含钒铬铁水提取铬钒及降低氧气消耗的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁冶炼领域，具体涉及一种含钒铬铁水提取铬钒及降低氧气消耗的方法。
【背景技术】
[0002]我国是钒钛磁铁矿大国，主要分布在四川攀西、河北承德等地区；按照Cr2O3含量的高低，钒钛磁铁矿又分为普通型钒钛磁铁矿和高铬型钒钛磁铁矿(简称高铬钒钛磁铁矿)。高铬型钒钛磁铁矿作为一种特殊的钒钛磁铁矿资源，除含有铁、钒、钛之外还伴生有珍贵的铬资源，攀枝花地区的红格钒钛磁铁矿是我国最大的铬矿资源，储量36亿吨，含有Cr2O3高达1800万吨，是全国其他地区已探明储量的近两倍。
[0003]高铬型红格钒钛磁铁矿不仅是攀西四大矿区之最，也是国内目前最大的钒钛磁铁矿矿床。矿床赋存于海西早期形成的巨大层状一似层状中碱性一基性一超基性分异杂岩体中，岩浆分异作用好，属晚期岩浆结晶分异矿床。矿体形成相对独立的8个大中型矿区，其中路枯矿区岩体厚度大，各类含矿层齐全，矿体规模大，研宄程度最高，该区即所称“红格矿区”，又分为“南矿区”和“北矿区”。与周边的攀枝花矿、白马矿等资源不同，红格矿除富含铁、钒、钛等金属外，还共伴生铬、镍、钴等金属，是我国为数不多的特大型多元素共生矿，具有很高的综合利用价值。以伴生的铬元素为例，红格南矿区Cr2O3品位达0.34%，铬资源储量十分可观。我国是世界第一大不锈钢生产国，国内铬矿远远满足不了消费需求，每年都需从国外进口高品位的铬铁矿和铬铁合金。我国的铬冶金和铬盐工业对国外铬铁矿具有很高的依赖度。因此，对于我国这样一个铬资源短缺的国家而言，实现高铬型钒钛磁铁矿中铬资源的规模化回收具有十分重要的经济价值和战略意义。
[0004]攀枝花高格型钒钛磁铁矿矿物种类多，矿石结构复杂，选冶分离矿石中的铁、钒、钛、铬、镍、钴等金属技术难度大，是一项待攻克的世界性技术难题。通常情况下，钒钛矿物中钒以V3+的形态固溶于磁铁矿晶格内，形成钒铁尖晶石；钛主要以氧化物T12的形式存在于钛铁晶石和钛铁矿中。Cr3+与Fe 3+离子半径近似，三价铬置换钛磁铁矿中三价铁离子，呈内质同象。铬与钒一样，与铁共生在一起，矿物为Fe0.(V，Cr)203尖晶石。在选矿过程中铬与钒80%以上富集在铁精矿中，为通过冶金方法共同提取钒铬奠定了较好的原料基础。许多科研院所及高校已经对红格矿从采选、冶炼、提取及后续钒铬分离都做了大量的工作，奠定了一定的理论和实践基础。目前已攻克多个技术难题，但距产业化还有不少的关键技术瓶颈，工艺技术尚不成熟。
[0005]目前公开的关于高铬型钒钛磁铁矿提取钒铬方法的报道有:
[0006]原地矿部矿产综合利用研宄所采用选矿一回转窑预还原一电炉炼铁一试验转炉吹高铬型钒渣一从高铬型钒渣提取V2O5和Cr 203，再经传统的焙烧一浸出一沉淀法得到了两种产品，五氧化二钒品位和三氧化二铬品位分别大于90%和98%，从原矿至产品的综合收得率:铁65%、钒40%?52%、铬40%?55%。(张建廷.红格铁矿铬的赋存、分布与回收利用[J].四川有色金属，2005，(I): 1-5.)。
[0007]攀研院向铁矿粉中直接加苏打和芒硝的混合料氧化焙烧先提取钒铬、浸出后精矿用竖炉气体还原一磁选分离、简单沉淀法从溶液中提取钒、铬沉淀，并研宄了各种杂质对钒铬沉淀及产品质量的影响规律，最终得到了品位都大于98%的V2O5和Cr 203产品。(张建廷，陈碧.攀西钒钛磁铁矿主要元素赋存状态及回收利用[J].矿产保护与利用，2008，
(5):38-41.)
[0008]从上述已有技术看，采用氧气转炉进行提钒铬还未见报导，尚属先例。
【发明内容】
[0009]本发明是为了解决高铬型含钒铬铁水的钒、铬提取难度大的问题，提供了一种新的含钒铬铁水提取铬钒同时降低氧气消耗的方法。
[0010]本发明的技术方案:
[0011]本发明提供一种含钒铬铁水提取铬钒及降低氧气消耗的方法，具体为:将含钒铬铁水兑入到转炉，然后对含钒铬铁水进行吹氧，吹氧量控制在15?35Nm3/tFe，吹氧过程中加入冷却剂来控制含钒铬铁水的温度在1320?1390°C之间；并且吹炼过程中炉底采用CO2与队交替供气，其中，非吹炼阶段底吹氮气，其流量控制在0.002m3/(min.tFe)以下，吹炼至吹炼结束前I?1.5min采用0.12?0.60m3/ (min -tFe)的强度底吹CO2气体，吹炼结束前I?1.5min内将底吹气体切换为氮气至下一炉吹炼开始。
[0012]所述含钒铬铁水的成分为:[V]+ [Cr]的总量为0.5%?1.0%，碳含量为4.0%?5.
[0013]优选的，上述方法中，吹氧过程中，转炉的氧气压力控制在0.65?l.0MPa，氧气流量控制在8000?24000Nm3/h，吹氧时间控制在6?12min。
[0014]优选的，上述方法中，所述冷却剂为铁氧化物或含铁氧化物，冷却剂的加入量为20 ?60kg/tFe。
[0015]进一步，上述方法中，采用氧枪吹氧。
[0016]进一步，冷却剂的加入时机为:氧枪下降到位、成功点火后开始加入冷却剂。
[0017]更进一步的，冷却剂分三次加入，氧枪下降到位、成功点火后加入10%?30%的冷却剂，吹炼I?3min (优选1.5min)后再加入20%?50 %冷却剂，剩余的冷却剂在停止吹炼前至少2min时加入。
[0018]优选的，上述方法中采用氧气底吹转炉。
[0019]进一步，上述方法中，含钒铬铁水转炉提取钒铬后得到半钢及钒铬渣，所得半钢运至炼钢转炉进行炼钢。
[0020]本发明的有益效果:
[0021]本发明与能够保证较高的钒氧化率，同时克服碳铬转换温度低的困难，保证铬的氧化率，有利于资源的综合利用。此外，本发明工艺简单，仅仅采用吹氧和加入冷却剂、底吹0)2与N 2的方式即可实现含钒铬铁水提取钒铬过程中降低碳氧化率的目的，具有预料不到的技术效果。
【具体实施方式】
[0022]本发明提供一种含钒铬铁水提取铬钒及降低氧气消耗，具体为:将含钒铬铁水兑入到转炉，然后对含f凡络铁水进行吹氧，吹氧量控制在15?35Nm3/tFe，吹氧过程中加入冷却剂来控制含钒铬铁水的温度在1320?1390°C之间；并且炉底采用0)2与化交替供气，其中，非吹炼阶段底吹氮气，其流量控制在0.002m3/(min.tFe)以下，吹炼至吹炼结束前I?1.5min采用0.12?0.60m3/ (min.tFe)的强度底吹CO2气体，吹炼结束前I?1.5min内将底吹气体切换为氮气至下一炉吹炼开始。本发明中，吹炼过程即为吹氧过程。
[0023]所述含钒铬铁水的成分为:[V]+ [Cr]的总量为0.5%?1.0%，碳含量为4.0%?5.0%，其余成分无特殊要求。本发明中，含钒铬铁水采用现有工艺制得，如采用工艺为:高铬钒钛磁铁矿一高炉或电炉冶炼一含钒铬铁水。本发明中，[V] + [Cr]表示钒元素和铬元素的总含量。
[0024]本发明中，如果吹氧量过大则会造成碳的大量烧损，不利于后续炼钢的热源保证，如果吹氧量不够则会造成钒、铬的氧化率低、提取率低。
[0025]本发明中，炉底采用0)2与\交替供气的原因是在非吹炼阶段采用氮气可以减少炉内温度损失，吹炼阶段底吹CO2可以更好控制炉温、减少碳氧化，同时非吹炼阶段氮气底吹强度低主要是在保证底吹通气的前提下减少氮气消耗。底吹CO2的作用，一是CO2可以参与钒、铬的氧化，二是CO2加入后会提高炉内CO 2分压，抑制铁水碳氧化；但若强度不够底吹搅拌功能发挥不了作用，若强度过高则炉温下降快，不利于反应的控制。
[0026]优选的，上述方法中，吹氧过程中，转炉的氧气压力控制在0.65?1.0MPa，氧气流量控制在8000?24000Nm3/h，吹氧时间控制在6?12min。
[0027]优选的，上述方法中，所述冷却剂为铁氧化物或含铁氧化物，冷却剂的加入量为20 ?60kg/tFe。
[0028]更进一步的，冷却剂分三次加入，氧枪下降到位、成功点火后加入10%?30%的冷却剂，吹炼I?3min(优选1.5min)后再加入20%?50%冷却剂，剩余的冷却剂在停止吹炼前至少2min时加入。本发明中，冷却剂分三次加入的好处在于:由于铬的氧化与碳的氧化存在转折温度，即超过转折温度后Cr2O3会被铁水中的碳所还原，而钒铬铁水中碳铬转换温度一般在1320?1340°C之间，因此点火成功后加入冷却剂是将铁水温度控制在1320°C以下，该温度下可以有效提高铬的氧化率；随着氧化的进行温度升高后再加入20%?50%冷却剂控制温度在1320?1350°C ;到吹炼结束前为了保证半钢温度在1320?1390°C之间，加入剩余冷却剂。
[0029]本发明适用于