Способ получения феррованадия

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОВАНАДИЯ , включающий проплавление шихтовой смеси в электропечи, подачу в расплав восстановителя, скачивание бедного шлака, подачу в печь и проплавление смеси пятиокиси ванадия и извести, слив металла, отличающийс я тем, что, с целью повышения извлечения ванадия, сокращения расхода электроэнергии, увеличения произво дительности и улучшения качества феррованадия , после проплавления шихтовой смеси и образования жидкоподвижного расплава отключают печь и подают в шлаковую фазу в потоке газоносителя порошкообразный ферросилиций с интенсивностью 10-30 кг/мин в коли/честве 2-10% от массы шпака, при этом ;поддерживают концентрацию порошка .в газовой струе 2-10 кг/нм .

ССЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН зЮC22C3304

/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НСМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3385523/22-02 ,(22) 28.0f82 (46) 07.06.84. " Бюл. 9 21 (72) А.С.Шаповалов, Е.И.Оськин, Г.К.Тарабрин, В.Я.Лукин и В.Т.Комаров (71) Научно-производственное объеди- нение "Тулачермет" (53) 669.168(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 258348, кл. С 21 С 7/00, 1967

2. Крамаров А.Д., Соколов Н.Н.

Электрометаллургия стали и ферросйлавов. N. "Металлургия", 1976, с.524. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОВАНАДИЯ, включающий проплавление шихтовой смеси в электропечи, подачу в расплав восстановителя, скачивание бедного шлака, подачу в печь и проплавление смеси пятиокиси ванадия и извести, слив металла, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения извлечения ванадия, сокращения расхода электроэнергии, увеличения производительности и улучшения качества феррованадия, после проплавления шихтовой смеси и образования жидкоподвижного расплава отключают печь и подают в шлаковую фазу в потоке газоносителя порошкообразный ферросилиций с интенсивностью 10-30 кг/мин в коли;честве 2-10Х от массы шпака, при этом поддерживают концентрацию порошка в газовой струе 2-10 кг/нмэ .

109 = .97

Изобрететьне относиr(.B к обл -:;:., металлургии, B частности к произв0( ству ферросплавов.

Известен способ получения ферртзВаиаДИЯ СМЕШЕНИЕ 1 PBBI ЕН ГОП В1>Е: Е 111 путем восстановления скислоь напади>-. из расплава пятиокиси ванадия и извести твердым или жидким ферросиг1иЦИЕМ ° СПОСОб ПОЗВОЛЯ(.т ПОЛ :т«11ТЬ В>я" сокопроцентный феррованадий (50-60.":,: ) "" с низким содержанием углерода (0,05-0, 1О С) Г1 1.

Однако недостатками сносoiiB явля-. ются низкое извлечение ванадия (до

О

857), малая про11зводт.»1тсльность, повышенный расход технической пятиоки. си ванадия — продукта дорогого и де-. фицитногo. Способ исключает возможность рафинирования феррованация от марганца.

Наиболее близким по дос" .игаемому эффекту к предлагаемому является способ получения феррованадия, Вклю-чающий проплавление шихтовой смеси В электропечи, подачу в расплав В;<а«ccTDp Восстановителя алю1(иния, ска-чивание оедного шлака, подачу В печ:-. и проплавление смеси пятиокиси Вана"дия и извести для рафинирования -IF

ГЯЛЛЯ От КВ>С111ЗИЯ, ПОСЛЕ т.-.ОТ 0-. О:.;.

СттНВЯЮ1 11(» 1 а ПП а If«f1B»r 11С Гтоттт»З т>Ю» т

kfB следующPII пл»1вке L 2 „1.

Н!З r 0 C T B т К О М С П О С О: B я >З.П я Е Т (. я т«т p д — ленное восстановление ванадия из шпака поскольку р=.-..кция проис;- одит

В ОСНОВНОМ На ГРаНИЦЕ PB=-:e,-та МЕТЯП»Пшлак, т.е. 1» диффузионном режиме„ в

СВЯЗИ С -ЧЕМ ПРОДОЛЖИТЕЛ1П>ОСTB ЭТОГО процес=: 1 2-1,5 ч и неизбежно з».пе ;

К НЯУГЛЕРОжЯВЯН11Ю МЕ ГЯЛ,;та, ДЛЯ И, -" держания необходимой температурь ме-. талла (1760-1780 С) шлаки должны быть тугоплявкими. (соотношение

СЯ0/ S j 0 Не Мат(в(л 2), т, е BIIC01<0 т 3

Вестковистыми, Зто приводит к Вы(.а.<ОЙ кратности filJEBIчу расход :: электроэнергии.„ 11зносу футеровки по- 1 ЕPЕ 1Т30113ВОДИТЕJiьi OCТ".=-т 11Г>нтт>B:--»Е ": для Восстаногзле;1ия ВЯ11адия H- i>IJ>BI(u с>ЛЮМИ НИЯ ВВИЦУ НИЗКОЙ ЕГО <ттстто:>ЕМОС" т

it t (10-152) малоэффективно так 1<»B с приВодит к насыщению шлака глиноземом и снижению его температуры плавя-ння.

Поэто>1у необ::одимо дополнитель .-: г ри-СЯЖИВЯТЬ ИЗВЕСТЬ (ИтIЯт>Е ..IЕТЯЛЛ ЗЯСТЫ -

Я нет и восстановление вообще гр †кратится), для пропла13пения которой i»»J:-«Efi»t время и электроэнергия. Поэтому 1111ю-минии >>ля Восстав>>Вления вянядия из

Шлака . 0 КЕТ БЬ>т . з ИС110ЛЬЗОВЯ» В КВЯЙ т

11е Ограничетп-.ых 1<сли:1есз;,Bх, из pBc— чета не более 20 кг HB 1 т шп.-.ка) . Б т Ил-..т У т Ы»(ПРИ ЧИ .» ПР(-,,1, ЗВ ОДЦТЕ i>»

Но(т .: >тт»тття 11ИЗКЯ t,-> T В>1 t- (1 >

58» -го ф(зруовят:адия, -;: оря 1 и час, рас:<од электро=- нергии; -; 2 кятч/т огнеупоров т>50 кг/т феррованадия,. Из-B-t .;B ванадия и=- пятиокиси В фpt»вЂ”

РОЯ, 1>ЯДИИ 9 ... КРС f<Е ОГО., f«IBP> л - тт

В ..:.>((е плавки;,pB><> -.чес <и полное r ью -тЕ1>ЕХОт(И:- I! МЕ ГЯПЛ (т:ЯК tЗРОВЯ1-;ЯДИЯ С Нттэк;.т:Л С(>ДPPжаинт-т», 11арганца (От. -27) нg",кна .. ехническяя

i:Я I IIÎECÈCÜ В .:На»>ИЯ. ЧИСТЯЯ По: 1ЯОГЯН цу.. гтолучение- кoTcpGH связано " p„tp попнитель "=BOIH "-атратями и Влечет за

С О б Ой С Я Итж Е 1-. .И Е и 3 РЛ "Ч Е Н И Я В а На 111 i » H B

:.=-:.".дии -.I;äpoìåTBJI;;Jrp ии 1а 2-3_#_ i He

Ма»1ОВаж.<ЫМ ЯВПЯЕтСЯ И тст фаКт, ЧтО для Обеспечения извлечения ва11 1дия

>та уровне тЭ5Е избыточную конце;.тряцию

1.ремния в полупродук рр вынуждены поддерживать на уровне 10-157., -(то затрудняет г::acJiåäóþffiåB рафинирование

=ПЛЯВа От КРЕМНИЯ И НЕ Г(ОЗВС>ЛЯЕТ ПО>.ттттн»> ТЬ f OTQti f »tt Пт»СД т К Т (С P> (Э»тт, j Нт.твм

<Р Е1.111Г1 т1 1.1 Н(-.." ,:т>опт f:.З(,"-т,т.. -IH - —,,-,; »Ш1»:=т»:т,p 1., в"->ПЕЧŠ—.,: ВаНЯПИЯ. СОКОа->П вЂ” Í..òp -=">Скода диTельiтости и улучшение качpcòBЯ (J>е1» рованадия.

ЦЕЛт- ЦО -::ИГаЕтСЯ ТЕЬ1., "1О СОГЛЯСт О с,,особу получен11Я феррованадия „, =:-.<«IDтятптцеf" ó про>-тт л т>л>ение 1111х т OBCA смет» B электропечи, подачу В, расплав BoccтаПОВК>ТЕЛЯ, С -(ЯЧИВЯН-,1Е О ЦНОГО 1(З1ака, под=чу з гь< =, и проплавление с:,еси пятиокиси ванадия и известит слив

МЕТЯЛЛа, ПОСЛЕ ПРСП:;:-..З»1ЕНИЯ ШиктОВОй т. .мет и и Обре 30вянkiя кздi<ОIIОдв!БкноГО

Р а С Гтл Я 13 а 0 T 1(Л 10 » B Ir>T П Е Ч Ь i ПОДЯЮТ В

:и1(тк03ó:(> фазу в поток га301tосителя порошкообразный tt-eppocHлиций с интенсивностьк 10-30 кг/мин >:- ".олит;е(гве 2-10/, От,IBccü. зпттака., при

ЭТОМ !10»EÄBPÆI»iBЯЮТ КОН »ЕНТРЯЦ1»»10 ПОPOI!I ка В "!B BOBok! струе 2--10 <1 /1- мз „

Б качестве кремнисто-О >з-.,сстянови..еля. Используют крем:.:Ic; "атериалы (ЗОДЕря><атт»1Е>.т т<рЕМНИЯ НЕ М ktpp

» УЪ т>0 вес, 7> тцтеимУществ.;.;но феРРосилиций мар::1, фС-75 фрахт>ьчи (— 2 мм .

По ач:-.> Порошкообразного ф:ppocHЛИЦИЯ B ЗOН»У РCBКПИ . ПОЗВОЛЯЕiT ПРОBЕС(:

".. И тлОСС «аi;(»1 ЛЕ11ИЕ» ВЯНЯДИЯ »РИ ЧЫКЛ1тт.f0Н .ЬГ(ЗЛЕКТРОДЯХ За C -IBT тЕГ(Ла ЭКЗОванадия и в расплава при сохранении марганца в шлаковой фазе, что позволяет снизить концентрацию марганца в феррованадии и поднять сквозное извлечение ванадия из копвертерного шлака в феррованадий за счет использо вания в шихте рядовой технической пятиокиси ванадия (3-47 МпО),а также частичной замены пятиокиси ванадия конвертерным ванадиевым шлаком (687. MnO). Наряду с этим повышается извлечение ванадия и на стадии электрометаллургии.

Количество порошкообразного ферросилиция, вводимое в объем шлака в пределах 2-10% от веса шлака, найдено

3 10962 термических реакций в течение 5-10 мин (т.е. реакция протекает в кинематическом режиме) минуя длительную выдержку металла и шпака. При этих условиях металл не нуждается в дополнительном подогреве, а значит отпадает необходимость наведения тугоплавких, высокоизвестковистых шлаков в период доводки. Т.е. количество извести можно рассчитывать таким образом, 1О чтобы соотношение СаО/SiO, в шлаке было 2-2,2 только по расплавлении шихты, с тем, чтобы получить необходимую температуру металла (17601780 С) и шлака (1840-1900 С), дальнейшее ведение процесса происходит уже без добавки извести. В связи с этим имеет место экономия электроэнергии в результате сокращения времени контакта электрод — ванна и 20 снижение кратности шлака. Кроме того, резко поднимается производительность процесса, так как исключаются продолжительные выдержки металла и шлака, подогрев металла и дополнительное проплавление извести в конце каждой стадии восстановления.

Проведение процесса при выключенных электродах, замена алюминия ферросилицием, перенос зоны реакции в объем шлака и сокращение длительности плавки позволяют значительно облегчить условия работы огнеупоров и повысить срок службы футеровки.

Образующаяся при восстановлении

35 ванадия кремнекислота понижает основность шлака и связывает закись марганца в прочные силикаты, что препятствует переходу марганца в металл.

Таким образом, одной из особенностей 40 предложенного способа является возможность селективного восстановления

97 опытным путем и является оптимальным.

При меньшем его количестве ванадий полностью не восстанавливается и для окончательного завершения процесса требуется дополнительная выдержка, а следовательно, и дополнительное проплавление извести, что приводит к указанным недостаткам. При количестве вводимого ферросилиция, превышающем

107 от веса шлака, образуется излиш— нее количество кремнекислоты, понижающей активность низших окислов ванадия и замедляющей восстановление, в результате чего металл требует дополнительного подогрева, а значит и проплавления извести, что сводит на нет преимущества способа.

При интенсивности подачи менее

10 кг/мин и концентрации порошка в струе менее 2 кг/нм скорость процесса невелика, поскольку ферросилиций успевает прореагировать с расплавом в ограниченном объеме. При увеличение подачи более 30 кг/мин и концентрации в газовой струе более fO кг/нм возможно спекание части ферросилиция, всплытие на поверхность расплава и окисление за счет кислорода воздуха, т.е. увеличатся потери восстановителя.

В качестве газоносителя используют восстановительный, нейтральный или слабоокислительный газ, предпочтительнее воздух, так как содержащийся в нем кислород частично используется на прямое сжигание кремния ферросилиция в объеме шлака и улучшает тем самым тепловые условия процесса.

Количество кремния, сгораемое за счет кислорода воздуха, сравнительно невелико и не превышает 37.

Пример 1. В дуговой сталеплавильной электропечи ДС-6Н проплавляют смесь, содержащую 1400 кг металлоотсева (магнитная составляющая конвертерного ванадиевого шлака), 460 кг технической пятиокиси ванадия (Ч, 0

93,7Х; ИпО 3,97), 1660 кг извести и

490 кг дробленого ферросилиция (ФС-75) при силе тока 6000 А и напря— женин 250 В, после полного расплавления шихты и достижения температуры о металла 1780 С выключают дуги и подают в объем шлака посредством фурмы, заглубляя последнюю в шлак на 1015 см, в потоке воздуха порошкообраз.— ный ферросилиций ФС-75 при концентрации порошка 2 кг/нм- воздуха в количестве 60 кг (27 от веса шпака). Про, дув11у Ведут B T з--1е-.;-. з б 1:л .. :.. -:е

1 го скачивают ш ак„ ;:цep;„я:-: —.:„е ко opob О 06/,, d н с зеркя1" О .;,:, л

ПРИСЯЖИВЯЮТ СМЕСЬ. ;:ОДLP/ÊclIIIУ1, пятиокиси Ванадия ° 1820 KI Бзв»

240 кг дробленого ферросил 1i;=::= рую проплавляют при силе тока 600

Б напряжении 250 В„ зате, В!;.,-;люча...: дуги и подают В Объем алака и

11бразныи lg)eppQI Б1 Яц11й В колич кг (Z, от ВВ1 я шля1/а 1 б мин, после чего -с:1ячала (О g 05/o V Од) и пол /Броду к ., Оодев е =

38 27 чГ о 09жс а 752 ь

7,2Е Sx рафинируют смесью, содержа щей 900 кг пятиокиси ванадия Б 840 1/г извести. В результате получают

2503 кг феррованадия, содержащего

46,3/c-Ч,- 0, 37С О, 787 1 1Г., 0,5Х

Длительность плавки 3,31 ч. П-"." == дительность печи 920 кг 38Е-го " ;-.р ровянадия на горячий час. Рас:;од электроэнергии 1160 кВт ч на тонн „ :

38i -го феррованадия. Извлечение Ванадия из пятиокиси ванадия В ферро" ванадий f,, 99 8/. Бз конвертерно1-о шлака в феррованадий К 78,87.

Пример 2. В электропечи про-плавляют смесь, содержгщук1 1400 кг металлоотсева, 460 кг пятиокиси .-.:-—надия, 1380 кг извести I: 4"10 кг дроблено о1 ферросилиция, после ра;П1лявления шихты Б дОстижения теьже" ратурь1 металла } 780 С, выкл1о=.-.:-IGT дл. ::- -, и пода1от В объем шлак-. В потокЕ :Оз-духа порошкообразный ферросилиций при концентрации порошка 4 кг/-... :. =воздуха в количестве 140 кг (6% ст веса шлака). Продувку Ведут 7 -1::., после чего скачивают шлак (Ч, 0 0,05,.), а ня зеркало металла присаживают смесь,. содержащую

i 180 кг пятиокиси в= íà- äè,ÿ,, f530 извести Б 160 кг дробленого ферро,и

1 лицин, после проплавления которой выключают дуги и подают в объем шла ка порошкообразный ферросилиций в количестве 140 кг в течение 7 м1111... затем скачивают шлак, а полупродукт1

CI содержащий 38,4ЖЧ; 0109XC, .0,283 Ип,, 7,6/. Sx, рафинируют смесью, содержа--; щей 900 кг пятиокиси ванация и

840 кг изве.ти В Оезульт 1те- пол ;:-га-1. i т eл 1 .:.. . ь 31 = =. к —, - 11:/ " e ь ° лектро,«неву ии 1 1 10 . Н:;.;,, а ./О ну зй го феотзовяняпи./l, 11:- .В =- — ение:=.я ! з ф;: В.—:, анап iт 11 8

;1

;=тяллоо «ева,. 600 кг :.с"-:В::I ерb .

1

270 кг пя иок1.-си ванадия, 5. 0 к1 Бз

В. 1--, . :=: !-: 300:, ° г,робленогe „, -:р,-.,, — 1Б11ия. IIo ".Бе 1 яспляв.. eния 1!Д1: .. TI I Б цос .:;е1П я теыперату1.:ы мета. (ла /80 1 „- Вы погоке 11оздух=-.:Орошкосбоазньгй фер росилиций пр11 концентряци11 порошка

У б кг7нм Воздухе. В количес1ве 300 кг (10/. оТ вес" шла.ка) = Продувку Вед, т

В Teчение i О I iiiI-, .. /Осле с хаgFIIBe "„. шлак (Ч„О, О. 05l/,) . .Я на зеркаго leTB;) ля присяжива1от смеcb содер/кящую .180 кг пятиокиси Ванадня. t> 0 кг

Извести Б О кг дробленого ферросилиЦБЯ.; 1ОСЛЕ 1!РОПЛ ЯВГ1 НБЯ КОТО110Б ВЫ ключаю-:.,-„ : —..:: —: — подают B Объе11 .зла:-..B

IIopo1 ".Ооб;F-l=-: вЂ”â€”. .1й meppoeèëFIIIFIê В ХО11 .

-:естве 240 кг,10Е От веee шлака) B течениe 8 мин,,затем скачивают шлак

,О 04,/ Ч С б/ / а пол11продуKT, содержа .

0>06 "1у 26 1-119

7,,-3% SI, рафинируют смесь1о, содержа-. щей 900 кг пятиокиси Ванадия Б 840 к

-;. .- вести. В:оезульгате получаю-;

Йеррованадия, содев..;;Яшеl. / ;.6, 2!

0 р 08ХС 0 .. / 1/с, Лп:-: 0 -. 5.4, 3 1, ПГ1и 1 ель - ность плавя-I ., !, -I, BTpoизводительность печи 963 Kl 387.-го феррованад 1

-Ia горячий чя,",. ряс Од:-:Ieктроэиерг -п I . 38 квт. х-: на Тоны- 38/-го феррованаИзвлечение BBÁß :. я HB пя ".Окиси

К1-,-НВЕОТЕРНОСО ШЛЯК = . PO;3 IНЯЦБй !

9., 8Е.

Результаты приме зов сведены В

Ябл11цу Дчя cpa i -1Б/т Г1О71вецены 1 Я

/ie данные, хярактеризу1ощие известный .способ, 1096297

КоличестПример

Состав полученного феррованадия,вес.7

Длительность плавки, ч

Производительность

Расход элекКоэффициент извлечения ванадия,7 во ферроси- лиция, поданного в троэнергии кВт/т

Si печи, кг/ч вид,е порошка, Е от веса шлака

46,3 0,11 0,78 0,5 3,31 920 1160 99,8 78,8

46,5 0,09 0,29 0,6 3,11 980 1130 99,7 78,7

46,2 0,08 0,31 0,5 3,17 963 1138 99,7 79,8

Прото46,0 0,47 3,55 1,6 5,01 610 1342 95,0

75,1 тип

Составитель О.Веретенников

Редактор О.Колесникова ТехредЛ.14артяшова Корректор О.Билак

Заказ 3748/19 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москвар R-35у Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

Анализ полученных результатов показывает, что предложенный способ получения феррованадия позволяет повысить производительность печи на

50-60Х, сократить расход электроэнергии на 13-16Х, получать продукт чистый по примесям: углероду, марганцу и кремнию и поднять извлечение ванадия как путем более полного восстановления ванадия из шлаков, так и 4р использования в шихте неочищенной технической пятиокиси ванадия, а также металлоотсева и конвертерного ванадиевого шлака.

Зкономический эффект от использования изобретения заключается в повышении извлечения ванадия, сокращении расхода электроэнергии, увеличении производительности процесса, улучшения качества феррованадия и утилизации марганца. Экономический эффект только за счет улучшения качества феррованадия составит 500 р за тонну.