CN86106699A - 钒渣的生产方法 - Google Patents

Abstract

具有下列成分和矿物组成的钒渣是用气体氧化剂吹炼一定成分的钒铁生产出来的。钒渣的成分(按重量％)为：氧化钒—16～30，氧化硅—10～24，氧化锰—6～14，氧化铬—1～12，氧化钛—6～14，氧化钙—0.3～30.0，金属铁—2～20，氧化铁—其余；钒渣的矿物成分(按重量％)为：尖晶石—40～70，玻璃—2～10，辉石和橄榄石一其余，其中尖晶石晶粒具有规则的几何形状，晶粒尺寸为25～80微米。所得到的钒渣可以用来生产含钒的产品，如五氧化二钒及含钒的含金。

Description

本发明是关于一种冶金方法，尤其是关于在顶吹、底吹或复合吹的转炉中氧化钒铁生产钒渣的方法。

在转炉或其它设备上氧化钒铁所得到的钒渣是生产五氧化二钒的原料，而这种五氧化二钒主要是在黑色冶金中用来生产钒铁和其它含钒量较高的合金。

目前在钒合金化的金属-铁，钢和合金的生产中直接使用钒渣的比例正在不断地增长。

对于钒渣的化学成分和矿物成分方面的具体要求取决于它的用途。用来生产五氧化二钒的钒渣必须满足最严格的要求，因此，根据所选用的生产流程的不同，要对钒渣的每一种成分规定出它的最佳浓度范围。

在苏联，已经发展了一种方法，可以在底吹空气和氧气的转炉中，在氧气顶吹及复合吹的转炉中生产各种成分的钒渣，并且已经进行商业性的工业生产（参看苏联发明者证书No.316727    C21    C5/28，1960;苏联发明者证书No.531861，C21    C7/00，1974;苏联发明者证书No.589258，C21    C5/28，1973）。

用这种方法生产的钒渣含有（按重量%）：

氧化铁    -41.6    氧化钛    -7.4

氧化硅    -16.4    氧化铬    -2.8

氧化钒    -15.8    氧化钙    -1.5

氧化锰    -9.1    金属相    8-12

杂质（Mg O，Al₂O₃，R₂O）-余量。

（参见N.P.Lyakishev等，《黑色冶金中的钒》，冶金出版社，1983，第36页）。

但是，这种成分的钒渣是远远不能满足要求的。所以需要进行改进，要求可以进一步提高氧化钒，氧化锰，氧化钙及其它氧化物的浓度。在这种情况下，必须使钒渣的成分达到最佳值以保证钒回收的较好参数。

从钛磁铁矿中回收钒的火法冶金过程是在转炉中得到钒渣，这种方法在中国也已经进行工业性生产（参见K.N.Sokolova，“国外钒的生产和使用”，Chermet intormatsia协会出版的会报，1981，10，（894），第3-15页）。不过，用这种方法生产的钒渣中，钒的含量还不够大，并且在生产中还要消耗相当数量的辅助试剂。上述钒渣成分（按重量%）如下：V₂O₅-10～15;FeO-33～45，TiO₂-8～13.5，SiO₂-7.6～35.4，MnO-2.7～5.7，CaO-0.9～1.5。生产这种钒渣所用的铁原料的成分（按重量%）是：C-4.5，V-0.37，Si-0.2，Mn-0.21，P-0.05，S-0.05，Ti-0.12。

在生产钒渣的方法中有一种在摇包中用顶吹氧的办法吹炼下列成分的铁原料（按重量%）C-3.95，V-1.10，Si-0.24，Ti-0.22，Mn-0.22，P-0.08，S-0.087，Cr-0.29，Cu-0.04，Ni-0.4。用这种方法得到的钒渣含有（按重量%）：

氧化钒-27.8    氧化硅-17.3

氧化铁-22.4    氧化铝-3.5

氧化钙-0.5    碳-3.5

氧化镁-0.3    杂质-余量

（参见“Journal    of    lron    and    Steel    Inst.”，1970年4月，第340页）。

但是，这种成分的钒渣对于五氧化二钒的生产来说也是理想的原料，因为它的生产温度条件（在1180～1270℃范围内）不可能在钒渣中产生出粒度足够大（尺寸大于50微米）的钒尖晶石，而这种尖晶石钒渣在氧化焙烧时是很疏松的。

生产钒渣的钒铁精炼过程的主要特征在于钒进入钒渣的回收程度，这个回收率是指有多少钒从铁中转变到钒渣中去了，也就是钒的造渣程度，另外是指用钒渣生产的钒相对于其从金属中分离出的量。从长期实践中已经得知，钒的造渣程度主要取决于脱钒结束时金属的温度，并且是在93.4～93.5%这一范围内。造渣程度的第一个数值与SAR中提供的方法有关（参见“Journal    of    Iron    and    Steel    Inst.，”，1970年4月，第340页）。在这种方法中，金属的最终温度不超过1300℃（更确切地说是1270℃）。上述造渣程度的第二个数值是从苏联的吹氧转炉方法中得出的。在这种方法中，脱钒结束时金属温度高达1370℃（参见L.A.Smirnor，“钛磁铁矿的冶金过程”，乌拉尔斯维尔德罗夫斯克NIICnermet出版社，Coll.No.18，第58-76页）。

进一步提高铁的温度，比如提高到1400℃～1420℃，在同样的生产条件下会降低钒的造渣程度。因为在最后的金属中钒的“剩余”浓度已经增加到0.06～0.08%（平均0.07%），造渣程度降到85%，也就是说，铁中所含的钒有15%损失掉了。

因此，就提出了这样的问题：提高脱钒结束时的金属温度同时又不致降低钒的造渣程度。这个问题的解决将会显著地扩大铁的精炼过程和改善所生产钒渣的质量。在钒渣生产中，钒的另一种损失是在转炉中吹炼铁完成的时候钒渣从金属中分离出来的那种消耗。在其它条件相同的情况下，这些损失的大小取决于钒渣的成分，充其量（在苏联）损失为5%，而在SAR方法中为8.6%（参见选出的文献）。

所以，苏联所采用的在转炉中生产钒渣的方法中，钒的总损失充其量能达到12.5%，而在SAR方法中为16%。

为了减少钒的损失，建议在把钒渣从金属中分离出来的时候，在转炉中一次熔炼以后将其留到第二次熔炼之前，（参见“钢”杂志，1976年No.7，莫斯科，L.A.Smirnov等人的文章“钒铁生产效率的改进”第597-601页）。不过，这种技术在脱钒结束时金属温度提高到1400℃和更高的情况下，仍然不能减少钒的损失。

本发明的目的是提出一种用钒铁氧化来生产钒渣的方法，这种方法可以提高从铁中回收钒的回收率和改善钒渣的质量。

采用一种能够生产具有下列化学成分和矿物成分的钒渣的方法就可以达到上述目的，这种钒渣的化学成分（按重量%）为：

氧化钒    16～30

氧化硅    10～24

氧化锰    6～14

氧化铬    1～12

氧化钙    0.3～30.0

氧化钛    6～14.0

金属铁    2～20

氧化铁    其余

该钒渣的矿物成分（按重量%）为：

尖晶石    40～70

玻璃    2～10

辉石和橄榄石    其余

尖晶石颗粒具有规则的几何形状，尺寸在25～80微米范围内，这种方法包括将具有下列成分（重量%）的钒铁装入转炉中：

钒-0.35～0.90，    铬-0.03～0.42

碳-3.8～4.8，    磷-0.02～0.10

硅-0.05～0.35，    铜-0.04～0.32

锰-0.12～0.35，    镍-0.04～0.32

钛-0.07～0.38，    钴-0.001～0.12

铁-其余

接着再添加含铁的成分和/或助熔成分，用气体氧化剂进行吹炼，速率为1.5～3.0米³/吨·分（按氧气计算），当铁温度为1180～1300℃时开始吹氧，而在铁温度为1400～1650℃时停止吹氧，熔池的比表面积为0.13-0.30米²/吨，生产出一种半成品或钢和钒渣。

为了改进所生产钒渣的质量，减少铁水的消耗，提高钒进入钒渣的回收率并提高金属的收得率，在熔炼过程结束时最好在吹氧以前将具有下列成分（按重量%）的混合物添加到铁水的表面上：

含钒的重质碳氢化合物    0.5～6.0

钒渣的磁性部分    5～20

轧制鳞皮    其余

这种操作技术可以使更多的钒进入钒渣之中。

此外，为了进一步降低铁水的消耗，增加氧化钒在钒渣中的浓度并改进其显微组织，最好在铁水吹氧以前把废钢加进转炉中，添加量是铁水重量的1-10%，在吹氧时间的15-25%以后再次添加4-10%的废钢。

为了使主要用来生产含钒的生铁，钢和合金（直接用钒渣）的钒渣的碱度保持在1.0～1.4的水平上，最好是吹炼生铁以前加入60～70%的含钙熔剂。

为了降低氧气吹炼生铁以后钒渣中氧化铁的含量，要用惰性气体吹炼所得到的中间产品或钢。

按照本发明的方法所生产的钒渣同以往的生产技术相比，具有下列优点：

在提高的脱钒温度下具有较好的抗化学反应能力，从而可以保证在超过1400℃的温度下具有较高的造渣程度;

熔渣具有最佳的非均一性（多相化），因此从金属中分离钒渣时可以保证钒的损失不超过5%;

制备焙烧用渣（破碎，分选）时钒的损失不超过5%;

氧化焙烧以后生产五氧化二钒的时候，在水浸和/或酸浸时加添“Cynders”提高了渣中钒的回收率;

有效地用钒使金属-生铁、钢和合金合金化，

钒渣的一个实例是一种与碱金属氧化物和碳结合的渣，按重量%计二者分别含1.5～9.0%和0.1～2.0%，

含有碱金属氧化物和碳的钒渣，优点在于改善了钒渣的显微组织，在这种情况下，尖晶石晶粒的平均大小将会增加，而这种晶粒是钒渣的主要含钒相。这些成份共同影响的另外一个作用是使尖晶石形成一种多孔的疏松的显微组织。后面这一点是十分必要的，因为在这种情况下，由于反应的表面积增大了，尖晶石晶粒在氧化-还原过程中容易分解，不仅在尖晶石晶粒的表面上，而且在孔隙之中也形成一种新相，结果使钒进入最终产品中的回收程度加大，回收得更加完全。

本发明方法的这些优点和其它优点在下面所作的详细说明中将更明显地表现出来。

具有上述组成的钒渣是通过用气体氧化剂来氧化钒铁得到的。已经发现，钒渣的这种组成是由铁的化学组成确定的。而根据本发明，此铁的成份（按重量%计）如下：

钒-0.35-0.90，    磷-0.02-0.10

碳-3.8-4.8，    铜-0.04-0.32

硅-0.05-0.35，    镍-0.04-0.32

锰-0.12-0.35，    钴-0.001-0.12

钛-0.07-0.38，    铁-余量

铬-0.03-0.42，

由于适当地考虑到熔炼钛磁铁矿时在炉窑中形成碳氧氮化钛所引起的一些已知的相应规律，在工作容积不大的（小于1000米³）一般高炉中熔炼这种组成的铁。

原料铁中成份比例的变化如超过上面规定的限度，既使某一个成份超过了规定值都会产生不利的作用。

因此，如果铁中钒的含量减少到0.35%以下就会降低钒渣中氧化钒的浓度，既使其它成分都在较低的限量下，上述氧化钒的浓度也会降到16%以下，因而不利于转变为五氧化二钒的炉渣处理过程。同时，如果铁中钒的含量超过0.90%也是不利的。因为当钒的含量这样大的时候，所生成的钒渣中氧化钒的比例就会大于30%，而这会降低钒的造渣程度，并且会降低钒渣从金属中分离的比例（由于它增厚了），因此也就增加了钒的损失。

按上述规定量溶解在铁中的硅和锰的作用是：在与氧化铁一起氧化的时候，它们形成了一种液态的可流动的硅酸盐成份，而这是含尖晶石相开始产生和生长所不可缺少的。在铁中的硅含量不希望超过0.35%，因为当铁中的钒含量为0.35%时，氧化钒的比例将会减少到要求的16%以下。

按照同样的原因考虑，铁中含锰量的允许范围也要有一定的限制。

铁组合物中所含的处于规定范围内的铬和钛可以完全变成复合的尖晶石，从而使其具有较好的抗化学反应的性能并可改善其耐火性能。复合尖晶石具有较高的抗化学反应的性能，有助于使钒更完全地氧化成为钒渣，减少从金属中分离出钒渣时钒的损失，从而提高了钒的回收率。

铁中溶解的铜、镍和钴和改善碳活性的作用在于提高用来氧化铁和其它造渣成份（包括钒在内）所消耗氧的比例，因此无疑会提高效率，使钒氧化更加充分，并增加钒在造渣时的回收率。

按照本发明的方法，将具有上述规定组成的钒铁装入一个转炉中，然后用一种气体氧化剂（如氧气）进行吹炼（氧化）。在开始吹炼时温度在1180～1300℃范围内，吹氧速率为1.5～3.0米³/吨·分;在吹炼终止时，温度在1400～1650℃，熔池表面的比表面积为0.13～0.30米²/吨。

这些生产参数值可以保证含铁的添加剂（冷却剂）和/或加入熔池中的助熔添加剂得到充分而彻底的混合，从而强化了钒的氧化，使得到的钒渣具有所要求的化学和矿物组成以及颗粒组成。同时具有对于氧化钒的所需吸附能力;在金属的下层和靠近炉壁的部分不存在死区;由于炉渣的正常蒸浓（boiling-down），使渣中金属夹杂浓度和游离氧化铁浓度减小，由于在尖晶石周围形成硅酸盐的最佳包封使尖晶石晶粒的尺寸增大，后面这几个优点可以大大地改善随后从炉渣变成五氧化二钒精加工过程的效率。另外值得注意的一点是上述规定的参数范围有可能基本上避免钒含量沿熔池深度减小，而这也有利于钒进入钒渣中去。

应该指出，保证得到上面所讲效果的主要作用是由熔池表面的比表面积以及氧化剂吹入速率这两者结合而达到的。任何一项参数变化超出了上面规定的限度都会产生不利的效果。因此，当熔池表面的比表面积减小到低于0.13米²/吨时，就会明显地降低钒的造渣程度，尤其是在高于1330℃的温度下更是如此，另外还会降低所产生钒渣的质量（金属夹杂和自由氧化铁比例增加，尖晶石晶粒的尺寸减小）。与此同时，如熔池表面的比表面积超过0.30米²/吨也会对所考虑的参数不利，导致局部偏离钒渣成份和金属成份的所需比例。

在实现本发明目的时，铁的初始温度也是很重要的。温度降到1180℃以下将会明显地降低钒渣的质量（金属夹杂和氧化铁的比例增加，尖晶石晶粒尺寸减小），这是所不希望的。相反，如果把开始温度增加到1300℃以上，就会在吹炼一开始就大大地增加碳烧掉的程度，从而抑制钒的氧化和降低它的造渣程度。

应该看到，按照本发明的方法，在比以往方法高得多的温度（1400-1650℃）下使钒的造渣程度很高（90%以上），而以往的方法钒的造渣程度相同的情况下金属温度一般都不超过1350℃。只有在温度高于1480℃的时候才发现钒的造渣程度低于90%，但是在1480～1600℃温度范围内，钒的造渣程度稳定在85～90%的水平上，并且在高于1600℃的温度下造渣程度再次增加到同样的数值（90%甚至更高）。此时在碳低于0.25%的金属中钒的“残余”浓度可以低到0.01%。

在脱钒结束时提高金属的温度与以往的方法相比不仅可以改善所得到钒渣的组成，在较高的脱钒完成温度下提高钒的回收率，而且也可以大大地提高炼钢的生产能力（达到25～30吨/分）。

在实施本发明的方法时，使用含有钒的各种废料的造渣混合物是十分适宜的，具有上述规定组成的废料如重油之类油类、钒渣的磁性部分以及轧制鳞皮。

这种添加物不仅会由于钒从碳氢化合物和钒渣的磁性部分（在生产五氧化二钒时氧化焙烧过程中的一个副产品）进入渣中使渣的含钒量明显提高，而且按照本发明添加到组合物中的重质碳氢化合物（如重油），还会将轧制鳞皮和钒渣磁性部分颗粒材料的颗粒粘合起来，因颗粒相互粘附在一起，从而形成一种均匀体。这样基本上避免它们在吹炼时被带走，并且可以提高其使用效率。此外，在混合物中混入的液体碳氢化合物在与吹入的氧气反应时将放出一定量的额外热量，从而提高金属温度，加速熔化并且加快熔化的混合物与金属之间的反应。这有可能降低铁水的消耗速率，提高轧制鳞皮之类铁矿材料的利用率，增加钒从铁水进入钒渣的比例。

这些参数的提高也是由于在混合物中添加了钒渣的磁性部分，这是在为生产五氧化二钒制备氧化焙烧用钒时（机械破碎，粉碎和磁力分离）得到的。它含有金属颗粒，其尺寸在0.1～20毫米范围内，在这些颗粒的表面上有不大好分离的钒渣。根据颗粒的尺寸大小，颗粒的造渣程度为20～50%。钒渣磁性部分的平均化学组成如下（按重量%）：

金属铁-50～80，MnO-1～3，

SiO₂-2～8，TiO₂-1～3，氧化物中的铁-5～20，P-0.03～0.05，S-0.02～0.03，C-0.1～2.0

使用这种钒渣磁性部分还具有下面的好处。由于它的密度较大（与轧制鳞皮相比），因此在吹炼的时候，有助于造渣组合物与金属更好地混合。

当混合物中主要成份的含量超出了规定的范围时，就会产生不好的效果。

当碳氢化合物的含量低于0.5%时，会出现“湿润”的作用，但很小，而当碳氢化合物的比例超过6%的时候，就会出现钒渣明显过热的现象，这就会产生有害的效果，比如对转炉的炉衬的耐用性会有不利的影响。

在混合物中钒渣磁性部分含量受其溶解时间限制，当其含量大于20%时，它将留在所得到的钒渣中，从而对其质量不利。如果其含量小于5%，则它在混合物存在的意义就成了问题。

为了进一步改善钒渣的质量，尤其是减少其宏观和微观的不均匀性，并且为了提高氧化钒的比例和减少铁水的消耗，最好与铁矿材料（如轧制鳞皮）一起添加一定数量的废钢，即在铸铁以前添加1～4%的废钢。如此处理时，经过吹炼时间的15～25%后加入轧制鳞皮之前，形成一种流动性液体酸性渣，它可以使加入的轧制鳞皮很好地造渣，从而减少带走量。其次，它可以改变轧制鳞皮的溶解机制，这主要是通过使轧制鳞皮初步溶解在硅酸盐钒渣中，同时减少金属滴落的程度和金属渗入钒渣之中，借以减少金属夹杂的数量。

不过，采用这种技术的最基本结果是减少钒渣的宏观和微观不均匀性，这对于随后在五氧化二钒的生产中使用钒渣是非常重要的。

本发明的一些最佳实施方案如下：

实施方案Ⅰ.将具有下列成分的钒铁装入转炉中

钒铁的成份（按重量%）是：C-4.2～4.4，Si-0.10～0.20，V-0.40～0.60，Ti-0.10～0.20，Mn-0.10～0.20，Cr-0.05～0.15，P-0.03～0.06，S-0.02～0.043，Cu-0.08～0.12，Ni-0.08～0.12，Co-0.001～0.12。加进的铁量应当保证占熔池表面积的0.15～0.25米²/吨。

在装入转炉以后，铁的温度为1270～1280℃。为了形成钒渣，使用下列成份（按重量%）的造渣混合物：

含钒的重质碳氢化合物    3.0～5.0

钒渣的磁性部分    15～20

轧制鳞皮    余量

每一吨铁水中添加40～90公斤上述成份的混合物。在把这种混合物加到铁水表面上以后开始吹氧，供氧速率为1.8～2.2米³/吨·分。在通过水冷喷嘴从顶部吹氧7-10分钟以后，吹氧停止;此时金属的温度是1420～1470℃，其成份（按重量%）为：C-2.4～2.8，Si-痕量;Ti-痕量;V-0.02～0.04，P-0.03～0.06，S-0.02～0.04，Cu-0.08～0.12，Ni-0.08～0.12，Co-0.001～0.11

把所得到的中间产品金属通过一个孔倒入一个钢包，使钒渣留在转炉中。

随后，重复进行上述的操作，在吹氧完以后，用氩气或任何其它惰性气体从顶上或者从底部又对含有钒渣的金属进行吹炼1.0～2.0分钟。在完成这一操作以后，金属的成份（按重量%）如下：C-2.0～2.4，V-0.03～0.04，P-0.02～0.06，S-0.02～0.035，金属的温度为1420～1450℃。

每熔炼两次以后收集一次钒渣，并且把其中的金属倒出去，所得到的钒渣的成份（按重量%）为：

氧化钒    22-26，

氧化硅    14-18，

氧化锰    8-10，

氧化铬    1-3，

氧化钛    6-10，

氧化钙    0.3-3.0

氧化铁    其余

这种钒渣的矿物组成（按重量%）如下：

尖晶石    55-65

玻璃    5-7

辉石和橄榄石    其余

钒尖晶石的晶粒都具有规则的几何形状，晶粒的尺寸为30～60微米。

实施方案Ⅱ.将具有与实施方案Ⅰ相同成份的钒铁装入同一个转炉中，进行吹氧。原始参数都一样，所不同的是在把铁水装入转炉以前，添加一些废钢，添加量为每吨铁40-50公斤废钢，并且在吹氧时间的20%（4-5分钟）以后，加入轧制鳞皮，加入量为50-60公斤/吨。在通过喷嘴以2.2-2.8米³/吨速率顶吹氧20-25分钟以后，停止吹氧，此时金属的温度为1600～1650℃，其成份（按重量%）为：C-0.05～0.25，V-0.01～0.03，P-0.03～0.06，S-0.02～0.03。

把得到的金属倒出来以后，要用造渣混合物进行处理，并且浇铸或者在平炉炼钢中用来代替生铁。

用这一实施方案生产的钒渣具有以下成份（按重量%）：

氧化钒    24-28，

氧化硅    14-18，

氧化锰    8-12，

氧化钛    6-9，

铁颗粒    2-5，

氧化镁    3-6，

Ca，Al，Cr的氧化物    4-8，

氧化铁    其余

钒渣的矿物成份（按重量%）如下：

尖晶石    65～70

玻璃    2～4

辉石和橄榄石    其余。

钒尖晶石的晶粒具有规则的几何形状，其尺寸为40～80微米。

在上述实施方案中所生产的钒渣可以成功地加工成五氧化二钒，从而保证了在最终产品中钒回收的高指标，但是已知的钒渣在生产上具有大得多的困难。

为了便于对本发明更好地了解，现举一些具体的实施例以说明各种不同成份钒渣的生产过程。

实施例1

将84吨具有下列成份（按重量%计）的钒铁装入一个转炉中：C-3.8，Si-0.35，V-0.35，Ti-0.07，Mn-0.12，Cr-0.03，P-0.02，Cu-0.04，Ni-0.04，Co-0.001。在装入转炉以后，铁的温度为1300℃。

接着把造渣混合物（冷却剂）加入转炉中，加入量为40公斤/吨，混合物的成份（按重量%）如下：重质碳氢化合物-6（2.4公斤/吨），钒渣的磁性部分-20（8公斤/吨），轧制鳞皮-74（29.6公斤/吨）。

顶吹氧的供氧量为3米³/吨·分。金属液表面的比表面积为0.3米²/吨。

在吹氧完毕以后，金属的温度为1460℃，其中各成份含量（按重量%）为：C-2.6，Si-痕量，V-0.012，Ti-痕量，Mn-0.01，Cr-痕量，P-0.02，Cu-0.04，Ni-0.04，Co-0.001。

把得到的金属倒入一个钢包中，所有的炉渣统统留在转炉中。接着把同样成份的铁水装入转炉中，装入量与第一次相同。装入冷却剂的速度以及吹氧量也保持相同。

在吹氧完毕时，金属的成份（按重量%）为：C-2.5，V-0.018，Si-痕量，Ti-痕量，Mn-0.01，Cr-痕量，P-0.02，Cu-0.04，Ni-0.04，Co-0.001。金属的温度为1450℃。

每两次熔炼以后收集一次炉渣，其成份（按重量%）如下：

氧化钒    16

氧化硅    24

氧化锰    6

氧化铬    1

氧化钛    6

氧化钙    0.3

金属铁颗粒    8

氧化铁    其余。

它的矿物组成（按重量%）如下：

尖晶石    40，

玻璃    2，

辉石和橄榄石    58。

钒尖晶石晶粒的尺寸为25～35微米，它们具有规则的几何形状。

钒的造渣程度95%。钒渣从金属中分离的比例为95%。从铁到渣，钒的回收率为90.2%。

实施例2

将200吨具有下列成份（重量%）的钒铁装入一个转炉中：C-4.2，Si-0.21，V-0.46，Ti-0.18，Mn-0.22，Cr-0.08，P-0.06，Cu-0.14，Ni-0.16，Co-0.06。铁水的温度为1280℃。

接着把造渣混合物加入转炉中，加入量为50公斤/吨，混合物的成份（按重量%）如下：重质碳氢化合物-0.5（0.25公斤/吨），钒渣的磁性部分-5.0（2.5公斤/吨），轧制鳞皮-94.5（47.25公斤/吨）。

顶吹氧的供氧量为2米³/吨·分。金属液表面的比表面积为0.13米²/吨。在吹氧完毕以后，金属的温度为1400℃，其中钒的含量为0.028%，碳的含量为2.8%。

把得到的金属倒入一个钢包中，而炉渣则留在转炉中以便进行下一次熔炼。

在同样的原始参数条件下进行另一次熔炼，所得到的金属温度为1410℃，钒的含量为0.026%，含碳量为2.7%。

两次熔炼后收集起来的炉渣组成（按重量%）为：

氧化钒-20.4，

氧化硅-14.2，

氧化锰-10.4，

氧化铬-2.4，

氧化钛-8.6，

氧化钙-1.5，

金属铁颗粒-10.2，

氧化铁-其余。

它的矿物组成（按重量%）如下：

尖晶石    55，

玻璃    5，

辉石和橄榄石    40。

钒尖晶石晶粒尺寸为30～40微米。晶粒是很好的晶体，具有规则的几何形状。

钒的造渣程度为94.3%。

钒渣从金属中分离的比例为93%。从铁到渣，钒的回收率为87.5%。

实施例3

将22吨具有下列成份（重量%）的钒铁装入一个转炉中：C-4.8，V-0.90，Si-0.05，Mn-0.15，Ti-0.18，Cr-0.42，P-0.10，Cu-0.32，Ni-0.32，Co-0.12。装入转炉以后，铁水的温度为1180℃。

将铁装入转炉中以前，把含钒的烧结块装入炉内，装入量为106公斤/吨。熔池表面的比表面积为0.24米²/吨。通过“管内套管”喷嘴进行底吹的供氧速率为2.5米³/吨·分。在整个吹氧过程中保护喷嘴所消耗的天然气的消耗速率为供氧速率的10%。在吹氧完毕以后，金属的温度为1420℃;其中钒和碳的含量（按重量%）分别为0.05%和2.8%。

把得到的金属倒出来，将炉渣部分地留在转炉中以便进行下一次熔炼。

在同样的原始参数条件下进行另一次熔炼，得到的金属温度为1430℃，钒和碳的含量与前一次相同。

两次熔炼（其中一次是一部分）后收集起来的炉渣具有下列的成份（按重量%）：

氧化钒-30，

氧化硅-10，

氧化锰-6.4，

氧化钛-7.4，

氧化铬-12，

氧化钙-2.1，

金属铁颗粒-6.2，

碱金属氧化物-9.0，

碳-0.1，

氧化铁-其余。

它的矿物组成（按重量%）为：

尖晶石    70，

玻璃    10，

辉石和橄榄石    20。

钒尖晶石晶粒的尺寸大部分为30～50微米;晶粒具有规则的几何形状。

钒的造渣程度为95%。渣的分离比例为97%。从铁到渣，钒的总回收率为92%。

实施例4

将22吨具有下列成份（按重量%）的钒铁装入一个转炉中：C-4.4，V-0.52，Si-0.08，Mn-0.27，Ti-0.32，Cr-0.42，P-0.06，Cu-0.07，Ni-0.21，Co-0.06。铁的温度为1240℃。

在把铁装入转炉以前，把含钒的烧结块装入炉内，装入量为92公斤/吨。熔池表面的比表面积为0.24米²/吨。底吹空气（按照氧气来计算）的速率为3米³/吨·分。

在吹炼完毕的时候，金属的温度为1410℃，其中钒和碳的含量（按重量%）分别为0.03%和2.6%。

把得到的金属倒出来，所有的炉渣都留在转炉内以便下一次熔炼。

在同样参数条件下相继进行的两次熔炼中收集炉渣，在脱钒完毕以后，金属中的钒和碳含量（按重量%）分别为0.03%和2.6%。

在三次熔炼以后收集的炉渣含有（按重量%）：

氧化钒-16.6，

氧化硅-12，

氧化锰-10，

氧化铬-12，

氧化钛-14，

碱金属氧化物-1.5，

氧化钙-0.8，

碳-2.0，

金属铁颗粒-20，

氧化铁-其余。

炉渣具有下列的矿物组成（按重量%）：

尖晶石    70

玻璃    8

辉石和橄榄石    22

尖晶石晶粒的尺寸为25～45微米;晶粒具有规则的几何形状。造渣程度为93.2%。回收到渣子中的钒总量为89.5%。

实施例5

将162吨钒铁装入一个转炉中，钒铁的成分（按重量%）为：V-0.52，C-4.4，Si-0.14，Mn-0.18，Ti-0.18，Cr-0.03，P-0.04，Cu-0.12，Ni-0.18，Co-0.005。转炉中铁的温度为1280℃。

在铁表面上添加一种含渣的材料，其成份（按重量%）如下：重质碳氢化合物-4.2，钒渣的磁性部分-15，轧制鳞皮-其余。这种混合物的消耗量为62公斤/吨。通过水冷喷嘴从顶部向金属表面供氧速率为1.5米³/吨·分。金属表面的比表面积为0.18米²/吨。

在吹炼完毕的时候，金属的温度为1470℃，在脱钒结束时金属中的钒和碳含量（按重量%）分别为0.03%和2.2%。

把金属倒出来，炉渣全部留在转炉中，并且在同样的原始参数条件下重复进行上述操作过程。在第二次熔炼中，金属的温度为1480℃，钒的含量相同。碳含量减小到2.1%。

从两次熔炼中收集起来的钒渣具有下列的成份（按重量%）：

氧化钒-25.6，

氧化硅-14.1，

氧化锰-8.4，

氧化钛-8.6，

氧化铬-1.4，

氧化钙-3.0，

碱金属的氧化物-2.1，

碳-0.5，

金属铁颗粒-8.4，

氧化铁-其余。

所得到的炉渣具有下列的矿物组成（按重量%）：

尖晶石    60

玻璃    4

辉石和橄榄石    36

尖晶石晶粒的尺寸为40～60微米。结晶的晶粒具有规则的几何形状。

实施例6

将162吨具有与实施例5同样组成的钒铁装入一个转炉中。钒铁的温度为1275℃。在浇铸以前，把6.5吨（4%）废钢装到转炉中。

顶吹氧的供氧速率为2.5米³/吨·分，金属表面的比表面积为0.18米²/吨。

经过6分钟（吹氧时间的25%）以后，再把7.2吨（4.5%）的轧制鳞皮加到金属表面上，并继续吹氧，供氧速率不变。

在吹炼完毕的时候，金属的含碳量为0.12%，含钒量为0.01%，金属的温度为1650℃，钒的造渣程度在这个实施方案中为98%。钒渣的成份（按重量%）如下：

氧化钒-28.4，

氧化硅-18.1，

氧化锰-8.2，

氧化钛-10.8，

氧化铬-2.3，

氧化钙-1.4，

金属铁颗粒-3.2，

氧化铁-其余。

钒渣的矿物组成保持不变，尖晶石结晶的尺寸增加到80微米，晶粒具有规则的明显切断的边界。

在留下一部分渣子并于同样的参数条件下重复操作之后，在下一次熔炼中钒渣的成份与前面一次没有多大的变化。

实施例7

将162吨具有与上述实施例5和6成份相同的钒铁装入一个转炉中。钒铁的温度为1275℃。在浇铸以前，往转炉中添加1.6吨（1%）废钢。

顶吹氧的供氧速率为2.5米³/吨·分，金属表面的比表面积为0.20米²/吨。

在吹氧3分钟（吹氧时间的15%）以后，加入9.6吨（6%）轧制鳞皮，并继续吹氧。

在吹氧完毕的时候，金属的含碳量为0.62%，含钒量为0.04%，金属的温度为1580℃。钒的造渣程度为92.4%。钒渣的成分（按重量%）为：

氧化钒-27.8，

氧化硅-17.4，

氧化锰-8.0，

氧化钛-9.2，

氧化铬-3.1，

氧化钙-1.6，

金属铁颗粒-3.6，

氧化铁-其余。

钒渣的矿物组成相同，尖晶石晶粒具有规则的形状，尺寸60-80微米。

在两个熔炼周期后收集的钒渣质量性能保持不变。

实施例8

将160吨与上述实施例7成份相同的钒铁在相同的温度下装入一个转炉中。在浇铸以前，往转炉中添加20吨废钢和1.4吨石灰（熔炼总量的60%），这些石灰是熔炼所需要的。吹氧时的供氧速率为3.0米³/吨·分，金属熔池表面的比表面积为0.20米²/吨。在吹氧结束时，金属的温度为1620℃，金属的成分（按重量%）为：C-0.28，V-0.04，P-0.026。钒渣的成份（按重量%）如下：

氧化钒-20.2，

氧化钙-18.1，

氧化硅-17.9，

铁颗粒-2，

锰、钛、铬、镁、铁的氧化物-其余。

钒渣的碱度为1.0。钒的造渣程度为92.5%。一部分钒渣留下来以便进行下一次吹炼。

实施例9

碱度为1.4的钒渣是在与实施例7和实施例8相同的参数条件下生产出来的，只是要与废钢一起加入1.6吨石灰（熔炼消耗总量的70%）。这样得到的钒渣的成份（按重量%）如下：

氧化钒-18.2，

氧化钙-30，

氧化硅-15，

氧化锰-10，

氧化铬-2.1，

氧化钛-9.6，

铁颗粒-2，

氧化铁-其余。

在1600℃温度下操作过程结束时，钒的造渣程度为92.5%。

实施例10

在一个转炉中装入20吨成份与实施例7相同的钒铁顶吹氧，供氧速率为1米³/吨·分;同时通过底部“管内套管”喷嘴底吹（2米³/吨·分），金属表面的比表面积为0.3米²/吨。在浇铸铁以前，向转炉中添加废钢（钒铁重量的10%）和石灰石（熔炼消耗总量的65%）。

在吹氧结束的时候，钒渣的碱度为1.2，钒渣成份（按重量%）为：

氧化钙-30，

氧化硅-25，

氧化钒-17.4，

锰、铬、钛的氧化物-18.4，

铁颗粒-2.0，

氧化铁-其余。

金属的温度为1620℃，含碳0.44%，含钒0.04%及含磷0.028%。

实施例11

将20吨成份与实施例7相同的钒铁在同样的温度下装入转炉中。吹氧速率为3米³/吨·分，金属熔池表面的比表面积为0.3米²/吨。

当金属在1600℃温度下含碳量达到0.3%以后，停止吹氧，接着从底部吹氩气，吹氩气速率为0.2米³/吨·分，吹氩时间为2分钟。吹氧结束时金属中的含钒量为0.04%，而在吹氩以后，当含碳为0.25%时，金属中的含钒量增加到0.05%。

在吹氩以前，钒渣的成份（按重量%）如下：

氧化钒-24.8，

氧化硅-14.2，

铁颗粒-3.6，

氧化钙-6.2，

氧化铁-24.2，

锰、铬、钛的氧化物-其余。

在吹氩以后，钒渣的成份（按重量%）如下：

氧化钒-26.8，

氧化硅-14.1，

铁颗粒-3.8，

氧化钙-6.4，

氧化铁-18.6，

锰、铬、钛的氧化物-其余。

钒的出渣率达到89.5%。

Claims (4)

1、一种生产钒渣的方法，所生产钒渣的成份(按重量%)为：

氧化钒  16～30，

氧化硅  10～24，

氧化锰  6～14，

氧化铬  1～12，

氧化钛  6～14，

氧化钙  0.3～30.0，

金属铁  2～20，

氧化铁  其余

钒渣的矿物组成(按重量%)为：

尖晶石        40～70

玻璃          2～10

辉石和橄榄石  其余

其中尖晶石晶粒具有规则的几何形状，尺寸为25～80微米，其中包括将具有下列的成份(按重量%)的钒铁装入转炉中：

钒-0.35～0.90  铬-0.03～0.42

碳-3.8～4.8    磷-0.02～0.10

硅-0.05～0.35  铜-0.04～0.32

锰-0.12～0.35  镍-0.04～0.32

钛-0.07～0.38  钴-0.001～0.12

               铁-其余，

添加助熔材料，用气体氧化剂吹炼所说的钒铁，吹氧速率(按氧气计算)为1.5～3.0米³/吨·分，开始吹氧时金属温度为1180～1300℃，而吹氧结束时金属温度为1400～1650℃，溶池表面的比表面积为0.13～0.30米²/吨，得到一种中间产品，或者钢和钒渣。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征是在用氧化剂吹入钒铁中以前，将具有下列成份（按重量%）的造渣混合物加到钒铁中去：

重质含钒碳氢化合物  0.5～60

钒渣的磁性部分  5～20

轧制鳞皮  其余。

3、按照权利要求1所述的方法，其特征是吹氧以前在钒铁中添加废钢，添加量为钒铁重量的1～4%，在吹氧时间的15～25%以后添加轧制鳞皮，加入量按重量%计为4.5～6.0%。

4、按照权利要求1所述的方法，其特征是吹氧时利用添加60～70%的含钙的添加剂使钒渣的碱度保持在1.0～1.4范围内。