本发明涉及钒铁熔炼和耐火材料
技术领域：
，尤其涉及一种钒铁渣的处理方法。
背景技术：
：铝热法生产钒铁时，为了将钒渣中的钒氧化物还原，在冶炼过程中要加入一定量的金属铝；为了提高钒的收率，冶炼后期还需加入一定量的石灰进行造渣；同时因炉衬采用的是镁质捣打料，冶炼时有部分氧化镁在高温下熔于高温渣液中。在冶炼完成钒铁冷却后，被氧化的金属铝、熔化的氧化镁和造渣用的氧化钙形成的渣与钒铁共同冷却并分离，该渣为钒铁渣，俗称“刚玉渣”。经分析，钒铁渣化学成分以al2o3、mgo和cao为主，并含0.8％以上的钒，并有一定的耐火性能。经长期取样发现，钒铁渣化学成分存在较大的波动，且有一定的水化性能。若将钒铁渣直接作为耐火原料，不仅不利产品质量稳定和规模化应用，而且会造成有价金属钒的流失。因此，钒铁渣进行改性处理以将钒铁渣中的钒进行回收，同时得到具有极高耐火性能的材料，具有重要的意义。技术实现要素：本发明解决的技术问题在于提供一种钒铁渣的处理方法，本申请提供的处理方法在提取钒元素的同时可合成耐火原料。有鉴于此，本申请提供了一种钒铁渣的处理方法，包括以下步骤：a)将钒铁渣、还原剂与改良剂混合，得到混合物；b)将所述混合物熔化后熔炼，冷却后得到含钒合金和耐火原料；所述还原剂选自金属al、al-fe合金和al-mg合金中的一种或多种；所述改良剂选自氧化铝含量≥98wt％的添加剂。优选的，所述钒铁渣的粒径为3～0mm或＜0.088mm，所述还原剂的粒径为3～0mm，所述改良剂的粒径为3～0mm或＜0.088mm。优选的，所述混合之后熔化之前还包括：将所述混合物造粒。优选的，在所述混合物中，所述钒铁渣的含量为30～97wt％，所述还原剂的含量为0.5～3wt％，所述改良剂的含量为0～70wt％。优选的，所述钒铁渣中sio2的含量≤1.0wt％，al2o3的含量为45～85wt％，fe2o3的含量≤0.80wt％，cao的含量为5～25wt％，mgo的含量为5～30wt％，金属v的含量≥0.80wt％。优选的，在所述混合物中，所述钒铁渣的含量为50～80wt％，所述还原剂的含量为0.6～2.5wt％，所述改良剂的含量为18～50wt％。优选的，所述熔炼的时间为10～40min，所述冷却的时间为24～48h。本申请提供了一种钒铁渣的处理方法，其具体是将钒铁渣、还原剂与改良剂混合，再将得到的混合物熔化后熔炼，冷却后即得到钒钛合金和耐火材料；本申请以钒铁渣为原料，加入还原剂主要对钒铁渣中的钒进行还原，再加入高al2o3含量的改良剂对钒铁渣进行改性，由此得到了含钒合金和耐火原料；上述方法不仅可将钒铁渣中的钒进行回收，且得到的耐火原料具有极高的耐火性能、成分均匀，不具有水化性能，可作为优质耐火原料。具体实施方式为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。鉴于钒铁渣的现状，本申请提供了一种钒铁渣的处理方法，该处理方法可得到含钒合金和优质的耐火原料。具体的，本发明实施例公开了一种钒铁渣的处理方法，包括以下步骤：a)将钒铁渣、还原剂与改良剂混合，得到混合物；b)将所述混合物熔化后熔炼，冷却后得到含钒合金和耐火原料；所述还原剂选自金属al、al-fe合金和al-mg合金中的一种或多种；所述改良剂选自工业氧化铝和刚玉中的一种或两种。在对钒铁渣进行处理的过程中，首先将钒铁渣、还原剂和改良剂混合，以得到混合物；在上述过程中，钒铁渣为本领域技术人员熟知的钒铁渣，其具体理化指标如表1所示；所述钒铁渣的粒径为3～0mm或＜0.088mm，该粒径的钒铁渣利于与还原剂、改良剂混合均匀。所述还原剂主要用于还原钒铁渣中的钒，以利于得到含钒合金；具体的，所述还原剂选自金属al、al-fe合金和al-mg合金中的一种或多种。所述还原剂的粒径为3～0mm或＜0.088mm。所述改良剂主要用于改良钒铁渣中的原料的组成，以利于其作为耐火原料，而得到优质的耐火原料；具体的，所述改良剂选自氧化铝含量≥98wt％的添加剂，更具体的，所述改良剂可选自工业氧化铝，也可选自α-氧化铝，还可选自刚玉。所述改良剂的粒径为3～0mm或＜0.088mm。本申请进一步限定了钒铁渣、还原剂和改良剂的上述粒径，以有利于上述原料的充分混合，同时还可在得到混合物之后进行造粒。上述钒铁渣、改良剂与还原剂的理化指标如表1所示：表1主要原料的理化指标数据表在得到的混合物中，所述钒铁渣的含量为30～97wt％，所述还原剂的含量为0.5～3wt％，所述改良剂的含量为0～70wt％；在具体实施例中，所述钒铁渣的含量为50～80wt％，所述还原剂的含量为0.6～2.5wt％，所述改良剂的含量为18～50wt％。按照本发明，在得到混合物之后将混合物熔化后熔炼，冷却后即得到解体的产物，底部为含钛合金，上部为耐火原料。上述熔化、熔炼与冷却均为本领域技术人员熟知的技术方式，对此本申请不进行特别的限制；本申请中所述熔炼的时间为10～40min，所述冷却的时间为24～48h。本申请以钒铁渣为主要原料，加入一定量的还原剂(金属al、al-fe合金或al-mg合金等)，并加入高al2o3含量的改良剂对钒铁渣进行改性得到人工合成复相材料。该方法不仅可将钒铁渣中的钒进行回收得到含钒合金，还可得到具有极高的耐火性能的耐火原料，其成分均匀，不具有水化性能，可作为优质耐火原料使用；含钒合金和耐火原料的理化指标如表2和表3所示。表2含钒合金化学成分数据表含钒合金vfealsi化学成分/wt％≥20≥50≤5≤3表3合成耐火原料理化指标数据表为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的钒铁渣的处理方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。实施例1一种从钒铁渣中提取钒元素同时合成耐火原料方法：先将钒铁渣制备成3～0mm的颗粒或＜0.088mm的细粉，将还原剂(金属al、al-fe合金或al-mg合金等)制备成3～0mm的颗粒，将高al2o3含量的改良剂制备成3～0mm的颗粒或＜0.088mm的细粉；加入钒铁渣53wt％，还原剂0.6wt％，改良剂46.4wt％，混合均匀后加入电炉进行引弧熔炼，全部熔化后继续熔炼10min，然后将熔体全部出炉，静置自然冷却24～48h解体，得到的产物中底部为含钒合金，上部为合成耐火原料。上述钒铁渣成分见表4；上述还原剂是：金属al、al-fe合金各为0.3wt％；上述高al2o3含量的改良剂是：工业氧化铝、α-氧化铝或刚玉粉中的一种。采用上述技术方案，所制备的含钒合金理化指标见表5，所制备的合成耐火原料理化指标见表6。实施例2一种从钒铁渣中提取钒元素同时合成耐火原料方法：先将钒铁渣制备成3～0mm的颗粒或＜0.088mm的细粉，将还原剂(金属al、al-fe合金或al-mg合金等)制备成3～0mm的颗粒，将高al2o3含量的改良剂制备成3～0mm的颗粒或＜0.088mm的细粉；加入钒铁渣50wt％，还原剂0.7wt％，改良剂49.3wt％，混合均匀后加入电炉进行引弧熔炼，全部熔化后继续熔炼20min，然后将熔体全部出炉，静置自然冷却24～48h解体，得到的产物中底部为含钒合金，上部即为合成耐火原料。上述钒铁渣成分见表4；上述还原剂是：al-fe合金；上述高al2o3含量的改良剂是：工业氧化铝、α-氧化铝或刚玉粉中的一种。采用上述技术方案，所制备的含钒合金理化指标见表5，所制备的合成耐火原料理化指标见表6。实施例3一种从钒铁渣中提取钒元素同时合成耐火原料方法：先将钒铁渣制备成3～0mm的颗粒或＜0.088mm的细粉，将还原剂(金属al、al-fe合金或al-mg合金等)制备成3～0mm的颗粒，将高al2o3含量的改良剂制备成3～0mm的颗粒或＜0.088mm的细粉；加入钒铁渣30wt％，还原剂0.5wt％，改良剂69.5wt％，混合均匀后加入电炉进行引弧熔炼，全部熔化后继续熔炼40min，然后将熔体全部出炉，静置自然冷却24～48h解体，得到的产物中底部为含钒合金，上部即为合成耐火原料。上述钒铁渣成分见表4；上述还原剂是：金属al；上述高al2o3含量的改良剂是：工业氧化铝、α-氧化铝或刚玉粉中的一种。采用上述技术方案，所制备的含钒合金理化指标见表5，所制备的合成耐火原料理化指标见表6。实施例4一种从钒铁渣中提取钒元素同时合成耐火原料方法：先将钒铁渣制备成3～0mm的颗粒或＜0.088mm的细粉，将还原剂(金属al、al-fe合金或al-mg合金等)制备成3～0mm的颗粒，将高al2o3含量的改良剂制备成3～0mm的颗粒或＜0.088mm的细粉；加入钒铁渣97wt％，还原剂3wt％，改良剂0wt％，混合均匀后加入电炉进行引弧熔炼，全部熔化后继续熔炼40min，然后将熔体全部出炉，静置自然冷却24～48h解体，得到的产物中底部为含钒合金，上部即为合成耐火原料。上述钒铁渣成分见表4；上述还原剂是：金属al和al-mg合金各1.5wt％；上述高al2o3含量的改良剂是：工业氧化铝、α-氧化铝或刚玉粉中的一种。采用上述技术方案，所制备的含钒合金理化指标见表5，所制备的合成耐火原料理化指标见表6。实施例5一种从钒铁渣中提取钒元素同时合成耐火原料方法：先将钒铁渣制备成3～0mm的颗粒或＜0.088mm的细粉，将还原剂(金属al、al-fe合金或al-mg合金等)制备成3～0mm的颗粒，将高al2o3含量的改良剂制备成3～0mm的颗粒或＜0.088mm的细粉；加入钒铁渣60wt％，还原剂2.2wt％，改良剂37.8wt％，混合均匀后加入电炉进行引弧熔炼，全部熔化后继续熔炼35min，然后将熔体全部出炉，静置自然冷却24～48h解体，得到的产物中底部为含钒合金，上部即为合成耐火原料。上述钒铁渣成分见表4；上述还原剂是：金属al、al-fe合金各为1.1wt％；上述高al2o3含量的改良剂是：工业氧化铝、α-氧化铝纯或刚玉粉中的一种。采用上述技术方案，所制备的含钒合金理化指标见表5，所制备的合成耐火原料理化指标见表6。实施例6一种从钒铁渣中提取钒元素同时合成耐火原料方法：先将钒铁渣制备成3～0mm的颗粒或＜0.088mm的细粉，将还原剂(金属al、al-fe合金或al-mg合金等)制备成3～0mm的颗粒，将高al2o3含量的改良剂制备成3～0mm的颗粒或＜0.088mm的细粉；加入钒铁渣70wt％，还原剂1.5wt％，改良剂28.5wt％，混合均匀后加入电炉进行引弧熔炼，全部熔化后继续熔炼25min，然后将熔体全部出炉，静置自然冷却24～48h解体，底部为含钒合金，上部即为合成耐火原料。上述钒铁渣成分见表4；上述还原剂是：金属al为1.0wt％、al-mg合金各为0.5wt％；上述高al2o3含量的改良剂是：工业氧化铝、α-氧化铝纯或刚玉粉中的一种。采用上述技术方案，所制备的含钒合金理化指标见表5，所制备的合成耐火原料理化指标见表6。实施例7一种从钒铁渣中提取钒元素同时合成耐火原料方法：先将钒铁渣制备成3～0mm的颗粒或＜0.088mm的细粉，将还原剂(金属al、al-fe合金或al-mg合金等)制备成3～0mm的颗粒，将高al2o3含量的改良剂制备成3～0mm的颗粒或＜0.088mm的细粉；加入钒铁渣80wt％，还原剂1.8wt％，改良剂18.2wt％，混合均匀后加入电炉进行引弧熔炼，全部熔化后继续熔炼30min，然后将熔体全部出炉，静置自然冷却24～48h解体，底部为含钒合金，上部即为合成耐火原料。上述钒铁渣成分见表4；上述还原剂是：金属al、al-fe合金各为0.9wt％；上述高al2o3含量的改良剂是：工业氧化铝、α-氧化铝纯或刚玉粉中的一种。采用上述技术方案，所制备的含钒合金理化指标见表5，所制备的合成耐火原料理化指标见表6。表4实施例中钒铁渣成分数据表表5实施例制备的含钒合金化学成分数据表/％表6实施例制备的合成耐火原料理化指标数据表以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12