一种从含钒刚玉渣中回收钒的方法
【专利摘要】本发明属于冶金领域，具体涉及一种从含钒刚玉渣中回收钒的方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种从钒铁冶炼含钒刚玉渣中回收钒的方法，将钒铁冶炼过程产生的含钒量较低的刚玉渣作为补炉料代替部分镁砂对冶炼电炉进行补炉的同时，将含钒量较高刚玉渣与钒氧化物、铝豆、铁粒分批次混合后，投入到冶炼电炉中进行多期电弧冶炼；当1、2期渣中钒含量分别降低到0.40％和0.60％以下时进行出渣，当第3期渣中钒含量降低到1.50％以下时渣铁同出，并浇铸于锭模中进行冷却。本发明方法不仅能够回收含钒刚玉渣中的钒，减少补炉镁砂的用量，还能够减少冶炼系统弃渣产生量。
【专利说明】
一种从含钒刚玉渣中回收钒的方法
技术领域
[0001 ]本发明属于冶金领域，具体涉及一种从含钒刚玉渣中回收钒的方法。
【背景技术】
[0002] 钒铁合金作为钢铁冶炼过程中应用最为广泛的钒微合金化中间合金，其冶炼工艺 主要是基于含钒氧化物的热还原法(如铝热还原法、硅热还原法和碳热还原法）。其中铝热 还原法适用于采用不同价态钒氧化物的所有牌号钒铁合金生产，是目前世界范围内应用最 为广泛的钒铁合金冶炼工艺。该工艺主要废弃物为刚玉渣，其主要成分为65%左右的铝热 还原产物Al 2〇3，15%左右的造渣添加剂CaO, 10~15%的炉衬侵蚀MgO,以及部分V、Fe和其他 杂质氧化物。由于该渣系含有大量Al2〇3和MgO,造成体系熔点偏高。对于含钒刚玉渣的处理， 目前主要的资源化利用途径是将其作为生产工业陶瓷、低温耐材和炼钢保护渣等低附加值 产品的原材料进行销售。特别是当刚玉渣中全钒含量较高时，若不对其进行回收利用，不仅 会引起钒资源的极大浪费，也会进一步加重钒铁冶炼工序的环境负担和钒铁合金产业链的 可持续发展。
[0003] 目前，钒铁冶炼含钒刚玉渣综合利用途径主要集中于渣中钒的回收以及废弃渣的 资源化。专利CN102560006B提供了一种钒铁冶炼炉渣的利用方法及预熔型精炼渣，最终形 成含12Ca0 · 7Al2〇3和/或3Ca0 · Al2〇3相的渣，冷却后可作为满足炼钢工艺的预熔型精炼 渣。专利CN102912158B提供了 一种利用钒精渣冶炼中钒铁的方法，将钒精渣作为冶炼原料 进行金属熔炼，缩短了工艺流程，降低了生产成本。专利CN103642988A提供了一种用刚玉渣 进行钢水精炼的方法，该方法通过微调刚玉渣成分直接将其用于炼钢中间包精炼工序，解 决炉渣再利用问题，且精炼脱硫效果好。
[0004] 从上述公开的技术来看，虽然目前钒铁冶炼刚玉渣的能够在冶金领域有一定的应 用，但是其资源化利用水平以及处理能力有限，还不能满足钒铁冶炼大渣量、高效利用的需 求。针对现有技术存在的上述问题，本发明在于提供一种不仅能够回收含钒刚玉渣中有价 元素金属钒同时还能就近资源化含钒刚玉渣的方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的发明目的是为了从铝热还原制备钒铁合金过程中产生的含钒刚玉渣中 回收钒，从而提供了一种从含钒刚玉渣中回收钒的方法。该方法包括以下步骤：
[0006] a、每4~6个炉次冶炼结束后用含钒刚玉渣和镁砂对冶炼炉进行补炉；
[0007] b、以含钒刚玉渣、V203、铝、铁、石灰为原料，采用三期冶炼，当第一期、第二期冶炼 结束后各进行一次出渣，当第三期冶炼结束后渣铁同出，浇铸到锭模中，冷却除渣后即得钒 铁合金;其中，第一期第1罐不配加含钒刚玉渣，需配加额外的铝，配铝量为补炉时所用含钒 刚玉渣中钒的理论铝耗的1.20~1.30倍;除第一期第1罐外，其他每罐也需额外配加铝，配 铝量为每罐中含钒刚玉渣中钒的理论耗铝的1.10~1.30倍。
[0008] 优选的，上述方法步骤a中，补炉时含钒刚玉渣的添加量占补炉原料总量的30~ 70% 〇
[0009] 优选的，上述方法步骤a中，补炉所采用的含钒刚玉渣中全钒含量小于2.0 %，粒度 在10mm以下。
[0010] 优选的，上述方法步骤b中，冶炼所采用的含钒刚玉渣中全钒含量为2.0~7.0 %， 粒度在l〇mm以下。
[0011]优选的，上述方法步骤b中，第一期、第二期、第三期的V2〇3重量比为4: 2~3:1~2; 每期的V2〇3与含钒刚玉渣重量比均为100:30~60;每期的V2〇 3与铝重量比均为100:20~65; 每期的V2〇3与铁重量比均为100:53~65;每期的V 2〇3与石灰重量比均为100:15~30。
[0012] 进一步的，上述方法步骤b中，第一期V203与铝重量比为100:45~65,第二期V 203与 铝重量比为100:35~50，第三期V2〇3与铝重量比为100:20~40。
[0013]优选的，上述方法步骤b中，当第一期渣中全钒含量降低到0.40 %以下时出渣，出 渣量占总渣量的80~90 %;当第二期渣中全钒含量降低到0.60 %以下时出渣，出渣量占总 渣量的80~90%;当第三期渣中全钒含量降低到1.5%以下时出渣。
[0014] 进一步的，上述方法步骤b中，第一期、第二期、第三期冶炼时间分别为8 0~ 120min、40~70min、30~50min。
[0015] 本发明方法合理地在钒铁冶炼中加入了含钒刚玉渣，优化调整了冶炼时原料的添 加比例等参数，不仅解决了含钒刚玉渣堆积而引起的环境问题，而且能够高效地回收含钒 刚玉渣中的钒，取得了很好的技术效果。
【具体实施方式】
[0016] 一种从铝热还原制备钒铁合金过程中产生的含钒刚玉渣中回收钒的方法。本发明 采用如下步骤实现：
[0017] a、对于连续生产的冶炼电炉，每4~6个炉次冶炼完毕，下一炉次冶炼之前采用含 钒刚玉渣代替部分镁砂作为补炉料对冶炼电炉进行补炉；
[0018] 优选的，补炉采用的含钒刚玉渣占补炉原料总量的30~70%。
[0019] 优选的，补炉采用的含钒刚玉渣中全银含量在2.0 %以下，粒度在1 Omm以下。
[0020] b、对含钒刚玉渣进行破碎、筛分，运至钒铁冶炼混料区进行冶炼；
[0021] 优选的，冶炼采用的含钒刚玉渣中全钒含量为2.0~7.0 %，粒度在1 Omm以下。
[0022] c、以含钒刚玉渣、错、铁、石灰、V203为冶炼原料，采用三期法钒铁冶炼工艺;第一期 第1罐不配加含钒刚玉渣，只需加入铝、铁、石灰、V2〇3进行引弧冶炼;然后依次加入第一期剩 余料罐和第二期料罐中的冶炼原料;当第一期、第二期冶炼结束后各进行一次出渣;再加入 第三期冶炼原料，当第三期冶炼结束后渣铁同出，将冶炼渣金从冶炼电炉中倾倒进入浇铸 锭模中，并进行冷却;其中，第一期第1罐需配加额外还原剂铝，配铝量为补炉所用含钒刚玉 渣中钒的理论铝耗的1.20~1.30倍（即对应配铝系数为1.20~1.30);除第1罐外，其他每罐 原料中需额外配加还原剂铝，配铝量为冶炼时对应含钒刚玉渣中钒的理论铝耗的1.10~ 1.30(即对应配铝系数为1.10~1.30)。
[0023]优选的，冶炼时，第一、第二、第三期V203按照重量比4:2~3:1~2比例加入，每期的 V2〇3与含钒刚玉渣重量比均为100:30~60;每期的V2〇3与铝重量比均为100:20~65;每期的 V2〇3与铁重量比均为100:53~65;每期的V2〇3与石灰重量比均为100:15~30。
[0024] 进一步的，第一期V2〇3与铝重量比为100:45~65，第二期V 2〇3与铝重量比为100:35 ~50,第三期V2〇3与铝重量比为100:20~40。
[0025] 优选的，当第一期、第二期渣中全钒含量分别降低到0.40%和0.60%以下时，各进 行一次出渣操作，出渣量占总渣量的80~90%;当第三期渣中TV含量降低到1.50%以下时， 渣铁同出。
[0026] 优选的，各期冶炼时间分别为80~120min、40~70min、30~50min。
[0027] d、冷却后对浇铸锭模进行拆炉，除去钒铁冶炼刚玉渣，得钒铁合金饼。
[0028] 本发明方法步骤a中，在具体的生产过程中，不是每1炉次冶炼前都需要用含钒刚 玉渣和镁砂进行补炉，而是每4~6个炉次冶炼结束后进行一次补炉，再冶炼4~6个炉次再 进行一次补炉，以此类推。所以，当补炉后第1个炉次冶炼结束后，不需要进行补炉，直接进 行下一炉次冶炼，这时没有加入刚玉渣补炉，那么这一炉次的第1罐也不用加入额外的还原 剂铝，见实施例2;当下一次补炉后接下来的第1炉次再在第1罐中配加额外的还原剂铝，见 实施例1、3、4,以此类推。
[0029]需要说明的是，本发明方法步骤b中，限定了每期的V203与铝重量比均为100:20~ 65。优选的，第一期V2〇3与铝重量比为100:45~65,第二期V2〇 3与铝重量比为100:35~50,第 三期V2〇3与铝重量比为100:20~40;此处铝的添加量不包括需要额外配加的还原剂铝。
[0030] 本发明方法中，未作特殊说明的，含量、比例等均指重量百分比。
[0031] 下面结合实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步的描述，并不因此将本发明限 制在所述的实施例范围之中。
[0032] 实施例1
[0033] 1、补炉:分别将钒含量为1.5 %刚玉渣100份、补炉镁砂200份破碎后，混配均匀，对 冶炼电炉进行补炉操作，并在对应第1罐原料中额外配加还原剂铝1份。
[0034] 2、冶炼:冶炼过程分为三期，三期的三氧化二钒重量比为4: 2:2，第一期、第二期冶 炼完毕后各进行一次出渣，第三期冶炼完毕后渣铁同出。
[0035] A、冶炼第一期:将100份V2〇3、53份铝豆、63份铁粒、15份石灰作为电极起弧料，插入 电极反应完全后;加入300份V 2〇3、90份钒含量为3.50 %的刚玉渣、160份铝豆、190份铁粒、45 份石灰进行第一期电弧熔炼，通电105min，渣中钒含量为0.32 %进行出渣，出渣渣量480份。 [0036] B、冶炼第二期：加入200份V2〇3、60份钒含量为3.50 %的刚玉渣、82份铝豆、125份铁 粒、30份石灰进行第二期电弧熔炼，通电45min，渣中钒含量为0.54%进行第二次出渣，出渣 渣量300份。
[0037] C、冶炼第三期：加入200份V2〇3、60份钒含量为3.50 %的刚玉渣、56份铝豆、125份铁 粒、30份石灰进行第三期电弧熔炼，通电40min，渣中钒含量降低到1.23 %时，渣铁同出。 [0038] 3、冶炼渣金从冶炼电炉中倾倒进入浇铸锭模中过后，冷却40min，运至水冷区。
[0039] 实施例2
[0040] 1、对于刚进行补炉的炉体，上一炉次冶炼完毕过后的直接进行第二炉次冶炼。
[0041] 2、冶炼:冶炼过程分为三期，三期氧化钒重量比为4:2:2,第一期、第二期冶炼完毕 后各进行一次出渣，第三期冶炼完毕后渣铁同出。
[0042] A、冶炼第一期:将100份V2〇3、46份铝豆、63份铁粒、25份石灰作为电极起弧料;插入 电极反应完全后，加入300份V2〇3、120份钒含量为4.20 %的刚玉渣、143份铝豆、190份铁粒、 75份石灰进行第一期电弧熔炼，通电116min，渣中钒含量为0.43 %进行出渣，出渣470份。 [0043] B、冶炼第二期：加入200份V2〇3、80份钒含量为4.20 %的刚玉渣、82份铝豆、125份铁 粒、50份石灰进行第二期电弧熔炼，通电46min，渣中钒含量为0.55 %进行出渣，出渣330份。 [0044] C、冶炼第三期：加入200份V2〇3、80份钒含量为4.20 %的刚玉渣、77.5份铝豆，125份 铁粒、50份石灰进行第三期电弧熔炼，通电43min，渣中钒含量为1.15 %时渣铁同出。
[0045] 3、冶炼渣金从冶炼电炉中倾倒进入浇铸锭模中过后，冷却40min，运至水冷区。
[0046] 实施例3
[0047] 1、补炉:分别将钒含量为1.50 %刚玉渣150份、补炉镁砂150份破碎后混配均匀，对 冶炼电炉进行补炉操作，并在对应第1罐原料中额外配加还原剂铝1.5份。
[0048] 2、冶炼:冶炼过程三期氧化钒重量比为4:3:1，第一期、第二期冶炼完毕后各进行 一次出渣，第三期冶炼完毕后渣铁同出。
[0049] A、冶炼第一期:将100份V2〇3、56份铝豆、63份铁粒、30份石灰作为电极起弧料;插入 电极反应完全后，加入300份V2〇3、150份钒含量为3.90 %的刚玉渣、166份铝豆、190份铁粒、 90份石灰进行第一期电弧熔炼，通电98min，渣中钒含量降低到0.28 %时进行出渣，出渣渣 量490份。
[0050] B、冶炼第二期：加入300份V2〇3、150份钒含量为3.90%的刚玉渣、121份铝豆、190份 铁粒、90份石灰进行第二期电弧熔炼，通电55min，当渣中钒含量降低到0.48%时第二次出 渣，出渣渣量340份。
[0051 ] C、冶炼第三期：加入100份V2〇3、50份钒含量为3.90 %的刚玉渣、15.5份铝豆、63份 铁粒、30份石灰进行第三期电弧熔炼，通电34min，渣中钒含量降低到1.12 %时，渣铁同出。 [0052] 3、冶炼渣金从冶炼电炉中倾倒进入浇铸锭模中过后，静置30min。
[0053] 实施例4
[0054] 1、补炉:分别将钒含量为1.50 %刚玉渣150份、补炉镁砂150份破碎后混配均匀，对 冶炼电炉进行补炉操作，并在对应第1罐原料中额外配加还原剂铝1.5份。
[0055] 2、冶炼:冶炼过程三期氧化钒重量比为4: 3:1，第一期、第二期冶炼完毕后各进行 一次出渣，第三期冶炼完毕后渣铁同出。
[0056] A、冶炼第一期:将100份V2〇3、50份铝豆、63份铁粒、30份石灰作为电极起弧料;插入 电极反应完全后，加入300份V2〇3、150份钒含量为3.70 %的刚玉渣、153份铝豆、190份铁粒、 90份石灰进行第一期电弧熔炼，通电120min，，渣中钒含量降低到0.38%时出渣，出渣500 份。
[0057] B、冶炼第二期：加入300份V2〇3、150份钒含量为3.70 %的刚玉渣、128份铝豆、190份 铁粒、90份石灰进行第二期电弧熔炼，通电70min，渣中钒含量降低到0.57 %时第二次出渣， 出渣400份。
[0058] C、冶炼第三期:加入100份V2〇3、100份钒含量为3.70 %的刚玉渣、27份铝豆、63份铁 粒、30份石灰进行第三期电弧熔炼，通电45min，渣中钒含量降低到1.30 %时，渣铁同出。 [0059] 3、冶炼渣金从冶炼电炉中倾倒进入浇铸锭模中过后，静置30min，并运至水冷区。
[0060] 对比例
[0061] 1、补炉:采用300份破碎后的镁砂对冶炼电炉进行补炉。
[0062] 2、冶炼:冶炼过程三期氧化钒重量比为4:2:2,第一期、第二期冶炼完毕后各进行 一次出渣，第三期冶炼完毕后渣铁同出。
[0063] A、冶炼第一期:将400份V2〇3、199份铝豆、250份铁粒、80份石灰混匀后加入电炉中， 并插入电极进行第一期熔炼，通电90min，渣中钒含量降低到0.42%进行出渣，出渣渣量350 份。
[0064] B、冶炼第二期:加入200份V2〇3、79份铝豆、125份铁粒、40份石灰进行第二期电弧熔 炼，通电50min，渣中钒含量降低到0.62%时第二次出渣，出渣250份。
[0065] C、冶炼第三期：加入200份V2〇3、58份铝豆、125份铁粒、40份石灰进行第三期电弧熔 炼，通电40min，渣中钒含量降低到1.50 %时，渣铁同出。
[0066]表 1
[0068]综上可以看出，本发明在钒铁冶炼领域加入了钒铁冶炼含钒刚玉渣，并合理地调 整了各个参数，使通过与常规方法相同能耗的前提下，钒损失与现有方法的钒损失相当，并 额外回收了含钒刚玉渣中的钒，同时大量的就近消耗了钒铁冶炼废弃刚玉渣。所以，本发明 方法提供了一条更好地回收含钒刚玉渣中的钒的方法。
【主权项】
1. 一种从含钒刚玉渣中回收钒的方法，其特征在于:包括以下步骤： a、 每4~6个炉次冶炼结束后用含钒刚玉渣和镁砂对冶炼炉进行补炉； b、 以含钒刚玉渣、V2O3、铝、铁、石灰为原料，采用三期冶炼，当第一期、第二期冶炼结束 后各进行一次出渣，当第三期冶炼结束后渣铁同出，浇铸到锭模中，冷却除渣后即得钒铁合 金;其中，第一期第1罐不配加含钒刚玉渣，需配加额外的铝，配铝量为补炉时所用含钒刚玉 渣中钒的理论铝耗的1.20~1.30倍；除第一期第1罐外，其他每罐也需额外配加铝，配铝量 为每罐中含钒刚玉渣中钒的理论耗铝的1.10~1.30倍。2. 根据权利要求1所述的从含钒刚玉渣中回收钒的方法，其特征在于:步骤a中，补炉时 含钒刚玉渣的添加量占补炉原料总量的30~70%。3. 根据权利要求1所述的从含钒刚玉渣中回收钒的方法，其特征在于:步骤a中，补炉所 采用的含钒刚玉渣中全钒含量小于2.0%，粒度在IOmm以下。4. 根据权利要求1所述的从含钒刚玉渣中回收钒的方法，其特征在于:步骤b中，冶炼所 采用的含钒刚玉渣中全钒含量为2.0~7.0%，粒度在IOmm以下。5. 根据权利要求1所述的从含钒刚玉渣中回收钒的方法，其特征在于：步骤b中，第一 期、第二期、第三期的V2O 3重量比为4: 2~3:1~2;每期的V2O3与含钒刚玉渣重量比均为100: 30~60;每期的V 2O3与铝重量比均为100: 20~65;每期的V2O3与铁重量比均为100:53~65; 每期的V2O 3与石灰重量比均为100:15~30。6. 根据权利要求5所述的从含钒刚玉渣中回收钒的方法，其特征在于:步骤b中，第一期 V2O3与铝重量比为100:45~65,第二期V2O3与铝重量比为100:35~50,第三期V 2O3与铝重量 比为100:20~40。7. 根据权利要求1所述的从含钒刚玉渣中回收钒的方法，其特征在于:步骤b中，当第一 期渣中全钒含量降低到0.40%以下时出渣，出渣量占总渣量的80~90%;当第二期渣中全 钒含量降低到〇. 60%以下时出渣，出渣量占总渣量的80~90 % ;当第三期渣中全钒含量降 低到1.5%以下时出渣。8. 根据权利要求1或7所述的从含钒刚玉渣中回收钒的方法，其特征在于：步骤b中，第 一期、第二期、第三期冶炼时间分别为80~120min、40~70min、30~50min。
【文档编号】C22B7/04GK105886787SQ201610317201
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】余彬, 孙朝晖, 唐红建, 景涵, 杜光超, 陈海军, 尹丹凤, 刘武汉, 钟国梅, 梁彬, 王唐林
【申请人】攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司