一种钢渣中钒的利用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种钢渣中钒的利用方法。
【背景技术】
[0002]承德地区钒钛磁铁矿储量丰富，为世界级的钒钛磁铁矿基地，目前我国及世界上大多数国家多采用间接法提钒，即先将矿炼成铁水后，再利用转炉氧化吹炼得到含钒的炉渣作为提钒的原料，提钒后半钢(即提钒后的铁水)仍含有较高的残钒，此外含钒铁水工艺流程中个别工序处理能力的限制，部分含钒铁水未经提钒而直接兑入炼钢转炉，该过程半钢或铁水中会有相当量的残钒氧化进入钢渣，使得钢渣中的V2O5含量较高，一般为3?5%。
[0003]含钒钢渣为高碱度、低品位炉料，主要成分为CaO 40?60%，TFe 11?12%，S127?10%，MgO 5?11%，V2O5 3?5%。含钒钢渣是重要的、很有利用价值的冶金二次资源，可作为提取V2O5的重要原料，但由于其钙、铁含量高，钒含量低，钒存在状态复杂，弥散分布于多种矿物相中，使得其中的钒难以回收利用，当前含钒钢渣中钒无法实现资源再利用，多露天堆放，对环境造成不利影响。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:钢渣中V2O5的再利用，主要通过转炉出钢过程中增加钢渣出渣量，精炼利用铝粉、碳化硅、硅铁粉还原钢渣中的V2O5进入钢水，实现钒资源再利用。
[0005]为解决上述技术问题，本发明一种钢渣中钒的利用方法采取下述工艺步骤:转炉出钢的钢渣进入精炼LF炉后，加入石灰、萤石，添加还原剂还原渣中的氧化钒；同时利用LF炉电极补热，加热后调整氩气流量增加钢澄界面反应，促进还原反应。
[0006]本发明所述还原剂为硅铁粉、碳化硅、铝粉中的任意一种或几种；还原剂添加量为娃铁粉 0.5-1.0kg/1 钢，碳化娃 0.5-1.0kg/1 钢，销粉 0.5-1.0kg/1 钢。
[0007]本发明转炉出钢时，钢渣厚度为200-500mm。
[0008]本发明所述进入精炼LF炉后加入石灰3_6kg/t钢，萤石l_2kg/t钢，使钢渣中Ca0/Si02S 5-8，还原剂加入量 0.5-3.0kg/t 钢。
[0009]本发明所述应利用LF炉电极加热补热，加热温度为1590-1620°C，加热时间为10_15mino
[0010]本发明所述加热后调整氩气流量1000-1500nL/min，时间3_5min。
[0011 ] 本发明所述钢渣量350mm，加入石灰4kg/t钢，萤石1.2kg/t钢，添加还原剂1.8kg/t钢，还原剂为娃铁粉0.5kg/t钢，碳化娃0.5kg/t钢，销粉0.8kg/t钢；钢澄中CaO/S12S 5，电极补热12min，温度为1590°C，加热后氩气流量1200nL/min，时间3min。
[0012]本发明所述钢渣量400mm，加入石灰4.5kg/t钢，萤石1.5kg/t钢，添加还原剂1.7kg/1钢，还原剂为碳化娃0.8kg/1钢，销粉0.9kg/1钢；钢澄中Ca0/Si02S 6，电极补热13min，温度为1620°C，加热后氩气流量1300nL/min，时间5min。
[0013]本发明所述钢澄量450mm，加入石灰5.0kg/t钢，萤石1.8kg/1钢，添加还原剂
1.8kg/1钢，还原剂为碳化娃0.9kg/1钢，销粉0.9kg/1钢；钢澄中Ca0/Si02S 8，电极补热13min，温度为1600°C，加热后氩气流量1200nL/min，时间4min。
[0014]本发明理论基础
热力学:利用基础热力学数据可以推导出钒氧化物被C、S1、Al还原的标准吉布斯自由能变化。
[0015]V2O5 (s)+C (s)=2 VO2 (s)+C0 (g)Δ G°=-49070-213.42T(I)
VO2 (s)+l/2C (s)=l/2 V203 (s)+1/2C0 (g) Δ G°=47650.25-79.433T (2)
V2O3 (s)+C (s)=2V0 (s)+C0 (g)Δ G°=239099.5-163.215T (3)
VO (s)+C (s)=V (s)+C0 (g)Δ G°=310300-165.81T(4)
由于V与碳有较大的亲和力，反应中生成的炽热金属钒会立即与碳反应生成VC、V2Co该反应的标准吉布斯自由能变化见为(5)、(6)式。
[0016]V (s)+C (s)=VC (s)Δ G°=-102100+9.58Τ(5)
2V (s)+C (s)=V2C (s)Δ G°=-146400+3.35T(6)
在较高温度下，以上反应的标准吉布斯自由能变化都为负，从热力学角度看都可以发生，但反应(5)、(6)需要吸收大量的热量，因此反应在精炼LF炉加热条件下进行，有利于上述反应发生。
[0017]V2O5 (s)+5/2Si (s)=2V (s)+5/2Si02 (s) Δ G°=-747710+47.855T(7)
VO2 (s) +Si (s) =V (s) +S12 (s)Δ G°=-198460+18.07T(8)
V2O3 (s)+3/2Si (s)=2V (s)+3/2Si02 (s) Δ G°=-154240+22.545T(9)
VO (s)+l/2Si (s)=V (s)+l/2Si02 (s) Δ G°=-27680+6.65T(10)
V2O5 (s)+10/3Al (s)=2V (s)+5/3 Al5O3 (s) Δ G°=-1280000+132.1T(11)
VO2 (s)+4/3Al (s)=V (s)+2/3A1503 (s) Δ G°=-410433+18.07T(12)
V2O3 (S)+2A1 (S)=2V (s)+Al5O3 (s)Δ G°=-472200+75.67T(13)
3V0 (s)+2Al (s)=3V (s)+Al5O3 (s)Δ G°=-401000+149.78T(14)
上述反应标准吉布斯自由能变化都为负，从热力学角度看都可以发生。根据金属热法冶炼钒铁合金的经验，上述反应的反应热达到一定值后，反应能自发进行，反应放热能达到使炉料熔化、反应并能达到使渣铁分离的程度。用硅还原钒的氧化物时，由于热量不足，反应进行得缓慢而且不完全，必须外加热源，比如电能。用铝还原钒的氧化物时，自身的放热就可以维持反应的进行。而且由于铝热反应发热量有余，还需在炉料中加入惰性物料，以降低炉料发热量，保证反应平稳进行。同时铝热反应进行速度快，反应时间短，难以控制。实际冶炼中，用硅铁作初还原，用铝作终还原剂。
[0018]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本方法转炉出钢时增大出钢渣量，利用精炼LF炉还原钢渣中钒的氧化物，渣中钒的氧化物降低至0.03%以下，钢水回收钒
0.008%?0.015%，回磷彡0.003%，利用钒对钢进行合金化，达到资源再利用的目的，能够满足冶炼工艺需要，取得了明显的效果。
【具体实施方式】
[0019]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0020]实施例1
冶炼SS400转炉出钢下渣厚度350mm，进入精炼LF炉后，加入石灰4kg/t钢，萤石1.2kg/1钢，添加还原齐Ij 1.8kg/1钢，还原剂为娃铁粉0.5kg/1钢，碳化娃0.5kg/1钢，销粉0.8kg/t钢；钢渣中Ca0/Si02S 5，减少回磷，同时利用LF炉电极补热12min，温度为1590°C，加热后调整氩气流量1200nL/min，时间3min，增加钢澄界面反应，促进还原反应。反应结束后检测渣中钒的氧化物为0.029%，钢水钒为0.010%，回磷0.002%。
[0021]实施例2
冶炼SS400转炉出钢下渣厚度400mm，进入精炼LF炉后，加入石灰4.5kg/t钢，萤石1.5kg/t钢，添加还原剂1.7kg/1钢，还原剂为碳化娃0.8kg/1钢，销粉0.9kg/1钢；钢澄中Ca0/Si02S 6，减少回磷，同时利用LF炉电极补热13min，温度为1620°C，加热后调整氩气流量1300nL/min，时间5min，增加钢澄界面反应，促进还原反应。反应结束后检测澄中I凡的氧化物为0.027%，钢水钒为0.012%，回磷0.003%。
[0022]实施例3
冶炼SS400转炉出钢下渣厚度450mm，进入精炼LF炉后，加入石灰5.0kg/t钢，萤石1.8kg/t钢，添加还原剂1.8kg/1钢，还原剂为碳化娃0.9kg/1钢，销粉0.9kg/1钢；钢澄中Ca0/Si02S 8，减少回磷，同时利用LF炉电极补热13min，温度为1600°C，加热后调整氩气流量1200nL/min，时间4min，增加钢澄界面反应，促进还原反应。反应结束后检测澄中I凡的氧化物为0.028%，钢水钒为0.014%，回磷0.003%。
[0023]实施例4
冶炼SS400转炉出钢下渣厚度200mm，进入精炼LF炉后，加入石灰3.0kg/t钢，萤石
1.0kg/t钢，添加还原剂硅铁粉lkg/t钢；钢渣中Ca0/Si02S 7，减少回磷，同时利用LF炉电极补热lOmin，温度为1595°C，加热后调整氩气流量1000nL/min，时间3min，增加钢渣界面反应，促进还原反应。反应结束后检测澄中银的氧化物为0.026%，钢水I凡为0.013%，回磷0.003%。
[0024]实施例5
冶炼SS400转炉出钢下渣厚度550mm，进入精炼LF炉后，加入石灰6.0kg/t钢，萤石
2.0kg/t钢，添加还原剂3kg/t钢，还原剂为娃铁粉lkg/t钢，碳化娃lkg/t钢，销粉lkg/t钢；钢渣中Ca0/Si02S8，减少回磷，同时利用LF炉电极补热15min，温度为1615°C，加热后调整氩气流量1500nL/min，时间5min，增加钢澄界面反应，促进还原反应。反应结束后检测渣中钒的氧化物为0.024%，钢水钒为0.015%，回磷0.002%。
【主权项】
1.一种钢渣中钒的利用方法，其特征在于，转炉出钢的钢渣进入精炼LF炉后，加入石灰、萤石，添加还原剂还原渣中的氧化钒；同时利用LF炉电极补热，加热后调整氩气流量增加钢澄界面反应，促进还原反应。
2.根据权利要求1所述的一种钢渣中钒的利用方法，其特征在于，所述还原剂为硅铁粉、碳化硅、铝粉中的任意一种或几种；还原剂添加量为硅铁粉0.5-1.0kg/t钢，碳化硅0.5-1.0kg/t 钢，铝粉 0.5-1.0kg/t 钢。
3.根据权利要求1所述的一种钢渣中钒的利用方法，其特征在于，转炉出钢时，钢渣厚度为 200-500mm。
4.根据权利要求1所述的一种钢渣中钒的利用方法，其特征在于，所述进入精炼LF炉后加入石灰3-6kg/t钢，萤石l_2kg/t钢，使钢渣中Ca0/Si02S 5_8，还原剂加入量0.5-3.0kg/t 钢。
5.根据权利要求1所述的一种钢渣中钒的利用方法，其特征在于，所述应利用LF炉电极加热补热，加热温度为1590-1620°C，加热时间为10-15min。
6.根据权利要求1所述的一种钢渣中钒的利用方法，其特征在于，所述加热后调整氩气流量 1000-1500nL/min，时间 3_5min。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种钢渣中钒的利用方法，其特征在于，所述钢澄量350mm，加入石灰4kg/t钢，萤石1.2kg/t钢，添加还原剂1.8kg/t钢，还原剂为娃铁粉0.5kg/t钢，碳化娃0.5kg/t钢，销粉0.8kg/t钢；钢澄中Ca0/Si02为5，电极补热12min，温度为1590°C，加热后氩气流量1200nL/min，时间3min。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的一种钢渣中钒的利用方法，其特征在于，所述钢澄量400mm，加入石灰4.5kg/t钢，萤石1.5kg/t钢，添加还原剂1.7kg/t钢，还原剂为碳化硅0.8kg/1钢，铝粉0.9kg/1钢；钢渣中Ca0/Si02^ 6，电极补热13min，温度为1620。。，加热后氩气流量1300nL/min，时间5min。
9.根据权利要求1-6任意一项所述的一种钢渣中钒的利用方法，其特征在于，所述钢澄量450mm，加入石灰5.0kg/t钢，萤石1.8kg/t钢，添加还原剂1.8kg/t钢，还原剂为碳化硅0.9kg/1钢，铝粉0.9kg/1钢；钢渣中Ca0/Si02^ 8，电极补热13min，温度为1600。。，加热后氩气流量1200nL/min，时间4min。
【专利摘要】本发明涉及一种钢渣中钒的利用方法，属于冶金技术领域。具体工艺为:转炉出钢的钢渣进入精炼LF炉后，加入石灰、萤石，添加还原剂还原渣中的氧化钒；同时利用LF炉电极补热，加热后调整氩气流量增加钢渣界面反应，促进还原反应。本方法转炉出钢时增大出钢渣量，利用精炼LF炉还原钢渣中钒的氧化物，渣中钒的氧化物降低至0.03%以下，钢水回收钒0.008%～0.015%，回磷≤0.003%，利用钒对钢进行合金化，达到资源再利用的目的，能够满足冶炼工艺需要，取得了明显的效果。
【IPC分类】C21C7-076, C21C5-28
【公开号】CN104611513
【申请号】CN201510054126
【发明人】魏跃军, 张俊粉, 李凤臣, 王琪, 陈超, 高玲玲
【申请人】河北钢铁股份有限公司承德分公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月3日