鈣法提釩用高鈣釩渣及其生產方法
2023-05-31 00:49:36
專利名稱：鈣法提釩用高鈣釩渣及其生產方法
技術領域：
本發明涉及鋼鐵冶金領域，更具體地講，涉及一種用於鈣法提釩的高鈣釩渣及其生產方法。
背景技術：
近年來，中國開始大力提倡和發展清潔生產技術，環境保護已經列入我國中長期科技發展綱要的重點支持領域，環保執法力度在近年來得到大大加強。 目前從釩渣中提釩的最常採用的是鈉化提釩(鈉法提釩)工藝，在鈉化法提取釩氧化物產品(後文稱鈉法提釩)的生產過程中，汙染主要集中在從釩渣到氧化釩這一溼法冶金過程中，汙染物主要是含大量氨氮及鈉鹽的提釩廢水和提釩殘渣。另外，在傳統的鈉化提釩工藝中，鈣是被認為是一種有害的元素，鈣的存在對焙燒轉化率影響極大，因為釩渣中CaO易於V2O5生產不溶於水的釩酸鈣或含鈣的釩青銅，在期刊文獻《鈣對釩渣提釩的影響》中，王金超等人指出，CaO的質量分散每增加I %就要帶來4. 7% 9. O %的V2O5損失，並且V205/Ca0比值越高，影響程度越小，當V205/Ca0比值小於9時，影響程度明顯，因此，目前生產的釩渣主要是CaO在3. 0%以下，Ca0/V205比O. 15以下的低鈣釩渣，並且在低鈣釩渣的現場生產過程中，幾乎所有的鋼廠都沒有加入氧化鈣(CaO)，另外，低鈣釩渣的生產中，釩渣的含鐵量高，所以金屬鐵損失率高。針對鈉法提釩缺陷，現已研發出釩渣鈣法提釩的清潔生產工藝技術，即採用鈣化焙燒-酸浸的工藝進行提釩。該工藝解決了鈉化提釩過程的汙染問題，並且需要高鈣釩渣作原料，但對高鈣釩渣的成分有嚴格的要求。由於高鈣釩渣中的磷是有害雜質，會大大降低鈣法提釩工藝的釩回收率，另外CaO含量，以及Ca0/V205的重量比對釩浸出率也有影響，因此對鈣法焙燒的高鈣釩渣中的磷含量、CaO含量以及Ca0/V205的質量比有嚴格的要求。
發明內容
本發明的目的在於提供一種適用於鈣法提釩工藝的高鈣釩渣及其生產方法，以減少釩渣中的鐵含量，降低釩渣中的磷含量。為了實現上述目的，本發明提供了一種鈣法提釩用高鈣釩渣的生產方法，所述方法包括以下步驟(I)將含釩鐵水兌入轉爐中，向其中加入氧化鐵皮和石灰；(2)然後進行吹氧；(3)吹氧結束後進行出鋼，得到提釩半鋼；(4)直接出渣或保留爐渣繼續進行多次前述⑴ ⑶步驟後再出渣，得到高鈣釩渣。根據本發明所述的用於鈣法提釩工藝的高鈣釩渣的生產方法的一個實施例，所述石灰中CaO的重量百分比為85% 95%。根據本發明所述的用於鈣法提釩工藝的高鈣釩渣的生產方法的一個實施例，所述氧化鐵皮加入量為15 30kg/ttt,所述石灰加入量為8 15kg/ttt。根據本發明所述的用於鈣法提釩工藝的高鈣釩渣的生產方法的一個實施例，所述含釩鐵水的溫度為1200 1450°C，以重量百分比計，所述含釩鐵水包含3. 9% 4. 5%的C、0. 2% 0· 5%的 ν、0· 02% O. 10%的 S 及 O. 06% O. 20%的 P。根據本發明所述的用於鈣法提釩工藝的高鈣釩渣的生產方法的一個實施例，在所述吹氧的步驟中，供氧壓力為O. 4 O. 8MPa，供氧流量為4000 40000Nm3/h，供氧時間為4 8min。
根據本發明所述的用於鈣法提釩工藝的高鈣釩渣的生產方法的一個實施例，所述提釩半鋼的溫度為1340 1400°C，以重量百分比計，所述提釩半鋼包含3. 4% 4. 0%的C、0. 02% O. 04%的 V、0. 02% O. 10%的 S、0. 054% O. 18%的 P。根據本發明所述的用於鈣法提釩工藝的高鈣釩渣的生產方法的一個實施例，所述方法還包括對所述高鈣釩渣進行破碎、磁選處理的步驟，之後所得的合格高鈣釩渣為高鈣鑰；洛成品。根據本發明所述的用於鈣法提釩工藝的高鈣釩渣的生產方法的一個實施例，所述方法還包括將所述破碎、磁選步驟之後得到的高鐵份高鈣釩渣返回至轉爐內作提釩冷卻劑的步驟。本發明進一步提供了一種鈣法提釩用高鈣釩渣，所述高鈣釩渣採用上述的鈣法提釩用高鈣釩渣的生產方法製備。其中，以重量百分比計，所述高鈣釩渣中CaO的含量為6% 10%、P的含量在O. 1%以下，鐵含量為22% 24%，Ca0/V205的值為O. 4 O. 6。採用本發明提供的鈣法提釩用高鈣釩渣的生產方法，能生產出適用於鈣法提釩工藝的合格高鈣釩渣，按重量計，所得高鈣釩渣中CaO含量為6% 10%，鐵含量為22% 24%，Ca0/V205比為O. 4 O. 6，磷含量在O. 1%以下；與鈉化提釩用低鈣釩渣(含CaO^ 3% )相比，該高鈣釩渣中的含鐵量低2% 8%，減少了金屬鐵損失率，即提高釩渣中金屬鐵的回收率。本發明的鈣法提釩用高鈣釩渣質量合格，降低了釩渣中的磷含量，且在生產過程中減少了金屬鐵損失率，顯著降低了生產成本。
圖I為本發明示例性實施例的鈣法提釩用高鈣釩渣生產工藝示意圖。
具體實施例方式以下，參照圖來詳細說明本發明的實施例。需要說明的是，本發明中所述提釩半鋼是指提釩後的鐵水，所述石灰又稱生石灰，主要成分是氧化鈣(CaO)。本發明提供了一種鈣法提釩用高鈣釩渣的生產方法，所述方法包括以下步驟首先將含釩鐵水兌入轉爐中，向其中加入氧化鐵皮和石灰。由於本發明的高鈣釩渣用於鈣法提釩，所以可以向鐵水中加入石灰，氧化鐵皮和石灰的加入一方面是作提釩冷卻劑，另一方面可以脫除部分半鋼中的磷。在氧化脫磷時，CaO本身只作固定劑，熔點較高，在脫磷過程中需要與氧化劑和促進劑配合使用。CaO型脫磷劑得到廣泛研究和使用，常見的CaO型脫磷劑如CaO-P2O5-CaF2-FexO系脫磷劑、CaO-CaF2-Fe2O3系脫磷劑、CaO-Fe2O3-CaF2-BaO系脫磷劑，CaO和FeO是用於氧化脫磷的石灰渣系的基本組分，FeO對脫磷有促進作用；此外，本發明加入石灰還起到調渣的作用，有利於釩渣中的鐵進入提釩半鋼中，由此釩渣中的鐵含量減少，而提釩半鋼中的鐵含量增加，減少了轉爐提釩過程金屬鐵損失率，提高了轉爐提釩過程金屬鐵的回收率，取得了非常好的冶金效果。優選地，所述石灰中CaO的重量百分比為85% 95% ;石灰中CaO含量若低於85%,則達到上述吹煉效果需要增加加入的石灰量，會導致釩渣V2O5含量低，高鈣釩渣CaO/V2O5比超出要求範圍，若高於95 %，則石灰用量減少，釩渣V2O5含量提高，高鈣釩渣Ca0/V205比低於要求範圍，因而在後步鈣法提釩過程中，需要補充部分石灰，由此會增加提釩生產成本。在本發明的用於鈣·法提釩工藝的高鈣釩渣的生產方法的一個實施例中，所述氧化鐵皮的加入量為15 301^Λα，所述石灰的加入量為8 15kg/ttt。氧化鐵皮和石灰加入量選在所述範圍內，主要是確保提釩過程不產生過氧化，從而使提釩後的半鋼碳含量在較高的水平，保證下步半鋼煉鋼過程熱量充足，半鋼煉鋼順利，同時，通過氧化鐵皮和石灰加入量的控制，可確保高鈣釩渣的Ca0/V205比滿足鈣法提釩的生產要求。在本發明的用於鈣法提釩工藝的高鈣釩渣的生產方法的一個實施例中，所述含釩鐵水的溫度為1200 1450°C，以重量百分比計，所述含釩鐵水包含3. 9% 4. 5%的C、
O.2% O. 5%的V、O. 02% O. 10%的S及O. 06% O. 20%的P。其中，將含釩鐵水的溫度控制在1200 1450°C是為了保障鐵水提釩動力學條件充分，有利於將鐵水中釩提取出來。然後進行吹氧；其中，供氧壓力為O. 4 O. 8MPa，供氧流量為4000 40000Nm3/h，供氧時間為4 8min。其中，供氧壓力和供氧流量是根據轉爐公稱容量大小來的選取的。公稱容量小的轉爐提銀，採用下限操作，反之，用上限操作；而供氧時間在此範圍內，即能將保證較高的釩氧化率，從而將鐵水中釩提出進入渣相，又能保證半鋼碳氧化損失小，半鋼的碳含量高，從而為半鋼煉鋼提供充足熱量。吹氧結束後進行出鋼，得到提釩半鋼後，可以將所得的提釩半鋼送轉爐煉鋼。在本發明的用於鈣法提釩工藝的高鈣釩渣的生產方法的一個實施例中，所述出鋼步驟中，在出鋼前測溫，然後將半鋼從出鋼口倒出，取樣分析得到所述提釩半鋼的溫度為1340 1400°C，以重量百分比計，所述提釩半鋼包含3. 4% 4. 0%的C、0. 02% O. 04%的 V、0. 02% O. 10%的 S、0. 054% O. 18%的 P。出鋼後，直接出渣或保留爐渣繼續進行多次前述提釩的步驟後再出渣，得到高鈣釩渣。其中，採用多爐出渣可以減少釩渣的流失，提高釩渣的回收率，優選的，採用2 3爐出一次高鈣釩渣；如果I爐後爐渣就達到一定的重量，也可以直接出渣。優選地，在出高鈣釩渣前，先將提釩半鋼出盡，再將高鈣釩渣從爐口倒入裝釩渣容器中冷卻。在本發明的用於鈣法提釩工藝的高鈣釩渣的生產方法的一個實施例中，所述方法還包括對所述高鈣釩渣進行破碎、磁選處理的步驟，之後所得的合格高鈣釩渣為高鈣釩渣成品，可以將所得的高鈣釩渣成品送鈣法提釩生產線，作為其提釩原料。優選地，將所述高鈣釩渣冷卻至200°C以下再進行破碎、磁選處理。在本發明的用於鈣法提釩工藝的高鈣釩渣的生產方法的一個實施例中，所述方法還包括將所述破碎、磁選步驟之後得到的高鐵份高鈣釩渣返回至轉爐內的步驟。其中，高鐵份高鈣釩渣重新返迴轉爐內作提釩冷卻劑，使資源得到循環使用。本發明進一步提供了一種鈣法提釩用高鈣釩渣，所述高鈣釩渣採用上述的鈣法提釩用高鈣釩渣的生產方法製備。其中，以重量百分比計，所述高鈣釩渣中CaO的含量為6% 10%、P的含量在O. 1%以下，鐵含量為22% 24%，Ca0/V205的值為O. 4 O. 6。本發明是為鈣法提釩要用高鈣釩渣而發明的專用技術，其中，高鈣釩渣中CaO含量為6% 10%，將CaO含量控制在此範圍是因為鐵水釩含量一般在O. 5%以下，這樣，為了控制Ca0/V205比為O. 4 O. 6，且為使高鈣釩渣中的P含量控制在O. I %以下，則需要將高鈣釩渣中CaO含量控制在6% 10%的範圍內，若CaO含量大於10%，則釩渣中的P含量超出O. 1%，且Ca0/V205比大於O. 6，則鈣法提釩時，釩收率將大大降低，生產成本提高，效益下降；Ca0/V205比為O. 4 O. 6是鈣法提釩過程中確定的釩收率最優的工藝參數。將磷含量控制在O. 1%以下是因為磷是有害雜質，會大大降低鈣法提釩工藝的釩回收率，所以，磷含量降的越低越好。若磷含量控制在O. I %以上，因目前鈣法提釩技術還在進一步優化中，其中，除P技術還未達到最優，因而現鈣法提釩工藝需要高鈣釩渣實現磷含量控制。具體而言，本發明的示例性實施例可以包括以下步驟將溫度為1200 1450°C的含釩鐵水兌入轉爐中，然後向其中加入15 30kg/ 的氧化鐵皮和8 15kg/ttt的石灰；加完後，開始吹氧提釩，其中，供氧壓力為O. 4
O. 8MPa，供氧流量為4000 40000Nm3/h，供氧時間為4 8min ;吹氧結束後，測溫並從出鋼口倒出提釩半鋼，得到的提釩半鋼送轉爐煉鋼；直接出渣或保留爐渣繼續進行多次前述步驟後再出渣，其中，在出高鈣釩渣前，先將提釩半鋼出盡，再將高鈣釩渣從爐口倒入裝釩渣容器中冷卻，冷卻至200°C以下後將其從裝釩渣容器中倒出，然後破碎並磁選，得到的高鐵份高鈣釩渣重新返迴轉爐提釩工序，加入爐內作冷卻劑；得到的合格高鈣釩渣的成分以重量百分比計為CaO的含量為6% 10%、P的含量在O. I %以下，鐵含量為22% 24%，Ca0/V205的值為O. 4 O. 6，得到的合格高鈣釩渣送鈣法提釩生產線作提釩原料。以下結合實施例對本發明作進一步的闡述。實施例僅用於說明本發明，而不是以任何方式來限制本發明。實施例I將30t 溫度為 1200°C 的含釩鐵水(含 4. 5wt % 的 C、0. 2wt % 的 V、0. 02wt % 的 S及O. 12 〖％的？)兌入公稱容量為30t的轉爐中，然後向其中加入24kg/ttt的氧化鐵皮和8kg/ttt的石灰(含CaO 85% );加完後，開始吹氧提釩，其中，供氧壓力為O. 4MPa，供氧流量為4000Nm3/h，供氧時間為8min ;吹氧結束後，測溫並從出鋼口倒出提釩半鋼，其成分為[C]3. 4wt%, [V]O. 02wt%, [S]0. 02wt%, [Ρ]0· Ilwt%，溫度為 1340°C，將此提釩半鋼送轉爐煉鋼，其中，提釩過程脫磷率10% ;高鈣釩渣留在爐內並進行第2爐提釩操作，提釩完成後，先將提釩半鋼出盡，再將高鈣釩渣從爐口倒入裝釩渣容器中冷卻，冷卻至200°C後將其從裝釩渣容器中倒出，然後破碎並磁選，得到的高鐵份高鈣釩渣重新返迴轉爐提釩工序，力口入爐內作冷卻劑，得到的合格高鈣釩渣的成分以重量百分比計為10%Ca0，0. 04%磷，且Ca0/V205的值為O. 4，鐵含量22%，得到的合格高鈣釩渣送鈣法提釩生產線作提釩原料。實施例2將120t溫度為1280°C的含釩鐵水(含3. 9(^七％的(、0· 35￥七％的￥、0· 05￥七％的3及O. 06被％的P)兌入公稱容量為120t的轉爐中，然後向其中加入15kg/ttt的氧化鐵皮和12kg/t鐵的石灰(含CaO 85% );加完後，開始吹氧提釩，其中，供氧壓力為O. 7MPa，供氧流量為15000Nm3/h，供氧時間為4min ;吹氧結束後，測溫並從出鋼口倒出提釩半鋼，其成分為[C]3. 7wt%, [V] O. 04wt%, [S]0. 05wt%, [Ρ]0· 05wt%，溫度為 1380°C，將此提釩半鋼送轉爐煉鋼其中，提釩過程脫磷率20% ;高鈣釩渣留在爐內並進行第2爐、第3爐提釩操作，提釩完成後，先將提釩半鋼出盡，再將高鈣釩渣從爐口倒入裝釩渣容器中冷卻，冷卻至150°C後將其從裝釩渣容器中倒出，然後破碎並磁選，得到的高鐵份高鈣釩渣重新返迴轉爐提釩工序，加入爐內作冷卻劑，得到的合格高鈣釩渣的成分以重量百分比計為8% CaO,O. 06%磷，且Ca0/V205的值為O. 5，鐵含量24%，得到的合格高鈣釩渣送鈣法提釩生產線作提釩原料。實施例3將200t溫度為1450°C的含釩鐵水(含4. 5(^七％的C、O. 5￥七％的V、O. IOwt%的S及O. 20被％的P)兌入公稱容量為200t的轉爐中，然後向其中加入30kg/ttt的氧化鐵皮和15kg/t鐵的石灰(含CaO 85% );加完後，開始吹氧提釩，其中，供氧壓力為O. 8MPa，供氧流量為40000Nm3/h，供氧時間為6min ;吹氧結束後，測溫並從出鋼口倒出提釩半鋼，其成分為[C]4. Owt %, [V] O. 04wt%, [S]0. IOwt %, [Ρ]0· 17wt%，溫度為 1400°C，將此提釩半鋼送轉 爐煉鋼其中，提釩過程脫磷率15% ;高鈣釩渣留在爐內並進行第2爐、第3爐提釩操作，提釩完成後，先將提釩半鋼出盡，再將高鈣釩渣從爐口倒入裝釩渣容器中冷卻，冷卻至100°C後將其從裝釩渣容器中倒出，然後破碎並磁選，得到的高鐵份高鈣釩渣重新返迴轉爐提釩工序，加入爐內作冷卻劑，得到的合格高鈣釩渣的成分以重量百分比計為6% CaO,O. 10%磷，且Ca0/V205的值為O. 6，鐵含量24%，得到的合格高鈣釩渣送鈣法提釩生產線作提釩原料。採用本發明提供的鈣法提釩用高鈣釩渣的生產方法，能生產出適用於鈣法提釩工藝的合格高鈣釩渣，按重量百分比計，所得高鈣釩渣中CaO的含量為6% 10%、鐵含量為22 % 24%、P的含量在O. I %以下，Ca0/V205的值為O. 4 O. 6，;低鈣釩渣(含CaO彡3 % )中的鐵含量26 % 30 %，與其相比，本發明高鈣釩渣中的含鐵量低2 % 8 %，減少了金屬鐵損失率，即提高釩渣中金屬鐵的回收率。綜上所述，本發明的鈣法提釩用高鈣釩渣質量合格，釩渣中的磷含量在O. I %以下；且在生產過程中減少了金屬鐵損失率，顯著降低了生產成本；同時，本發明所得的半鋼中，含磷量少，減少了煉鋼過程的脫磷負擔。
權利要求
1.一種鈣法提釩用高鈣釩渣的生產方法，所述方法包括以下步驟 (1)將含釩鐵水兌入轉爐中，向其中加入氧化鐵皮和石灰； (2)然後進行吹氧； (3)吹氧結束後進行出鋼，得到提釩半鋼； (4)直接出渣或保留爐渣繼續進行多次前述(I) (3)步驟後再出渣，得到高鈣釩渣。
2.根據權利要求I所述的鈣法提釩用高鈣釩渣的生產方法，其特徵在於，所述石灰中CaO的重量百分比為85% 95%。
3.根據權利要求I所述的鈣法提釩用高鈣釩渣的生產方法，其特徵在於，所述氧化鐵皮的加入量為15 30kg/t鐵,所述石灰的加入量為8 15kg/t鐵。
4.根據權利要求I所述的鈣法提釩用高鈣釩渣的生產方法，其特徵在於，所述含釩鐵水的溫度為1200 1450°C，以重量百分比計，所述含釩鐵水包含3. 9% 4. 5%的C、O. 2% O. 5%的 V、0. 02% O. 10%的 S 及 O. 06% O. 20%的 P。
5.根據權利要求I所述的鈣法提釩用高鈣釩渣的生產方法，其特徵在於，在所述吹氧的步驟中，供氧壓力為O. 4 O. 8MPa，供氧流量為4000 40000Nm3/h，供氧時間為4 8min。
6.根據權利要求I所述的鈣法提釩用高鈣釩渣的生產方法，其特徵在於，所述提釩半鋼的溫度為1340 1400°C，以重量百分比計，所述提釩半鋼包含3. 4% 4. 0%的C、O. 02% O. 04%的 V、0. 02% O. 10%的 S、0. 054% O. 18%的 P。
7.根據權利要求I所述的鈣法提釩用高鈣釩渣的生產方法，其特徵在於，所述方法還包括對所述高鈣釩渣進行破碎、磁選處理的步驟，之後所得的合格高鈣釩渣為高鈣釩渣成品O
8.根據權利要求7所述的鈣法提釩用高鈣釩渣的生產方法，其特徵在於，所述方法還包括將所述破碎、磁選步驟之後得到的高鐵份高鈣釩渣返回至轉爐內作提釩冷卻劑的步驟。
9.一種鈣法提釩用高鈣釩渣，其特徵在於，所述高鈣釩渣採用權利要求I至8中任一項所述的鈣法提釩用高鈣釩渣的生產方法製備。
10.根據權利要求9所述的鈣法提釩用高鈣釩渣，其特徵在於，以重量百分比計，所述高鈣釩渣中CaO的含量為6% 10%、P的含量在O. I %以下，鐵含量為22% 24%，CaO/V2O5的值為O. 4 O. 6。
全文摘要
本發明提供了一種鈣法提釩用高鈣釩渣及其生產方法，所述方法包括以下步驟(1)將含釩鐵水兌入轉爐中，向其中加入氧化鐵皮和石灰；(2)然後進行吹氧；(3)吹氧結束後進行出鋼，得到提釩半鋼；(4)直接出渣或保留爐渣繼續進行多次前述(1)～(3)步驟後再出渣，得到高鈣釩渣；所述高鈣釩渣採用上述方法製備，並且以重量百分比計，所述高鈣釩渣中CaO的含量為6％～10％、P的含量在0.1％以下，鐵含量為22％～24％，CaO/V2O5的值為0.4～0.6。本發明的鈣法提釩用高鈣釩渣質量合格，釩渣中的磷含量在0.1％以下；且在生產過程中減少了金屬鐵損失率，顯著降低了生產成本；同時，本發明所得的提釩半鋼中，含磷量少，減少了煉鋼過程的脫磷負擔。
文檔編號C22B7/04GK102912071SQ20121034767
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月19日 優先權日2012年9月19日
發明者戈文蓀, 陳鍊, 王建, 蔣龍奎, 黃正華, 王二軍, 卓鈞, 周海龍 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司