1.本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种硅铁冶炼钒铁合金的方法。
背景技术：
2.钒在钢中起脱氧和细化晶粒的作用，少量的钒就可以改善钢的性能并提高钢的耐磨性、韧性和强度。钒铁(钒铁合金)因具有合金化程度高、钒收率高、杂质含量低等优点而成为冶炼含钒钢种的主要合金添加剂。
3.目前国内大多数钒铁厂家采用的是一步法电铝热冶炼工艺，将配制好的炉料在电炉内通电引弧发生反应生成金属钒和氧化铝并放出热量，氧化铝与炉料中加入的造渣剂结合形成低熔点、低密度的炉渣，炉料中配入的铁粒熔化后与钒形成无限固熔体；配入的造渣剂可以降低熔渣熔点和提高熔体碱度，有利于合金沉降。因合金与炉渣密度差异较大，炉渣与钒铁合金在熔融状态下自动分层，经充分冷凝后渣铁分离而获得钒铁合金。冶炼后的刚玉渣中的钒含量在2.0％以上，造成这部分钒得不到有效回收利用。
技术实现要素：
4.本发明的目的是为了克服现有技术存在的一步法电铝热冶炼钒铁工艺得到刚玉渣中的钒没有得到合理利用的问题，提供一种硅铁冶炼钒铁合金的方法，该方法能够充分回收刚玉渣中的钒，钒回收率高，同时得到的钒铁合金中钒的含量高，杂质含量低。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种硅铁冶炼钒铁合金的方法，该方法包括以下步骤：
6.(1)将含钒刚玉渣、硅铁和石灰混合后加入冶炼炉中，通电冶炼，当冶炼得到的炉渣中钒含量降至0.3％以下时除去80％炉渣，其中，硅铁的加入量为含钒刚玉渣配硅系数理论值的1.1～1.3倍；
7.(2)重复步骤(1)分期冶炼n次，n≥1；
8.(3)加入五氧化二钒和铁进行精炼，当钒铁合金液中钒的含量为78～82％时，炉渣和钒铁合金液同时出炉，然后对钒铁合金液进行浇铸、冷却，得到钒铁合金和含钒渣。
9.优选地，所述含钒刚玉渣中tv含量＞2重量％。
10.优选地，所述硅铁为75硅铁。
11.优选地，在步骤(1)中，所述冶炼温度为1700～1900℃，所述冶炼时间为50～80min。
12.优选地，在步骤(1)中，所述冶炼炉为可倾翻式电弧炉。
13.优选地，在步骤(2)中，n为1～10。
14.更优选地，在步骤(2)中，n为1～5。
15.进一步优选地，在步骤(2)中，n为1～3。
16.优选地，在步骤(3)中，所述精炼温度为1800～2000℃，所述精炼时间为20～40min。
17.优选地，该方法包括以下步骤：
18.s1、将含钒刚玉渣、硅铁和石灰混合后加入冶炼炉中，通电冶炼，当冶炼得到的炉渣中钒含量降至0.3％以下时除去80％炉渣，其中，硅铁的加入量为含钒刚玉渣配硅系数理论值的1.1～1.3倍；
19.s2、将含钒刚玉渣、硅铁和石灰混合后加入冶炼炉中，通电冶炼，当冶炼得到的炉渣中钒含量降至0.3％以下时除去80％炉渣，其中，硅铁的加入量为含钒刚玉渣配硅系数理论值的1.1～1.3倍；
20.s3、加入五氧化二钒和铁进行精炼，当钒铁合金液中钒的含量为78～82％时，炉渣和钒铁合金液同时出炉，然后对钒铁合金液进行浇铸、冷却，得到钒铁合金和含钒渣。
21.本发明所述方法以含钒刚玉渣、硅铁为原料，同时硅铁为还原剂，石灰调节合金溶液的碱度，进行多期冶炼，控制炉渣中的钒含量；同时以五氧化二钒(脱硅剂)和铁为精炼混合料，控制钒铁合金液中钒的含量，不仅能够利用上一期冶炼余热进行下一期冶炼节约能量，而且能够充分回收含钒刚玉渣的钒，制备出纯度较高的钒铁合金。
具体实施方式
22.以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
23.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
24.本发明提供的硅铁冶炼钒铁合金的方法，包括以下步骤：
25.(1)将含钒刚玉渣、硅铁和石灰混合后加入冶炼炉中，通电冶炼，当冶炼得到的炉渣中钒含量降至0.3％以下时除去80％炉渣，其中，硅铁的加入量为含钒刚玉渣配硅系数理论值的1.1～1.3倍；
26.(2)重复步骤(1)分期冶炼n次，n≥1；
27.(3)加入五氧化二钒和铁进行精炼，当钒铁合金液中钒的含量为78～82％时，炉渣和钒铁合金液同时出炉，然后对钒铁合金液进行浇铸、冷却，得到钒铁合金和含钒富渣。
28.在本发明中，先将含钒刚玉渣、硅铁和石灰混合后加入冶炼炉进行冶炼，当炉渣中钒含量降至一定水平时除去大部分炉渣(第一期)，然后按照第一期的方式进行分期加料、出渣重复操作，分期冶炼n次(不包括第一期)，接着加入精炼混合料冶炼，在钒铁合金溶液中的钒含量为78～82％时，渣铁同出，浇铸、冷却，得到高钒铁和含钒渣。含钒渣可以作为原料按照本发明所述方法继续冶炼，最大限度的回收含钒刚玉渣中的钒。分期冶炼过程中每次加料配比、出渣标准不必完全相同，只要硅铁的加入量为含钒刚玉渣配硅系数理论值的1.1～1.3倍，当冶炼得到的炉渣中钒含量降至0.3％以下时除去80％炉渣即可。含钒刚玉渣配硅系数理论值是指根据化学反应式计算值。
29.在本发明中，所用的原料在冶炼前需要处理使其满足生产要求。在本发明中，石灰、五氧化二钒的加入量根据具体情况而定。
30.在具体实施方式中，本发明采用的所述含钒刚玉渣中tv含量＞2重量％。所述含钒
刚玉渣中除了al2o3，还含有mgo。
31.在本发明所述方法中，所述硅铁可以作为还原剂，还原含钒刚玉渣中的高价钒。在具体实施方式中，所述硅铁可以为75硅铁，所述75硅铁的化学组成为硅含量为72～77质量％。
32.在本发明所述方法中，在步骤(1)中，所述冶炼工艺参数可以采用本领域的常规操作。在具体实施方式中，在步骤(1)中，所述冶炼温度为1700～1900℃，例如1700℃、1750℃、1800℃、1850℃或1900℃；所述冶炼时间为50～80min，例如50min、55min、60min、65min、70min、75min或80min。在优选实施方式中，在步骤(1)中，所述冶炼温度为1800℃，所述冶炼时间为50min。
33.在本发明所述方法中，所述冶炼炉可以为本领域的常规选择。在优选实施方式中，在步骤(1)中，所述冶炼炉为可倾翻式电弧炉。
34.在本发明所述方法中，在步骤(2)中，重复步骤(1)进行分期冶炼的次数可以根据冶炼炉的容量而定。
35.在具体实施方式中，在步骤(2)中，n为1～10。在优选实施方式中，在步骤(2)中，n为1～5，更优选地，n为1～3。n为≥1的正整数。
36.在本发明所述方法中，所述精炼工艺参数可以按照本领域常规操作进行。在具体实施方式中，在步骤(3)中，所述精炼温度为1800～2000℃，例如1800℃、1850℃、1900℃、1950℃或2000℃；所述精炼时间为20～40min，例如20min、25min、30min、35min或40min。在优选实施方式中，在步骤(3)中，所述精炼温度为1900℃，所述精炼时间为30min。
37.在一种具体实施方式中，本发明所述方法包括以下步骤：
38.s1、将含钒刚玉渣、硅铁和石灰混合后加入冶炼炉中，通电冶炼，当冶炼得到的炉渣中钒含量降至0.3％以下时除去80％炉渣，其中，硅铁的加入量为含钒刚玉渣配硅系数理论值的1.1～1.3倍；
39.s2、将含钒刚玉渣、硅铁和石灰混合后加入冶炼炉中，通电冶炼，当冶炼得到的炉渣中钒含量降至0.3％以下时除去80％炉渣，其中，硅铁的加入量为含钒刚玉渣配硅系数理论值的1.1～1.3倍；
40.s3、加入五氧化二钒和铁进行精炼，当钒铁合金液中钒的含量为78～82％时，炉渣和钒铁合金液同时出炉，然后对钒铁合金液进行浇铸、冷却，得到钒铁合金和含钒渣。
41.以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
42.实施例1
43.1)将6000kg的含钒刚玉渣(含钒5％)、747kg的75硅铁(含硅80％)、200kg的石灰混匀后加入可倾翻式电弧炉中，配硅系数为1.10，通电在1800℃下冶炼50min后，取渣样分析，渣中残钒为0.26％时，出渣5000kg；
44.2)加入5000kg的含钒刚玉渣(含钒4％)，493kg的75硅铁(含硅80％)，150kg的石灰，配硅系数为1.10，通电在1800℃下冶炼50min后，取渣样分析，渣中残钒为0.22％时，出渣5500kg；
45.3)加入77kg的片钒(v2o5质量含量98.3％)，10kg的铁，通电在1900℃下精炼30min后，快速分析，渣中残钒为4％，钒铁合金液中钒的含量为79.3％，出炉浇铸，之后随锭模冷却至室温，得到钒铁合金。
46.取钒铁合金样分析，其中，钒含量为79.3％，铁含量为17％，硅含量为0.1％，钒收率为97.0％。
47.实施例2
48.1)将6000kg的含钒刚玉渣(含钒5％)、814kg的75硅铁(含硅80％)、200kg的石灰混匀后加入可倾翻式电弧炉中，配硅系数为1.20，通电在1800℃下冶炼50min后，取渣样分析，渣中残钒为0.16％时，出渣5000kg；
49.2)加入5000kg的含钒刚玉渣(含钒4％)，537kg的75硅铁(含硅80％)，，150kg的石灰，配硅系数为1.20，通电在1800℃下冶炼50min后，取渣样分析，渣中残钒为0.12％时，出渣5500kg；
50.3)加入156kg的片钒(v2o5质量含量98％)，10kg的铁；通电在1900℃下冶炼30min后，快速分析，渣中残钒为3.5％，钒铁合金液中钒的含量为80.1％，出炉浇铸，之后随锭模冷却至室温，得到钒铁合金。
51.取钒铁合金样分析，其中，钒含量为80.1％，铁含量为16％，硅含量为0.2％，钒收率为98％。
52.实施例3
53.1)将6000kg的含钒刚玉渣(含钒5％)、881kg的75硅铁(含硅80％)、200kg的石灰混匀后加入可倾翻式电弧炉中，配硅系数为1.30，通电在1800℃下冶炼50min后，取渣样分析，渣中残钒为0.1％时，出渣5000kg；
54.2)加入5000kg的含钒刚玉渣(含钒4％)，581kg的75硅铁(含硅80％)，150kg的石灰，通电在1800℃下冶炼50min后，取渣样分析，渣中残钒为0.12％时，出渣5500kg；
55.3)加入235kg的片钒(v2o5质量含量98％)，10kg的铁，通电在1900℃下冶炼30min后，快速分析，渣中残钒为3％，钒铁合金液中钒的含量为80.3％，出炉浇铸，之后随锭模冷却至室温，得到钒铁合金。
56.取钒铁合金样分析，其中，钒含量为80.3％，铁含量为16.2％，硅含量为0.2％，钒收率为98.2％。
57.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。