一种利用CO₂实现转炉高效提钒的方法

专利名称：一种利用CO₂实现转炉高效提钒的方法
技术领域：
本发明属于冶金工艺领域，特别涉及一种适用于30-300吨提钒转炉的提高转炉钒的氧化转化率、降低半钢余钒、提高钒渣品位的高效提钒方法。
背景技术：
转炉提钒过程通常采用氧气作为氧化剂完成提钒等氧化反应，由于氧气与硅、锰、 钒、钛及部分碳元素反应均产生大量的热，因此转炉提钒过程熔池温度很快上升至1400°C 以上使提钒条件变差。现阶段主要通过加入生铁块、铁矿石、氧化铁皮以及废钢等块状冷却剂进行控温，取得了一定的效果，但块状冷却剂无法持续控制熔池温度，使熔池局部容易出现极冷极热现象，同时由于提钒节奏快、温度低使块状冷却剂不易完全熔化，未能充分发挥其有效冷却作用，不利于提钒反应的顺利进行。含钒铁水中钒元素含量仅为0. 25%-0. 4%，且提钒过程由于碳氧反应受到抑制，反应动力学条件差，因此在提钒过程中钒元素的反应速度和程度受传质速度限制，既延长吹炼时间，又影响钒的回收率，导致半钢余钒和渣中铁损均较高，造成资源的浪费。

发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种可以在现转炉中提高钒的氧化转化率，降低半钢余钒，提高钒渣品位，提高钒资源回收利用率的利用CO2实现转炉高效提钒的方法。本发明的技术方案是一种利用CO2实现转炉高效提钒的方法，在提钒转炉的不同冶炼阶段，采用分时段控制(X)2的供入量，实现转炉高效提钒，CO2以气体形式喷吹时，流量为1000Nm7h-50000Nm7h，具体包括以下步骤
冶炼开始阶段(如Ο-aiiin内)，Si、Ti等元素集中氧化导致熔池快速升温，(X)2供入量为 2-15kg/t，占总供入量的30-40%，利用反应放热相对较少，控制升温速度；
冶炼第二阶段(如2-5min内)，CO2供入量2_25kg/t进行控温提钒，将熔池温度控制在 1350-1400°C，提高炉内CO分压，延长提钒反应时间，推迟碳氧化反应剧烈发生的时间，(X)2 供入量占总供入量的40-50% ；
冶炼第三阶段(如5min-吹炼终点)，属于升温阶段，利用脱碳反应提高熔池温度，达到良好的渣铁分离，同时降低炉渣(FeO)，降低铁损，提高钒渣品位，此阶段CO2供入量为 l-10kg/t,占总供入量的10-30%。本发明的原理是提钒过程中，由于熔池升温速度较快使提钒热力学条件变差，碳氧反应抑制造成熔池搅拌强度不足，是导致钒的氧化转化率较低的主要原因。本发明在提钒转炉中供入CO2，将熔池温度控制在1350-1400°c，同时加强熔池搅拌，促进钒的氧化。CO2属于弱氧化性物质，在提钒温度下，与铁水中元素均能发生氧化反应，(X)2与C、 Fe元素反应虽为氧化反应，但却是吸热反应，与Si、Mn、Ti元素氧化反应放热约为仏与各元素氧化反应放热的30%，与V元素反应放热仅为O2与V氧化反应放热的10%。CO2与熔池元素反应均能产生大量CO气泡，不仅存在射流的物理搅拌作用，同时CO气体上浮可产生强烈的化学搅拌作用，加强熔池搅拌，反应产生的CO气体提高了转炉内CO分压，有利于抑制脱碳反应的进行，促进提钒保碳，提高转炉提钒率。本发明在转炉提钒过程中，CO2既可以气体形式喷入含钒铁水内，也可以固体干冰的形式加入，气体(X)2通过调节系统保证转炉提钒冶炼过程喷吹(X)2气体流量和压力，可利用传统超音速氧枪或旋流氧枪从提钒转炉顶部喷吹，也可利用侧枪从转炉侧部喷吹，还可利用底吹透气砖或底吹喷枪从底部喷入；干冰以投弹的方式从转炉炉口加入，也可将少量干冰在兑铁水前放置于提钒转炉炉底。本发明的有益效果是该方法适用于30-300吨提钒转炉，利用CO2参与熔池反应的控温作用和强搅拌作用，控制提钒反应过程熔池温度在1350-1400°C，加强熔池搅拌，提高炉内CO分压，抑制脱碳反应，促进提钒保碳，提高钒的氧化转化率和钒渣品位。本发明属于绿色提钒工艺，适用于30-300吨提钒转炉，吨钢(X)2消耗量为5-50kg/t。采用本发明可提高转炉提钒率3-15%，钒渣品位提高1%以上，采用的(X)2可从石灰窑尾气中回收，也可来源于转炉煤气分离回收的CO2，也可从化工厂尾气或天然(X)2资源中获取。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
(1)40吨提钒转炉冶炼工艺
提钒过程采用CD2气体进行吹炼，气体流量为5500-6000Nm7h，供入量为30_40kg/t。冶炼开始阶段(0-2min)，CO2供入量为9_Ukg/t，占总供入量的30-35%，利用反应放热相对较少，控制熔池升温速度，根据熔池温度决定喷吹时间。冶炼第二阶段(2-5min)，属于反应控温阶段，根据熔池钒含量，CO2供入量为 13-16kg/t，占总供入量的40%-45%，控制熔池温度为1350-1400°C，提高炉内CO分压，延长提钒反应时间，推迟碳氧化反应剧烈发生的时间，此阶段决定提钒时间。冶炼第三阶段(5min-吹炼终点)，属于升温阶段，利用脱碳反应提高熔池温度，实现良好的渣铁分离，同时降低炉渣(FeO)，降低铁损，提高钒渣品位，此阶段CO2供入量为 8-12kg/t,占总供入量的20-30%，根据半钢成分和终点温度决定出半钢时间。(2) 150吨提钒转炉冶炼工艺
提钒过程采用CD2气体进行吹炼，气体流量为18000-21000Nm7h，供入量为22_30kg/t。冶炼开始阶段(0-2min)，CO2供入量为74kg/t，占总供入量的35_40%，利用反应放热相对较少，控制熔池升温速度，根据熔池温度决定喷吹时间。冶炼第二阶段(2-5min)，属于反应控温阶段，CO2供入量为ll_13kg/t，占总供入量的45-50%，将熔池温度控制在1350-1400°C，提高炉内CO分压，延长提钒反应时间，推迟碳氧化反应剧烈发生的时间，此阶段根据熔池钒含量决定提钒时间。冶炼第三阶段(5min-吹炼终点)，属于升温阶段，利用脱碳反应提高熔池温度，实现良好的渣铁分离，同时降低炉渣(FeO)，降低铁损，提高钒渣品位，此阶段CO2供入量为 4-8kg/t,占总供入量的10-20%，根据半钢成分和终点温度决定出半钢时间。(3) 300吨提钒转炉冶炼工艺提钒过程采用CD2气体进行吹炼，气体流量为34000-40000Nm7h，供入量为35_^kg/t。冶炼开始阶段(0-3min)，CO2供入量为12_15kg/t，占总供入量的35-38%，利用反应放热相对较少，控制熔池升温速度，根据熔池温度决定喷吹时间。冶炼第二阶段(3-7min)，属于反应控温阶段，CO2供入量为15_Wkg/t，占总供入量的43-47%，将熔池温度控制在1350-1400°C，提高炉内CO分压，延长提钒反应时间，推迟碳氧化反应剧烈发生的时间，此阶段根据熔池钒含量决定提钒时间。冶炼第三阶段(7min-吹炼终点)，属于升温阶段，利用脱碳反应提高熔池温度，实现良好的渣铁分离，同时降低炉渣(FeO)，降低铁损，提高钒渣品位，此阶段CO2供入量为 8-12kg/t,占总供入量的15-22%，根据半钢成分和终点温度决定出半钢时间。
权利要求
1.一种利用(X)2实现转炉高效提钒的方法，其特征在于，在30-300吨提钒转炉的冶炼阶段，采用分时段控制(X)2的供入量，利用(X)2参与氧化反应控温和产生CO气泡的强搅拌作用及抑制碳的氧化作用，为转炉提钒反应提供良好的热力学和动力学条件，提高钒的氧化转化率3-15%，提高钒渣品位1%以上，实现转炉高效提钒，具体包括以下步骤冶炼开始阶段，即从Ο-aiiin内，氧化反应导致熔池快速升温，CO2供入量为2-15kg/t， 占总供入量的30-40%，利用反应放热相对较少，控制升温速度；冶炼第二阶段，即从2-5min内，CO2供入量2_2^g/t，将熔池温度控制在1350_1400°C， 提高炉内CO分压，进行控温提钒延长提钒反应时间，推迟碳氧化反应剧烈发生的时间，CO2 供入量占总供入量的40-50% ；冶炼第三阶段，即从5min-吹炼终点，属于升温阶段，利用脱碳反应提高熔池温度，达到良好的渣铁分离，降低炉渣铁损，[si]提高钒渣品位，此阶段0)2供入量为l-10kg/t，占总供入量的10-30%。
2.按照权利要求1所述的一种利用CO2实现转炉高效提钒的方法，其特征是所述CO2 以气体或固体干冰的形式加入，其中，气体采用传统超音速氧枪或旋流氧枪从提钒转炉顶部喷吹，也可利用侧枪从转炉侧部喷吹，还可利用底吹透气砖或底吹喷枪从底部喷入，气体喷吹流量为1000-50000Nm3/h ；固体干冰以投弹的方式从转炉炉口加入，或将固体干冰在兑铁水前放置于提钒转炉底部。
全文摘要
本发明属于冶金技术领域，涉及一种利用CO2解决提钒转炉冶炼过程控温难、搅拌能力弱导致钒的氧化转化率低等技术问题，实现转炉高效提钒的方法，本发明在提钒过程中向转炉内采用分时段控制CO2的供入量，CO2参与熔池反应的控温作用和强搅拌作用，控制提钒反应过程熔池温度在1350-1400℃，加强熔池搅拌，提高炉内CO分压，抑制脱碳反应，促进提钒保碳，提高钒的氧化转化率和钒渣品位。本发明属于绿色提钒工艺，适用于30-300吨提钒转炉，吨钢CO2消耗量为5-50kg/t。采用本发明可提高转炉提钒率3-15%，钒渣品位提高1%以上，实现转炉高效提钒的目的。
文档编号C21C5/36GK102251070SQ20111020072
公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月18日 优先权日2011年7月18日
发明者吕明, 朱荣, 林腾昌, 毕秀荣, 王磊, 魏鑫燕 申请人:北京科技大学