专利名称：提钒冷却剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于转炉提钒的冷却剂及其制备方法，更具体地讲，涉及一种以脱硫渣磁选粒铁为原料的提钒冷却剂及其制备方法。
背景技术：
我国是钒钛磁铁矿的大国，攀钢、承钢、昆钢、威钢等企业都是采用钒钛磁铁矿进行冶炼。钒钛磁铁矿高炉冶炼出的铁水与普通铁水相比，其钒含量高，而钒是一种重要的资源，因此钒钛磁铁矿冶炼出的铁水在炼钢前必须先进行提钒，促使钒氧化而制取钒渣。目前，国内外制取钒渣的生产方法较多，主要有新西兰铁水包吹钒工艺、南非摇包提钒工艺、 俄罗斯和中国的转炉提钒工艺等，其它提钒工艺还包括含钒钢渣提钒、石煤提钒工艺等。其中，以转炉提钒的工艺最优，技术经济指标最好。目前，国内外转炉提钒的生产工艺主要是通过加入冷却剂、控制过程温度和吹炼时间来实现。在反应过程中，需通过加入冷却剂控制熔池温度，使熔池温度保持在碳钒转化温度以下，以获得V的高氧化率和高收得率，达到提钒保碳的目的，将[V] ( S卩，铁水中的钒元素含量)降至0.05wt%以下。铁水的冷却是转炉提钒生产的重点。铁水的冷却主要是往铁水中加入冷却剂，目前常用的冷却剂如普通铁矿石、冷固球团、废钢、氧化铁皮和高品位矿等。目前常用的冷固球团一般采用铁精矿粉、氧化铁皮等为原料进行生产。2006年6 月21日公开的公开号为CN1789435A的中国专利申请公开了一种铁水提钒控钙冷却剂及铁水提钒控钙工艺，其提钒冷却剂的化学成分(wt% )为氧化铁皮56% -60%、铁精矿粉 30% -40%、结合剂5% -10%，该冷却剂可增高钒的提取率和钒渣品位，稳定钒渣氧化钙含量。2009年I月7日公开的公开号为CN101338351A的中国专利申请公开了一种提钒冷却剂及其制备方法和使用方法，该冷却剂以氧化铁皮或提钒污泥、含钒铁精矿、结合剂为原料生产，含有 80wt*% -95wt*% 的铁氧化物、3wt*% -6wt*% 的 Si02、0. Iwt % -0. 6wt*% 的 V205、 1% -3% MgCl2。
发明内容
本发明的一方面提供了一种以脱硫渣磁选粒铁为原料的提钒冷却剂，以实现钒资源的利用最大化。本发明的另一方面提供了一种有效利用脱硫渣磁选粒铁为原料制备提钒冷却剂的方法。通过参照下文给出的详细描述，对于本发明所属领域的普通技术人员而言，本发明的上述和其它方面将变得更加明显。根据本发明的一方面,提供了一种提钥;冷却剂,所述提钥;冷却剂由50wt% _70wt% 的脱硫洛磁选粒铁、25wt% _45wt%的炼钢氧化铁皮和3wt% _5wt%的结合剂组成,所述脱硫渣磁选粒铁是对由含钒铁水经脱硫后得到的脱硫渣进行磁选或细化后磁选而得到的粒铁。根据本发明所述的提钒冷却剂，所述结合剂为膨润土、水泥、硅藻土中的至少一种。根据本发明的另一方面，提供了一种上述提钒冷却剂的制备方法，上述制备方法包括以下步骤a、将脱硫渣磁选粒铁和炼钢氧化铁皮分别破碎、筛分，以形成粉粒；b、将按重量计3-5份结合剂和50-70份脱硫渣磁选粒铁粉粒及25_45份炼钢氧化铁皮粉粒进行配料；C、将配好的料进行混料，混料的同时加入水，水与料的重量比为(3-5) 50;d、将混匀的料进行压球，将压制好的球团干燥后即得提钒冷却剂。根据本发明所述的制备方法，所述步骤a形成的脱硫磁选粒铁粉粒和炼钢氧化铁皮粉粒的粒径< 3mm。根据本发明所述的制备方法，在步骤c中，水与料的重量比为3 50。根据本发明所述的制备方法，在步骤d中，将未成球团的料返回再次压球。本发明与现有技术相比，具有成本低、生产工艺简单、资源利用率高、冷却效果好等优点。不仅能够为转炉提钒提供优质的冷却剂，而且能够有效利用钢铁厂内部产生的诸如脱硫渣磁选粒铁和氧化铁皮等二次资源，为企业节约成本、创造效益。
图I是本发明的提钒冷却剂的制备流程图。
具体实施例方式
下面将详细描述根据本发明实施例的提钒冷却剂及其制备方法。根据本发明实施例的提f凡冷却剂由50wt % -70wt %的脱硫洛磁选粒铁、 25wt% -45wt%的炼钢氧化铁皮和3wt% -5wt%的结合剂组成。本发明中的脱硫渣磁选粒铁是对由含钒铁水经脱硫后得到的脱硫渣进行磁选或细化后磁选而得到的粒铁。所述细化可以通过破碎或向热态的脱硫渣喷水等方式进行。通常，在采用钒钛磁铁矿进行冶炼时，铁水脱硫工序的渣裹铁损一般为5kg/t左右，经脱硫处理后形成的渣即脱硫渣。通常冶金企业仅回收脱硫渣中的铁。例如，某厂采用在线打水法对脱硫渣进行处理，脱硫渣经热态打水细化后再通过磁选，磁选能够将脱硫渣中的金属铁回收。在本发明中，将脱硫渣磁选粒铁作为提钒冷却剂的原料，实现了对粒铁中钒元素的回收，有利于钒资源的回收利用。本发明中的炼钢氧化铁皮是指钢铁冶金各工艺过程中产生的氧化壳层，其主要成分是氧化铁或氧化亚铁。例如，来自轧钢或连铸过程中的氧化壳层。氧化铁皮可改善熔渣流动性，也有利于脱磷，并且可以降温。具体地，本发明的提钒冷却剂中所采用的结合剂为膨润土、水泥、硅藻土中的至少一种，可以根据生产需要和实际情况具体选择。相应地，本发明还提供了上述提钒冷却剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤a、将脱硫渣磁选粒铁和炼钢氧化铁皮分别破碎、筛分，以形成粉粒；b、将按重量计3-5份结合剂和50-70份脱硫渣磁选粒铁粉粒及25-45份炼钢氧化铁皮粉粒进行配料；c、将配好的料进行混料，混料的同时加入水，水与料的重量比为(3-5) 50 ;d、将混匀的料进行压球，将压制好的球团干燥后即得提钒冷却剂。提钒冷却剂的制备方法具体还可以参见附图 I所示。如果提钒冷却剂中脱硫渣磁选粒铁的比例过大，则脱硫渣磁选粒铁不可避免带入的脱硫渣会导致钢水增硫，产生不利影响；如果脱硫渣磁选粒铁的比例过小，则提钒冷却剂的冷却效果得不到保证。如果炼钢氧化铁皮的含量过少，则提钒冷却剂所带入的FeO含量少，不利于迅速成渣。经过验证，采用上述配比可以使提钒冷却剂达到最佳的提钒效果。优选地，所述脱硫渣磁选粒铁和炼钢氧化铁皮的粒径均< 3mm，其原因在于，在将冷却剂原料混合并压制成球团时，若原料粒径太大，则会影响球团的成球率并从而影响效率。混料时加入一定量的水进行湿润，可使脱硫渣磁选粒铁和炼钢氧化铁皮与结合剂更好地结合，提高提钒冷却剂球团的成球率和球团的强度。其中，水与料的重量比为 (3-5) 50。优选地，水与料的重量比为3 50。混料具体可采用混料机、搅拌机等机械搅拌的混料设备。此外，将提钒冷却剂原料混合后压制成球团主要是因为球团利于下料，并且可以提高材料的利用率。但若球团中的水分过大，可能发生炉内大喷的危险现象，因此应尽量将球团干燥后再使用。例如，将压制好的湿球团装入铁栅料斗中，自然风干两天。配料时，可根据需要配制总重为5_15t的料再进行混料。压球时，若有未成球团的料，可将其返回再次压球，以提高成品率。压球具体可采用压球机等压球设备。为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步说明本发明。在以下具体实施例中，所使用的脱硫渣磁选粒铁是对由高炉产出的含钒铁水经脱硫后得到的脱硫渣进行磁选或细化后磁选而得到的粒铁。例如，脱硫渣磁选粒铁的成份可以为TFe含量〉90wt%，P含量< 0. 03wt %, S含量< 0. 02wt %, V含量为
0.30wt% -0. 37wt %。炼钢氧化铁皮的成份可以为TFe含量> 63wt%，P含量< 0. 02wt%, S 含量< 0. 03wt%。实施例I将脱硫渣磁选粒铁、炼钢氧化铁皮分别破碎并筛分得到粒径< 3mm的粉粒；然后将脱硫渣磁选粒铁、炼钢氧化铁皮、结合剂按质量比为55 42 3配料5t，结合剂为膨润土和水泥；将其放入混料机中混合搅拌，搅拌过程中均匀加入300kg水，搅拌均匀后将料送入压球机进行压制，将未成球的料返回至压球机料斗中并将压制成的湿球团装入铁栅料斗中，自然风干2天。所得冷却剂球团的一次成球率为91%，形状均匀且强度较好，从2m高度落下不碎，冷却剂中TFe含量为75. 96wt%、P含量为0. 027wt%, S含量为0. 06wt%、含水量为I. 8wt%，完全满足用作提钒冷却剂的要求。采用本实施例的提钒冷却剂提钒后，铁水中的钒从0. 312wt%降低到0. 042wt%，所得钒渣中V2O5的含量为16. 74wt%,TFe的含量为 24. 56wt%0实施例2将脱硫渣磁选粒铁、炼钢氧化铁皮分别破碎并筛分得到粒径< 3mm的粉粒；然后将脱硫渣磁选粒铁、炼钢氧化铁皮、结合剂按质量比为70 25 5配料10t，结合剂为硅藻土 ；将其放入混料机中混合搅拌，搅拌过程中均匀加入650kg水，搅拌均匀后将料送入压球机进行压制，将未成球的料返回至压球机料斗中并将压制成的湿球团装入铁栅料斗中， 自然风干2天。所得冷却剂球团的一次成球率为90%，形状均匀且强度较好，从2m高度落下不碎，冷却剂中TFe含量为80. 00wt%、P含量为0. 031wt%, S含量为0. 08wt%、含水量为2. 2wt%，完全满足用作提钒冷却剂的要求。采用本实施例的提钒冷却剂提钒后，铁水中的钒从0. 367wt%降低到0. 018wt%，所得钒渣中V2O5的含量为19. 57wt%, TFe的含量 24. 91wt%。实施例3将脱硫渣磁选粒铁、炼钢氧化铁皮分别破碎并筛分得到粒径< 3mm的粉粒；然后将脱硫渣磁选粒铁、炼钢氧化铁皮、结合剂按质量比为52 45 3配料8t，结合剂为膨润土 ；将其放入混料机中混合搅拌，搅拌过程中均匀加入800kg水，搅拌均匀后将料送入压球机进行压制，将未成球的料返回至压球机料斗中并将压制成的湿球团装入铁栅料斗中，自然风干2天。所得冷却剂球团的一次成球率为92%，形状均匀且强度较好，从2m高度落下不碎，冷却剂中TFe含量为75. 15wt%、P含量为0. 033wt%, S含量为0. 07wt%，含水量为2. 3wt%，完全满足用作提钒冷却剂的要求。采用本实施例的提钒冷却剂提钒后，铁水中的钒从0. 36Iwt %降低到0. 06Iwt %，所得钒渣中V2O5的含量为16. 35wt%, TFe的含量 23. 74wt%。实施例4将脱硫渣磁选粒铁、炼钢氧化铁皮分别破碎并筛分得到粒径< 3mm的粉粒；然后将脱硫渣磁选粒铁、炼钢氧化铁皮、结合剂按质量比为60 36 4配料15t，结合剂为硅藻土和水泥；将其放入混料机中混合搅拌，搅拌过程中均匀加入900kg水，搅拌均匀后将料送入压球机进行压制，将未成球的料返回至压球机料斗中并将压制成的湿球团装入铁栅料斗中，自然风干2天。所得冷却剂球团的一次成球率为90.2%，形状均匀且强度较好，从2m 高度落下不碎，冷却剂中TFe含量为77. 31wt%、P含量为0. 029wt%、S含量为0. 091wt%, 含水量为2. 0wt%，完全满足用作提钒冷却剂的要求。采用本实施例的提钒冷却剂提钒后， 铁水中的钒从0. 308wt%降低到0. 060wt%,所得钒渣中V2O5的含量为17. 05wt%,TFe的含量 26. 13wt%0实施例5将脱硫渣磁选粒铁、炼钢氧化铁皮分别破碎并筛分得到粒径< 3mm的粉粒；然后将脱硫渣磁选粒铁、炼钢氧化铁皮、结合剂按质量比为50 45 5配料15t，结合剂为硅藻土、水泥和膨润土 ；将其放入混料机中混合搅拌，搅拌过程中均匀加入1200kg水，搅拌均匀后将料送入压球机进行压制，将未成球的料返回至压球机料斗中并将压制成的湿球团装入铁栅料斗中，自然风干2天。所得冷却剂球团的一次成球率为90.2%，形状均匀且强度较好，从2m高度落下不碎，冷却剂中TFe含量为75. 06wt%、P含量为0. 029wt%, S含量为0. 091wt%、含水量为2. lwt%，完全满足用作提钒冷却剂的要求。采用本实施例的提钒冷却剂提钒后，铁水中的钒从0. 366wt%降低到0. 052wt%，所得钒渣中V2O5的含量为 15. 09wt %、TFe 的含量 27. 26wt %。综上所述，本发明所生产的提钒冷却剂球团，球团形状均匀，强度较好，从2m高度落下不碎，一次成球率高达90%，所造的球团中TFe含量达到了 75wt%以上，含P、S、水分等成份少，完全满足用作提钒冷却剂的要求。不仅能够将脱硫车间产生的磁选粒铁进行完全地有效利用、节约成本，而且能够适应转炉提钒生产要求，有利于钒资源的利用最大化。尽管已经参照本发明的实施例具体描述了本发明的提钒冷却剂及其制备方法，但是本领域的技术人员应该知道，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对实施例做出各种形式的改变。
权利要求
1.一种提f凡冷却剂，其特征在于，所述提f凡冷却剂由50wt% _70wt%的脱硫洛磁选粒铁、25wt% _45wt%的炼钢氧化铁皮和3wt% _5wt%的结合剂组成,所述脱硫洛磁选粒铁是对由含钒铁水经脱硫后得到的脱硫渣进行磁选或细化后磁选而得到的粒铁。
2.根据权利要求I所述的提钒冷却剂，其特征在于，所述结合剂为膨润土、水泥、硅藻土中的至少一种。
3.—种权利要求I或2所述提钒冷却剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤a、将脱硫渣磁选粒铁和炼钢氧化铁皮分别破碎、筛分，以形成粉粒；b、将按重量计3-5份结合剂和50-70份脱硫渣磁选粒铁粉粒及25-45份炼钢氧化铁皮粉粒进行配料；C、将配好的料进行混料，混料的同时加入水，水与料的重量比为(3-5) 50；d、将混匀的料进行压球，将压制好的球团干燥后即得提钒冷却剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a形成的脱硫渣磁选粒铁粉粒和炼钢氧化铁皮粉粒的粒径< 3mm。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤c中，水与料的重量比为 3 50。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤d中，将未成球团的料返回再次压球。
全文摘要
本发明提供了一种提钒冷却剂及其制备方法，其中所述提钒冷却剂由50wt％-70wt％的脱硫渣磁选粒铁、25wt％-45wt％的炼钢氧化铁皮和3wt％-5wt％的结合剂组成，所述脱硫渣磁选粒铁是对由含钒铁水经脱硫后得到的脱硫渣进行磁选或细化后磁选而得到的粒铁；所述提钒冷却剂的制备方法包括破料、配料、混料、成球等步骤。本发明具有成本低、生产工艺简单、资源利用率高、冷却效果好等优点。不仅能够为转炉提钒提供优质的冷却剂，而且能够有效利用好钢铁厂内部产生的二次资源，为企业节约成本、创造效益。
文档编号C21C5/30GK102586537SQ201210037799
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者卓钧, 周海龙, 张家利, 戈文荪, 王建, 翁建军, 陈永, 陈炼, 黄正华 申请人:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司, 攀钢集团西昌钢钒有限公司