一種含釩轉爐鋼渣的處理方法
2023-05-30 21:19:31
專利名稱：一種含釩轉爐鋼渣的處理方法
技術領域：
本發明屬於轉爐渣資源化的處理方法。尤其涉及一種從含釩轉爐鋼渣中富集釩並獲得CaO-SiO2基矽酸鹽的方法。
背景技術：
轉爐鋼渣是鋼鐵工業「三廢」之一。各國對鋼渣的處理和綜合利用都很重視。日本轉爐鋼渣利用率為90％，我國轉爐鋼渣利用率僅36％。普通鋼渣經處理可作冶金原料、建築材料和磷肥。我國攀鋼(文永才等，釩鈦轉爐鋼渣熔化特性研究，《鋼鐵釩鈦》，Vol.22，No.3，(2001)，pp.32-36.)現在用轉爐從含釩鐵水得到含12～21％V2O5的釩渣和半鋼，其後的吹煉過程產生的轉爐鋼渣中產生含V2O51～3％的轉爐鋼渣。馬鋼(陳林焌，含釩鋼渣的全分解和綜合利用，《馬鋼科研》，1990，No.2，pp.36-38。)的轉爐鋼渣中含2-4％的V2O5。
含釩的轉爐鋼渣比含釩煤矸石中的釩含量(V2O51％左右)高得多，是很有利用價值的我國特有的重要的冶金二次資源。攀鋼的轉爐鋼渣已積累了約800萬噸。曾經(倪寶中，含釩鋼渣返回28m3高爐冶煉高釩生鐵，《鋼鐵釩鈦》，1983，No.2，pp.45-49)將少部分轉爐鋼渣返回燒結，製成燒結礦，經高爐冶煉後使釩富集到鐵水中。但有害元素磷在該流程中的富集問題無法解決，採用普通鋼渣的利用方法是對資源的浪費。目前正在研究的含釩鋼渣處理和利用方法主要有四種(陳林焌，含釩鋼渣的全分解和綜合利用，《馬鋼科研》，1990，No.2，pp.36-38)。(1)鋼渣返回法將含釩鋼渣配入燒結礦原料燒結、富集，最後製得含釩較高的釩渣。雖利用現有生產設備回收釩，鋼渣處理量也較大。但磷同時富集，造成煉鋼的困難；鋼渣含鐵量低，影響燒結礦品位，故不宜大量配入。另外，在富集釩的各工藝過程中釩損失不少，故釩的總回收率很低；(2)鈉化焙燒，鹼浸出法含釩鋼渣配鹼焙燒，再用鹼浸出製取五氧化二釩。雖工藝較簡單，但鹼耗大，轉化率很難超過50％；(3)酸浸鹼溶法含釩鋼渣經酸浸、中和沉澱、鹼浸製得粗釩，再經鹼溶精製得到合格產品。雖釩浸出率高，能耗低，投資小，但釩、鐵、鈣分離較困難，工藝步驟多，總回收率不高。(4)酸浸萃取法含釩鋼渣經酸浸出釩，用萃取法分別萃取鐵、釩，雖可製得多種產品，但同樣是要用大量的酸去中和轉爐鋼渣中高達50％以上的CaO。
上述各種方法都是直接從鋼渣中提取釩，由於目前的鋼渣中的V2O5含量降低到1～3％。鋼渣中沒有釩酸鈣、釩鈦鈣氧化物等含釩較高的物相，因此給選礦分離提取V2O5帶來一定的難度。而且轉爐鋼渣中含有高達50％的CaO，不宜用傳統的鈉化焙燒法處理。酸浸法要消耗大量的酸，大量的浸後殘渣很難處理，鋼渣中的主要物相矽酸鈣的有效利用也受到限制。
發明內容
本發明的目的是提供一種可充分利用含鐵量低的二次資源、能有效地把含釩轉爐鋼渣中有價值的Fe、V、Mn、P以含碳鐵合金的形式分離出來、使經濟價值高的V得以富集，同時使含釩轉爐鋼渣中其它成分如Ca2SiO4等由於除去了Fe、V、Mn、P等元素可以作為優質冶金熔劑或水泥原料得到更充分利用的方法。
為實現上述目的，本發明所採用的技術方案是將碳質還原劑、含SiO2的調節劑與含釩轉爐鋼渣混合，混合物中碳質還原劑的加入量為1.3～3.0當量的C，加入含SiO2的調節劑的量應使混合物組成中的CaO/SiO2的質量比為1.5～4；在1500～1600℃進行還原反應，反應0.5～1.5小時後將熔渣倒出，冷卻後自行粉化，磁選分離出含釩鐵粒和矽酸鹽渣。
在該技術方案中含釩轉爐鋼渣的主要化學成分的質量百分比為V2O5≥1％，CaO≤54％，MgO≤10％，含釩轉爐鋼渣可以是經過破碎研磨的粉末，也可以是熔融狀態；含SiO2的調節劑是指含有FeO、Fe2O3、MnO、SiO2的其他冶金廢棄物，可以是矽砂、煤矸石或其它SiO2含量高於50％的熔融的或固態的冶金渣；碳質還原劑可以是焦粉、煤粉、廢舊電極石墨等，1當量的C為使渣中Fe、Mn、P、V的氧化物全部還原為單質所需C量。
由於採用上述技術，如果在轉爐出渣時將熔融的含釩轉爐鋼渣與還原劑和添加劑在電爐中混合進行反應，可節約大量能源。含FeO、Fe2O3、SiO2的冶金廢棄物或其它廢棄物如鐵合金渣、有色金屬冶煉渣或煤矸石作鹼度調節劑，可以充分利用不適合直接作煉鐵原料的含鐵量低的二次資源。
本發明還具有以下特點該技術將轉爐鋼渣中的有價組分Fe、V、Mn、P從轉爐鋼渣中分離出來，富集到含釩鐵粒中，釩的富集率高。為進一步採用其它方法分離提釩提供了便利條件，產生的CO氣體可作為燃料；上述有價組分Fe、V、Mn、P從轉爐鋼渣中分離出來後，剩餘的殘渣是CaO-SiO2基的矽酸鹽渣，其中主要物相是矽酸二鈣，而且含磷很低，無論是作燒結礦添加劑還是轉爐造渣劑返回冶金流程，都不會產生P在鐵水或鋼水中富集的問題。殘渣中不存在自由CaO，作為路基或建築材料也不會產生體積膨脹問題。本發明將渣的鹼度調節適當，還原後的殘渣在冷卻過程中自動粉化，可以省略破碎工序，極大地方便了其後的磁選過程，可容易地分離出含釩鐵粒。
本發明為高效回收經濟價值高的釩資源和含釩鋼渣的有效利用提供了可行的方法，可適用於含Ni、Cr等有價金屬的冶煉渣。
具體實施例方式
用現行的轉爐提釩工藝獲得的半鋼轉爐冶煉終點鋼渣的成分如表1。
表1含釩轉爐鋼渣成分(質量％)
這類含釩轉爐鋼渣的熔化性溫度一般低於1400℃，用高頻感應爐或小型電弧爐即可加熱熔化。碳質還原劑可用焦粉、煤粉、廢石墨電極等等。因該爐渣鹼度較高，需要添加含SiO2的添加劑以調節鹼度，用矽砂或煤矸石均可。
根據表1的含釩轉爐鋼渣成分和質量比及所述條件，結合下面兩個具體的實施例對本發明作進一步的說明。
實施例1表2一種含釩轉爐鋼渣的化學成分
按表2所述成分和含量，先將含釩轉爐鋼渣、碳質還原劑、含SiO2的調節劑混合均勻，直接加入爐中。在混合物中，碳質還原劑的加入量為1.3～1.67當量的C，加入含SiO2的調節劑的質量比應使混合物組成中的CaO/SiO2為1.30～1.80；在1500～1600℃進行還原反應，反應0.5～1.5小時後將熔渣倒出，冷卻後自行粉化，磁選分離出後分別得到碳飽和的鐵粒和灰白色矽酸鹽，主要物相是CaSiO3。鐵粒的主要成分為V3.24％，Mn1.67％，P1.45％。餘量為Fe和C。釩的收得率為91.6％。
實施例2向熔化的如表2所述成分和含量的含釩鋼渣中，分別加入碳質還原劑、含SiO2的調節劑，含釩鋼渣和碳質還原劑、含SiO2的調節劑所組成的混合物中碳質還原劑的加入量為2.5～3.0當量的C，加入含SiO2的調節劑的質量比應使混合物組成中的CaO/SiO2為1.50～2.10；在1500～1600℃進行還原反應，反應0.5～1.5小時後將熔渣倒出，冷卻後自行粉化，磁選分離出後分離後分別得到碳飽和的鐵粒和灰白色矽酸鹽粉末，主要物相是Ca3SiO5。主要物相是Ca2SiO4。鐵粒的主要成分為V3.15％，Mn4.31％，P1.56％。餘量為Fe和C。釩的收得率為83.9％。
權利要求
1.一種含釩轉爐鋼渣的處理方法，其特徵在於將碳質還原劑、含SiO2的調節劑與含釩轉爐鋼渣混合，混合物中碳質還原劑的加入量為1.3～3.0當量的C，加入含SiO2的調節劑的量應使混合物組成中的CaO/SiO2的質量比為1.5～4；在1500～1600℃進行還原反應，反應0.5～1.5小時後將熔渣倒出，冷卻後磁選分離出含釩鐵粒和矽酸鹽渣。
2.根據權利要求1所述的含釩轉爐鋼渣的處理方法，其特徵在於所述的含釩轉爐鋼渣的主要化學成分的質量百分比為V2O5≥1％、CaO≤54％、MgO≤10％，含釩轉爐鋼渣可以是經過破碎研磨的粉末，也可以是熔融狀態。
3.根據權利要求1所述的含釩轉爐鋼渣的處理方法，其特徵在於所述的含SiO2的調節劑是指含有FeO、Fe2O3、MnO、SiO2的其他冶金廢棄物，可以是矽砂、煤矸石或其它SiO2含量高於50％的熔融的或固態的冶金渣。
4.根據權利要求1所述的含釩轉爐鋼渣的處理方法，其特徵在於所述的碳質還原劑可以是焦粉、煤粉、廢舊電極石墨。
5.根據權利要求1所述的含釩轉爐鋼渣的處理方法，其特徵在於所述的1當量的C為使渣中Fe、Mn、P、V的氧化物全部還原為單質所需C量。
全文摘要
本發明涉及一種含釩轉爐鋼渣資源化的處理方法。所採用的技術方案是用碳質還原劑和含SiO
文檔編號C04B5/06GK1718554SQ20041001343
公開日2006年1月11日 申請日期2004年7月8日 優先權日2004年7月8日
發明者李光強, 張鵬科, 彭其春, 朱誠意 申請人:武漢科技大學