、0.34wt％或0.35wt％等；Ti：0.06～0.2wt％，例如0.06wt％、0.12wt％、0.16wt％或0.2wt％等；Al：0.001～0.002wt％，例如0.001wt％、0.0015wt％或0.002wt％等；Cu≤0.005wt％，例如0wt％、0.002wt％、0.004wt％或0.005wt％等；Cr≤0.09wt％，例如0wt％、0.03wt％、0.06wt％或0.09wt％等；Ni≤0.02wt％，例如0wt％、0.01wt％或0.02wt％等；Mo≤0.009wt％，例如0wt％、0.003wt％、0.006wt％或0.009wt％等；Pb≤0.004wt％，例如0wt％、0.002wt％、0.003wt％或0.004wt％等；Sn≤0.001wt％，例如0wt％、0.0005wt％或0.001wt％等；其余为Fe和不可避免的杂质，上述含量的选择并不仅限于所列举的数值，在各自的数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述含钒铁水在真空槽内进行吹炼。
优选地，采用真空泵控制真空条件。
优选地，所述吹炼前控制真空槽内的绝对压力不大于8000Pa，例如6000Pa、6500Pa、7000Pa、7500Pa或8000Pa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述吹炼的过程中控制真空槽内的绝对压力为200～1000Pa，例如200Pa、1000Pa、400Pa、600Pa、800Pa或1000Pa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，吹炼过程中的真空度需进行控制。若绝对压力过大，含钒铁水上升速度过慢，且在真空槽内的上升高度较低，与氧气射流不能充分接触，影响回收效率；若绝对压力过小，含钒铁水上升速度过快，在真空槽内的上升高度较高，容易造成喷溅，腐蚀氧枪。
作为本发明优选的技术方案，采用氧气对所述含钒铁水进行吹炼。
优选地，所述氧气的浓度不小于99.99％，例如99.99％或100％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述氧气的流量为5500～6500NL/h，例如5500NL/h、5700NL/h、5900NL/h、6100NL/h、6300NL/h、6400NL/h或6500NL/h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述吹炼的氧枪枪位距液面3.5～4.5m，例如3.5m、3.8m、4.0m、4.3m或4.5m等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，对吹炼过程中的氧枪枪位距液面的高度需进行控制。若氧枪枪位过高，氧气射流不能与含钒铁水充分接触，影响钒的回收率；若氧枪枪位过低，含钒铁水可能会与氧枪接触，腐蚀氧枪。
优选地，所述吹炼的时间为10～15min，例如10min、11min、12min、13min、14min或15min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，吹炼时间需进行控制。若吹炼时间过短，会导致使含钒铁水中的钒无法充分氧化，造成损失；而吹炼时间达到15min足以使含钒铁水中的钒完全氧化，无需增加时间，消耗资源。
本发明中，所述吹炼时间是指含钒铁水进入到真空槽内进行吹练开始计时，在此过程中，含钒铁水不断循环，10～15min后即可保证含钒铁水中的钒充分氧化。
优选地，所述吹炼的温度为1350～1440℃，例如1350℃、1360℃、1380℃、1400℃、1410℃、1420℃、1430℃或1440℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述吹炼的过程中温度大于1440℃时，加入冷却剂，例如1450℃、1480℃、1500℃、1540℃或1580℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述冷却剂包括生铁块和/或氧化铁皮球。
优选地，所述生铁块的含铁量不小于99wt％，例如99wt％、99.2wt％、99.4wt％、99.6wt％、99.8wt％或100wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，吹炼过程中温度超过1440℃时，碳会优先氧化而抑制钒的氧化，导致钒的回收率降低，本发明通过加入冷却剂控制吹炼过程的温度，同时提高了铁水中的铁含量，提升后续炼钢品质。
作为本发明优选的技术方案，所述含钒铁水从铁水包内通过上升管进入真空槽。
优选地，所述脱钒铁水和含钒渣通过下降管回流到铁水包。
本发明中，回流到铁水包的脱钒铁水通过上升管再一次进入到真空槽进行吹炼提钒，实现铁水的不断循环，进一步提高了钒的回收率。
优选地，所述上升管和下降管的直径独立地为450～650mm，例如450mm、470mm、490mm、5200mm、560mm、600mm、620mm或650mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述真空泵启动前开启环流气。
优选地，所述环流气的流量为60～140NL/h，例如60NL/h、70NL/h、140NL/h、80NL/h、90NL/h、100NL/h、110NL/h、120NL/h或130NL/h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述环流气包括保护性气体。
优选地，所述保护性气体包括氩气和/或氮气。
优选地，所述氩气的浓度不小于99.99％，例如99.99wt％或100wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，环流气的主要作用在于驱动含钒铁水上升，其原理为：开启环流气后，环流气进入到含钒铁水中产生气泡，改变含钒铁水的密度，再通过压力的变化，含钒铁水上升到真空槽内，此时，钒含铁水中的气泡分解被真空泵抽走，经吹炼后的含钒铁水因自重回流道铁水包内。
作为本发明优选的技术方案，所述环流气的管路为12～16根，例如12根、13根、14根、15根或16根等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，多根环流气管路的设置可实现充分环流，防止死区。
优选地，所述环流气的管路均匀环绕设置于所述上升管的管壁中。
优选地，所述环流气的管路的出口于所述上升管内壁相连，且上下错落设置为W型。
作为本发明优选的技术方案，采用保护性气体在所述铁水包的底部进行底吹。
优选地，所述保护性气体包括氩气和/或氮气。
优选地，所述氩气的流量为60～120NL/h，例如60NL/h、70NL/h、80NL/h、90NL/h、100NL/h、110NL/h或120NL/h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，采用氩气在铁水包底部进行底吹促使含钒渣上浮到铁水上部，将其倒出。
本发明中，含钒渣中还包括氧化铁等物质。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)开启环流气，所述环流气的环流量为60～140NL/h，然后启动真空泵对真空槽进行抽真空，槽内绝对压力不大于8000Pa时，铁水包内的含钒铁水通过450～650mm的上升管进入真空槽，所述含钒铁水的V含量为0.22～0.35wt％；
(2)采用浓度不小于99.99％的氧气对真空槽内的含钒铁水进行吹炼，设置氧枪枪位距液面3.5～4.5m，氧气流量为5500～6500NL/h，控制绝对压力为200～1000Pa，在1350～1440℃的条件下吹炼10～15min，得到脱钒铁水和含钒渣；吹炼过程中温度大于1440℃时，加入冷却剂；
(3)所述脱钒铁水和钒渣通过450～650mm的下降管回流到铁水包内，采用60～120NL/h的氩气对铁水包底部进行底吹，分离出含钒渣。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述方法采用真空处理减少了提钒过程的吹炼喷溅，降低了炼钢金属损耗，同时大幅度提高了钒回收率，使其可达77.6％以上，并且通过进一步的控制真空条件，锤炼时间以及氧枪枪位，使钒的回收率可到80.0％以上，实现了企业的降本增效。
(2)本发明所述方法未影响转炉炼钢的情况下得到了贵重金属钒，节约了矿产资源。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种含钒铁水真空提钒的方法，所述方法包括以下步骤：
将含钒铁水在真空条件下进行吹炼，得到脱钒铁水和含钒渣。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种含钒铁水真空提钒的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)开启环流气，所述环流气的流量为140NL/h，然后启动真空泵对真空槽进行抽真空，绝对压力达到8000Pa时，铁水包内的含钒铁水通过650mm的上升管进入真空槽，所述含钒铁水的V含量为0.24wt％；
(2)采用浓度为99.99％的氧气对真空槽内的含钒铁水进行吹炼，设置氧枪枪位距液面3.5m，氧气流量为5500NL/h，控制绝对压力为200Pa，在1355℃的条件下吹炼10min，得到脱钒铁水和含钒渣；
(3)所述脱钒铁水和含钒渣通过650mm的下降管回流到铁水包内，采用60NL/h的氩气对铁水包底部进行底吹，分离出含钒渣。
实施例2：
本实施例提供了一种含钒铁水真空提钒的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)开启环流气，所述环流气的流量为60NL/h，然后启动真空泵对真空槽进行抽真空，绝对压力达到8000Pa时，铁水包内的含钒铁水通过550mm的上升管进入真空槽，所述含钒铁水的V含量为0.26wt％；
(2)采用浓度为99.99％的氧气对真空槽内的含钒铁水进行吹炼，设置氧枪枪位距液面4.5m，氧气流量为6500NL/h，控制绝对压力为1000Pa，在1390℃的条件下吹炼15min，得到脱钒铁水和含钒渣；
(3)所述脱钒铁水和含钒渣通过550mm的下降管回流到铁水包内，采用80NL/h的氩气对铁水包底部进行底吹，分离出含钒渣。
实施例3：
本实施例提供了一种含钒铁水真空提钒的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)开启环流气，所述环流气的环流量为100NL/h，然后启动真空泵对真空槽进行抽真空，绝对压力达到8000Pa时，铁水包内的含钒铁水通过550mm的上升管进入真空槽，所述含钒铁水的V含量为0.25wt％；
(2)采用浓度为99.99％的氧气对真空槽内的含钒铁水进行吹炼，设置氧枪枪位距液面4.0m，氧气流量为6000NL/h，控制绝对压力为200Pa，在1390℃的条件下吹炼15min，得到脱钒铁水和含钒渣；
(3)所述脱钒铁水和含钒渣通过550mm的下降管回流到铁水包内，采用100NL/h的氩气对铁水包底部进行底吹，分离出含钒渣。
实施例4：
本实施例提供了一种含钒铁水真空提钒的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)开启环流气，所述环流气的环流量为120NL/h，然后启动真空泵对真空槽进行抽真空，绝对压力达到8500Pa时，铁水包内的含钒铁水通过450mm的上升管进入真空槽，所述含钒铁水的V含量为0.22wt％；
(2)采用纯氧对真空槽内的含钒铁水进行吹炼，设置氧枪枪位距液面4.5m，氧气流量为6100NL/h，控制真空度为200Pa，吹炼13min，吹炼过程中控制温度为1440℃，得到脱钒铁水和含钒渣；
(3)所述脱钒铁水和含钒渣通过450mm的下降管回流到铁水包内，采用120NL/h的氩气对铁水包底部进行底吹，分离出含钒渣。
实施例5：
本实施例提供了一种含钒铁水真空提钒的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)开启环流气，所述环流气的环流量为90NL/h，然后启动真空泵对真空槽进行抽真空，绝对压力达到8500Pa时，铁水包内的含钒铁水通过650mm的上升管进入真空槽，所述含钒铁水的V含量为0.35wt％；
(2)采用纯氧对真空槽内的含钒铁水进行吹炼，设置氧枪枪位距液面3.8m，氧气流量为5900NL/h，控制绝对压力为1000Pa，在1350℃的条件下吹炼15min，得到脱钒铁水和含钒渣；
(3)所述脱钒铁水和含钒渣通过650mm的下降管回流到铁水包内，采用70NL/h的氩气对铁水包底部进行底吹，分离出含钒渣。
实施例6：
本实施例提供了一种含钒铁水真空提钒的方法，所述方法参照实施例5的方法，区别仅在于：采用纯氧对真空槽内的含钒铁水进行吹炼的过程中控制真空度为1500Pa。
实施例7：
本实施例提供了一种含钒铁水真空提钒的方法，所述方法参照实施例1的方法，区别仅在于：采用纯氧对真空槽内的含钒铁水进行吹炼的过程中，吹炼的时间为7min。
实施例8：
本实施例提供了一种含钒铁水真空提钒的方法，所述方法参照实施例1的方法，区别仅在于：采用纯氧对真空槽内的含钒铁水进行吹炼的过程中，氧枪枪位距液面3.0m。
实施例9：
本实施例提供了一种含钒铁水真空提钒的方法，所述方法参照实施例4的方法，区别仅在于：采用纯氧对真空槽内的含钒铁水进行吹炼的过程中，氧枪枪位距液面5.0m。对比例1：
本对比例提供了一种含钒铁水真空提钒的方法，所述方法参照实施例1中步骤(2)的操作，包括以下步骤：采用浓度为99.99％的氧气对转炉内的含钒铁水进行吹炼，所述含钒铁水的V含量为0.24wt％，设置氧枪枪位距液面3.5m，氧气流量为5500NL/h，在常压和1355℃的条件下吹炼10min，得到脱钒铁水和钒渣。
测定实施例1-9和对比例1中得到的钒渣中五氧化二钒的含量以及铁水包中脱钒铁水的余钒含量，计算钒的回收率。其结果如表1所示。
表1实施例1-9和对比例1中得到的钒渣中五氧化二钒的含量以及铁水包中脱钒铁水的余钒含量
Figure BDA0002876666850000111
实施例1-5通过在真空条件下进行提钒操作，提高了钒回收率，使其可达80％以上；实施例6中减小了吹炼过程中的真空度，使得含钒铁水上升速度过慢，且在真空槽内的上升高度较低，与氧气射流不能充分接触，降低了钒的回收率；实施例7中减小了吹炼时间，使得氧气射流不能与含钒铁水充分接触，从而导致钒的回收率降低；实施例8中吹炼过程中氧枪枪位距液面高度过低，含钒铁水与氧枪接触，腐蚀氧枪；实施例9中吹炼过程中氧枪枪位距液面高度过高，氧气射流不能与含钒铁水充分接触，导致钒的回收率降低。
对比例1中在常压条件下进行提钒操作，喷溅现象较为严重，从而降低了钒的回收率。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述方法通过在真空条件下进行提钒操作，减少了提钒过程的吹炼喷溅，降低了炼钢金属损耗，同时大幅度提高了钒回收率，使其可达77.6％以上，并且通过进一步的控制真空条件，锤炼时间以及氧枪枪位，使钒的回收率可到80.0％以上，实现了企业的降本增效；且所述未影响转炉炼钢的情况下得到了贵重金属钒，工艺流程简单，节约了矿产资源，具有较好的工业应用前景。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明操作的等效替换及辅助操作的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种含钒铁水真空提钒的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)开启环流气，所述环流气的环流量为60～140NL/h，然后启动真空泵对真空槽进行抽真空，槽内绝对压力不大于8000Pa时，铁水包内的含钒铁水通过直径为450～650mm的上升管进入真空槽，所述含钒铁水的V含量为0.22～0.35wt％；
(2)采用浓度不小于99.99％的氧气对真空槽内的含钒铁水进行吹炼，设置氧枪枪位距液面3.5～4.5m，氧气流量为5500～6500NL/h，控制真空度为200～1000Pa，在1350～1440℃的条件下吹炼10～15min，得到脱钒铁水和含钒渣；吹炼过程中温度大于1440℃时，加入冷却剂；
(3)所述脱钒铁水和钒渣通过直径为450～650mm的下降管回流到铁水包内，采用60～120NL/h的保护性气体对铁水包底部进行底吹，分离出含钒渣。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却剂包括生铁块和/或氧化铁皮球。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生铁块的含铁量不小于99wt％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环流气包括保护性气体。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述保护性气体包括氩气和/或氮气。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述氩气的浓度不小于99.99％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环流气的管路为12～16根。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述环流气的管路均匀环绕设置于所述上升管的管壁中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述环流气的管路的出口与所述上升管内壁相连，且上下错落设置为W型。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护性气体包括氩气和/或氮气。
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