本发明属于冶金技术领域，具体涉及将含钒物料滚动造粒进行回炉冶炼的方法。
背景技术：
钒铁作为一种钢铁中常见的合金元素添加剂，可有效提高钢材制品的韧性、强度以及耐磨性，其作用机制为：钒能与钢中的碳和氮发生反应，生成小而硬的难熔金属碳化物和氮化物，这些化合物能起到细化剂和沉淀强化剂的作用，细化钢的组织和晶粒，提高晶粒的粗化温度，从而降低过热敏感性，提高钢材综合性能。含钒钢因具有强度高，韧性、耐磨性、耐腐蚀性好的特点而广泛用于机器制造、建筑、航空航天、铁路、桥梁等行业。钒铁作为合金添加剂在钢铁中的应用途径主要有三个方面：碳素合金钢，工具钢和不锈钢，高强度低合金钢。
钒铁的制备原理是利用还原剂对含钒氧化物实施还原，在高温熔化状态下与铁质原料互相固溶得到，一般在电弧炉中进行冶炼，冶炼钒铁常见的电弧炉主要是倾翻炉和直筒炉。根据还原剂的不同分为电铝热法和电硅热法，电炉起到提供反应所需额外能量的作用，其中电铝热法由于冶炼周期短，能够得到含钒品位高的钒铁而应用最为广泛。
在钒铁冶炼过程中先后出2～3次渣，其中，最后一次出的渣钒含量较高，一般在0.5％～3.6％之间，为精炼渣，被称为富渣。前1～2次出的渣为低钒含量刚玉渣，钒含量在0.1％～0.5％之间，称为贫渣。钒除了大部分被还原成为钒铁合金成品及贫渣之外，冶炼系统中还有钒铁细粉、富集料、除尘灰及富渣等含钒物料，其中贫渣和富渣通常制成耐火材料，钒铁细粉、富集料、除尘灰等含钒物料都需要进行回炉熔炼。将上述含钒物料直接加入冶炼炉内进行冶炼，由于散状物料在加入过程中会遇到上升的热气流，并处于除尘风机的负压状态下，在热气流作用下往往产生大量无组织排放的粉尘或扬尘，恶化现场工作环境，同时会造成不必要的钒损失。含钒物料的利用率及回收效果对钒铁合金综合收率的提升具有较大的影响，因此对含钒物料进行造粒非常有必要。
专利文献cn101914718a公开了一种将钒铁细粉造球进行钢水钒合金化的方法。该方法是将钒铁细粉配加有机粘结剂进行造球，并用于转炉炼钢出钢过程的钢水钒合金化。该方法因钒铁细粉的自身亲水性差，颗粒之间仅仅依靠外加粘结剂的粘结力作用而相互连接，干燥的钒铁球经过吸潮或遇水之后钒铁球强度容易大幅下降，制备得到的钒铁球的在装料、运输、卸料等过程中一旦吸水或者磕碰容易粉化成细颗粒，会造成不必要的钒损失，并且该方法制备得到的钒铁球易浮在液态渣层中，不利于钒微合金化精确操作。
技术实现要素：
为了降低含钒物料直接回炉冶炼造成的钒损失，本发明提供了将含钒物料滚动造粒进行回炉冶炼的方法。该方法包括如下步骤：
a、向含钒物料中加入水，得到含水量为3～20％的混合料；
b、将混合料置于造球机中滚动制粒，得到直径在20mm以下的湿团粒；
c、将湿团粒干燥至含水量0.5％以下，得到干燥后团粒；
d、将干燥后团粒以不同方式加入至钒铁冶炼炉中，与钒氧化物、铝粒、石灰和铁屑冶炼得到钒铁产品；
所述不同方式是将干燥后团粒作为铺底料加入、在钒铁冶炼开始时加入或在浇注环节中加入中的任意一种。
其中，上述将含钒物料滚动造粒进行回炉冶炼的方法中，步骤a中，所述含钒物料的粒度≤80目。
进一步地，步骤a中，所述含钒物料为钒渣钙化焙烧后的焙砂、焦炉煤气还原多钒酸铵生产三氧化二钒过程产生的黑料、钒铁合金生产中产生的钒铁细粉、除尘灰中的至少一种。
进一步地，所述焙砂、黑料、钒铁细粉和除尘灰的质量比为0.1～0.8：0.2～0.8：0～0.6：0～0.3。
其中，上述将含钒物料滚动造粒进行回炉冶炼的方法中，步骤b中，所述造球机为圆筒制粒机或圆盘造球机。
其中，上述将含钒物料滚动造粒进行回炉冶炼的方法中，步骤d中，所述干燥后团粒加入至钒铁冶炼炉中的量为钒氧化物、铝粒、石灰和铁屑总质量的1～15％。
进一步地，步骤d中，所述加入钒氧化物、铝粒、石灰和铁屑的质量比为0.36～0.49：0.13～0.21：0.2～0.3：0.25～0.35；所述冶炼的温度为1650℃～1900℃；冶炼的时间为80min～180min；所述钒氧化物为v2o3或v2o5中的至少一种。
本发明的有益效果是：
本发明方法将含钒物料制备得到团粒，再以不同方式加入到冶炼炉中冶炼，提高了含钒物料中钒的回收率，降低了钒的损失，含钒物料中的钒收率可达97％以上，能冶炼出成分合格的钒铁产品，并且在冶炼过程扬尘问题有较好改善，
本发明方法采用滚动的方式制粒，克服了压球设备成本高的问题，并且95％以上的含钒物料都可以制成湿团粒，本发明方法且本发明方法中采用滚动造粒与现有压球造粒相比综合成本可降低12％。本发明方法将制成的湿团粒进行干燥，避免了湿团粒直接入炉冶炼产生的喷溅、放炮的安全隐患。本发明方法将制备得到的团粒以不同的加入方式回炉冶炼，防止了炉衬过早被合金侵蚀；提高了含钒物料中钒的回收率；有效防止了钒铁合金中铝含量超标。
具体实施方式
具体的，本发明公开了将含钒物料滚动造粒进行回炉冶炼的方法，该方法包括如下步骤：
a、向含钒物料中加入水，得到含水量为3～20％的混合料；
b、将混合料置于造球机中滚动制粒，得到直径在20mm以下的湿团粒；
c、将湿团粒干燥至含水量0.5％以下，得到干燥后团粒；
d、将干燥后团粒以不同方式加入至钒铁冶炼炉中，与钒氧化物、铝粒、石灰和铁屑冶炼得到钒铁产品；
所述不同方式是将干燥后团粒作为铺底料加入、在钒铁冶炼开始时加入或在浇注环节中加入中的任意一种。
其中，上述将含钒物料滚动造粒进行回炉冶炼的方法中，步骤a中，将混合料的含水量控制在3～20％是为了使含钒物料与水粘结在一起，并防止含钒物料被水滴包裹，优选地，混合料的含水量为10％时，在制粒过程中黏滞在造粒机中的物料最少，成球率可达95％以上。
其中，上述将含钒物料滚动造粒进行回炉冶炼的方法中，步骤a中，所述含钒物料的粒度≤80目。
进一步地，步骤a中，所述含钒物料为钒渣钙化焙烧后的焙砂、焦炉煤气还原多钒酸铵生产三氧化二钒过程产生的黑料、钒铁合金生产中产生的钒铁细粉、除尘灰中的至少一种。
进一步地，所述焙砂、黑料、钒铁细粉和除尘灰的质量比为0.1～0.8：0.2～0.8：0～0.6：0～0.3。
其中，上述将含钒物料造粒进行回炉冶炼的方法中，步骤b中，所述造球机为圆筒制粒机或圆盘造球机。本发明采用滚动成球的方式使细颗粒的含钒物料在转动的圆筒或圆盘中相互粘结，进而团聚成粒状，克服了压球设备成本高的问题，95％以上的粉状含钒物料都可以在转动的圆盘造粒机和圆筒造粒机中变成团粒。由于在制粒过程中不同物料成球性差异使制得的团粒有大有小，钒铁冶炼对原料粒度适应范围广，只需要保证所获得的湿团粒直径在20mm以下即可。
其中，上述将含钒物料造粒进行回炉冶炼的方法中，步骤c中，为了避免湿团粒直接入炉冶炼产生的喷溅、放炮等安全隐患，将湿团粒干燥后再进行回炉冶炼。干燥的方式可以是将湿团粒置于冶炼炉内在烘炉的过程中干燥，也可以将湿团粒在炉外进行干燥，如可以放置在热钒铁或热刚玉渣旁进行干燥，将湿团粒干燥至含水量为0.5％以下即可。
其中，上述将含钒物料造粒进行回炉冶炼的方法中，步骤d中，所述加入至钒铁冶炼炉中的方式为将干燥后团粒作为铺底料加入、在钒铁冶炼开始时加入或在浇注环节中加入中的任意一种。在本发明中，将干燥后团粒作为铺底料加入，可使团粒中的钒氧化物参与还原，其他成分cao、feo等可以形成低熔点物质渗入电炉内衬间隙，防止炉衬过早被合金侵蚀；将干燥后团粒在钒钛冶炼过程中加入，可以对团粒中的钒进行回收，并且团粒中的cao、mgo等氧化物可直接参与造渣；将干燥后团粒在浇注环节中加入，使团粒中的钒铁可直接形成合金，团粒中的钒氧化物在渣金同出的混合态下被还原，可以利用液态熔体的潜热处理含钒二次资源，又能消耗合金中多余的铝，有效防止钒铁合金中铝含量超标。
进一步地，步骤d中，所述干燥后团粒加入至钒铁冶炼炉中的量为钒氧化物、铝粒、石灰和铁屑总质量的1～15％。
进一步地，步骤d中，所述加入钒氧化物、铝粒、石灰和铁屑的质量比为0.36～0.49：0.13～0.21：0.2～0.3：0.25～0.35；所述冶炼的温度为1650℃～1900℃；冶炼的时间为80min～180min；所述钒氧化物为v2o3或v2o5中的任意一种。
下面将通过具体的实施例对本发明作进一步地详细阐述。
本发明方法中，含量为质量百分比。含钒物料的粒度≤80目
实施例1
将钒渣钙化焙烧后的焙砂、焦炉煤气还原多钒酸铵生产三氧化二钒过程产生的黑料按重量比2：3混合均匀后，得到重量为800kg的含钒物料，含钒物料中的钒含量为3.7％，向含钒物料中喷入水，得到含水量为10％的混合料，将混合料置于圆筒制粒机中进行滚动造粒，得到直径为20mm以下的湿团粒，将40.6kg湿球团作为铺底料加入到钒铁冶炼炉中，在烘炉过程中干燥至水分含量为0.2％，然后加入1.46tv2o3、0.52t铝粒、0.98t石灰和1.00t铁屑，在1700℃下冶炼180min，得到成分合格的钒铁产品，并且在冶炼过程扬尘问题有较好改善。含钒物料中钒的回收率为97.01％；本发明方法中滚动造粒环节与压球造粒相比综合成本降低了12％。
实施例2
将钒渣钙化焙烧后的焙砂、焦炉煤气还原多钒酸铵生产三氧化二钒过程产生的黑料按重量比2：3混合均匀后，得到重量为800kg的含钒物料，含钒物料中的钒含量为2％，向含钒物料中喷入水，得到含水量为20％的混合料，将混合料置于圆筒制粒机中进行滚动造粒，得到直径为20mm以下的湿团粒，将40.6kg湿球团作为铺底料加入到钒铁冶炼炉中，在烘炉过程中干燥至水分含量为0.2％，然后加入1.46tv2o3、0.52t铝粒、0.98t石灰和1.00t铁屑，在1900℃下冶炼80min，得到成分合格的钒铁产品，并且在冶炼过程扬尘问题有较好改善。含钒物料中钒的回收率为97.13％；本发明方法中滚动造粒环节与压球造粒相比综合成本降低了12％。
实施例3
将钒渣钙化焙烧后的焙砂、焦炉煤气还原多钒酸铵生产三氧化二钒过程产生的黑料、钒铁细粉和除尘灰按重量比1:1:1:1混合均匀后，得到重量为1000kg的含钒物料，含钒物料中的钒含量为26.8％，向含钒物料中喷入水，得到含水量为20％的混合料，将混合料置于圆筒制粒机中进行滚动造粒，得到直径为20mm以下的湿团粒，将湿团粒放置于热钒铁和热刚玉渣旁干燥至水分含量为0.5％，然后以铺底料的形式加入39.8kg到钒铁冶炼炉中，然后加入1.46tv2o3、0.52t铝粒、0.98t石灰和1.00t铁屑，在1900℃下冶炼180min，得到成分合格的钒铁产品，并且在冶炼过程扬尘问题有较好改善。含钒物料中钒的回收率为97.32％；本发明方法中滚动造粒环节与压球造粒相比综合成本降低了12％。
实施例4
将钒渣钙化焙烧后的焙砂、焦炉煤气还原多钒酸铵生产三氧化二钒过程产生的黑料、钒铁细粉和除尘灰按重量比1:1:1:1混合均匀后，得到重量为800kg的含钒物料，含钒物料中的钒含量为28.5％，向含钒物料中喷入水，得到含水量为20％的混合料，将混合料置于圆筒制粒机中进行滚动造粒，得到直径为20mm以下的湿团粒，将湿团粒放置于热钒铁和热刚玉渣旁干燥至水分含量为0.5％，然后以铺底料的形式加入39.8kg到钒铁冶炼炉中，然后加入1.46tv2o3、0.52t铝粒、0.98t石灰和1.00t铁屑，在1650℃下冶炼180min，得到成分合格的钒铁产品，并且在冶炼过程扬尘问题有较好改善。含钒物料中钒的回收率为96.44％；本发明方法中滚动造粒环节与压球造粒相比综合成本降低了12％。
实施例5
将钒渣钙化焙烧后的焙砂、焦炉煤气还原多钒酸铵生产三氧化二钒过程产生的黑料和除尘灰按重量比2:3:1混合均匀后，得到重量为800kg的含钒物料，含钒物料中的钒含量为5.6％，向含钒物料中喷入水，得到含水量为11.5％的混合料，将混合料置于圆筒制粒机中进行滚动造粒，得到直径为20mm以下的湿团粒，将湿团粒放置于热钒铁和热刚玉渣旁干燥至水分含量为0.5％，取322kg干燥后团粒与1.46tv2o3、0.52t铝粒、0.98t石灰和1.00t铁屑一起加入冶炼炉，在1900℃下冶炼180min，得到成分合格的钒铁产品，并且在冶炼过程扬尘问题有较好改善。含钒物料中钒的回收率为97.15％；本发明方法中滚动造粒环节与压球造粒相比综合成本降低了12％。
实施例6
将钒渣钙化焙烧后的焙砂、焦炉煤气还原多钒酸铵生产三氧化二钒过程产生的黑料和钒钛细粉按重量比2：3：1混合均匀后，得到重量为800kg的含钒物料，含钒物料中的钒含量为33.4％，向含钒物料中喷入水，得到含水量为11.5％的混合料，将混合料置于圆筒制粒机中进行滚动造粒，得到直径为20mm以下的湿团粒，将湿团粒放置于热钒铁和热刚玉渣旁干燥至水分含量为0.25％，取312kg干燥后团粒与1.46tv2o3、0.52t铝粒、0.98t石灰和1.00t铁屑一起加入冶炼炉，在1900℃下冶炼180min，得到成分合格的钒铁产品，并且在冶炼过程扬尘问题有较好改善。含钒物料中钒的回收率为97.38％；本发明方法中滚动造粒环节与压球造粒相比综合成本降低了12％。
实施例7
将钒渣钙化焙烧后的焙砂、焦炉煤气还原多钒酸铵生产三氧化二钒过程产生的黑料和钒钛细粉按重量比2：3：1混合均匀后，得到重量为800kg的含钒物料，含钒物料中的钒含量为31.2％，向含钒物料中喷入水，得到含水量为11.5％的混合料，将混合料置于圆筒制粒机中进行滚动造粒，得到直径为20mm以下的湿团粒，将湿团粒放置于热钒铁和热刚玉渣旁干燥至水分含量为0.25％，向炉内加入1.46tv2o3、0.52t铝粒、0.98t石灰和1.00t铁屑冶炼获得钒钛合金液，在钒钛合金液浇注过程中加入39.8kg干燥后团粒于锭模中，在1650℃下冶炼180min，得到了成分合格的钒铁产品，且冶炼过程扬尘问题有较好改善。含钒物料中钒的回收率为97.12％；本发明方法中滚动造粒环节与压球造粒相比综合成本降低了12％。
实施例8
将钒渣钙化焙烧后的焙砂、焦炉煤气还原多钒酸铵生产三氧化二钒过程产生的黑料、钒铁细粉和除尘灰按重量比1:1:1:1混合均匀后，得到重量为800kg的含钒物料，含钒物料中的钒含量为28.4％，向含钒物料中喷入水，得到含水量为11.5％的混合料，将混合料置于圆筒制粒机中进行滚动造粒，得到直径为20mm以下的湿团粒，将湿团粒放置于热钒铁和热刚玉渣旁干燥至水分含量为0.25％，向炉内加入1.46tv2o3、0.52t铝粒、0.98t石灰和1.00t铁屑冶炼获得钒钛合金液，在钒钛合金液浇注过程中加入39.8kg干燥后团粒于锭模中，在1900℃下冶炼180min，得到了成分合格的钒铁产品，且冶炼过程扬尘问题有较好改善。含钒物料中钒的回收率为97.09％；本发明方法中滚动造粒环节与压球造粒相比综合成本降低了12％。