Способ получения ванадиевых сплавов

 

Изобретение относится к производству ферросплавов, в частности к получению феррованадия. Целью изобретения является повышение степени извлечения ванадия в сплав. Способ заключается в загрузке в конвертер восстановителей для селективного восстановления железа в количестве, обеспечивающем получение в обогащенном окислами ванадия расплаве 7,6-15% окислов железа, а известь вводят в конвертер и ковш для получения основности сливного шлака 0,9-1,6. Кроме того, после загрузки в конвертер восстановителей для селективного восстановления железа в расплав присаживают углеродосодержащие материалы из расчета 1-8% углерода от массы восстановленного железа. Предлагаемый способ обеспечивает оптимальные показатели процесса с высокой производительностью и низкими потерями ванадия. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

09) (1И щ)g С 2 С 33/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ва окислами ванадия и получения затем из этого расплава ванадиевого сплава с относительно высоким содержанием ванадия (20-28X) при остаточном содержании окислов железа в р аспла в е 7, 6-1 57 значительно снижает потери ванадия с восстановленным железом (-0,3Х) . В то же время основность конечного шлака в виде отношения окислов кальция и магния к кремнезему в пределах 0,9-1,6 способствует сохранению достаточной жидкоподвижности шлака, удовлетворительной отделяемости его от сплава и весьма полному восстановлению ванадия иэ шлака. Существенное влияние на качество ванадиевого сплава (содержание ваГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4485246/23-02 (22) 19.07.88 (46) 07.12.90. Бюл. К - 45 (71) Научно-производственное объеди нение "Тулачермет" (72) A.Ã.Çóáàðåâ, В.П.Саванин, В.И.Малинин, Е.М.Рабинович, В.И.Лысенко и Ю.А.Пронин (53) 669 ° 168 (088.8) (56) Патент США У 3579328, кл, 75-133, 11.03.71.

Авторское свидетельство .СССР

Р 881143, кл, С 22 С 33/04, 03,04.88 ° (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВАНАДИЕВЫХ

CIIJIAB0B (57) Изобретение относится к производству ферросплавов, в час.тности к получению феррованадия. Целью изобретения является повышение стенеИзобретение относится к производству ферросплавов, в частности к получению феррованадия.

Целью изобретения является повышение степени извлечения ванадия в сплав..

В сп ос об е п олуч е ния ва нади евых сплавов, включающем проплавление ванадийсодержащих неметаллических материалов и извести, проводят селектинное восстановление части железа из .расплава, разделение металла и обогащенного окислами ванадия расплава, восстановление ванадия, железа, марганца и других компонентов иэ обогащенного расплава.

Селективное восстановление железа иэ окислов с целью обогащения распла2 ни извлечения ванадия в сплав. Способ заключается в загрузке в конвертер восстановителей для селективного восстановления железа в количестве, обеспечивающем получение в обогащенном окислами ванадия расплаве 7,615 окислов железа, а известь вводят в конвертер и ковш для получения основности сливного шлака 0,9-1,6. Кроме того, после загрузки в конвертер восстановителей для селективного восстановления железа в расплав присаживают углеродосодержащне материалы из расчета 1-8 углерода от массы восстановленного железа. Предлагаемьп» способ обеспечивает оптимальные показатели процесса с высокой производительностью и низкими потерями ганадия. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

161! 969 надия в этом сплаве) оказывает полно, та отделения селективно восстанов( ленного железа От обогащенного рас плава. Чем больше этого железа останется в обогащенном шлаковом расплаве, тем ниже содержание ванадия в конечном сплаве. Известно, что селективно восстановленное железо одержит следы кремния (й 0,05 ) и углерода («с,03 .), В этом железе высо«О, !

0, кое содержание кислорода ($ 0,1 ). Такой металл, как известно, имеет ! низкое межфазное натяжение со плаковой фазой и весьма плохо отделяется от плака. Для повышения межфазного натяжения между метачлической и шлаковой фазами предлагается после присадки восстановителей (FeSi А1) для селективного восстановления железа перед выпуском в ковш расплава присажива ь в конвертер углеродсодержащий компонент (уголь, коксик, брикеты сажи и т,д.) в количестве t 0-8% углерода от массы восстановленного железа. Углерод этого компонента понижает содержание кислорода и железа, при этом восстановленное железо имеет содержание углерода 0,2-1,0, что обеспечивает увеличение межфазного натяжения и соответственно достаточно полное отделение металла от обогащенного окислами ванадия шлакового расплава.

При содержании окислов железа в 35, обогащенном окислаьи ванадия расплаве менее 7,6 имеет место восстановление ванадия совместно с железом, что ведет к дополнительным потерям ванадия, Если в обогащенном окислами ванадия 40 расплаве остаточное содержание окислов железа более 15 ., в готовом сплаве получают относительно низкое содержание ванадия (20 ), Использование такого сплава для легирования 45 сталей не достаточно рационально, так как для его растворения в жидком металле необходимо металл перегревать в сталеплавильном агрегате, что приводит к дополнительным энергозатратам, сокращению службы огнеупоров, снижении качества металла.

Основность конечного (сливного) шлака оказывает существенное влияние на полноту восстановления ванадия иэ шлакового расплава при окончательном получении сплава. Так при основности шлака (. ) а 0,9

СаО + МВО

810 в расплаве будет много несвязанной

B силикаты кальция кремнекислоты, которая образует с окислами ванадия трудновосстановимые соединения, Это затрудняет восстановление окислов ванадия из шлакового расплава и таким образом увеличиваются потери ванадия со сливными шлаками. Высокая основность конечного шлака

CaO + MgO (. -) > 1,6 затрудняет ведение и процесса. Так при высоком содержании

СаО в шпаковом расплаве в период селективного восстановления железа. совместно с железом восстанавливается и ванадий, что нежелательно (увеличиваются потери ванадия) . Кроме того, конечный шлак с высоким содержанием

СаО в сумме с MgO будет недостаточно жидкоподвижным, что в значительной степени затрудняет отделение сплава от плака (большое количество корольков металла остается в плаке) °

Выбранные граничные содержания присаживаемого колич ества угл ер одсодержащего компонента 1-8,0 от веса восстановленного железа обеспечивают оптимальное проведение процесса.

Так, если присаживать менее 1 угле- рода. от количества полученного железа, при содержании окислов железа в обогащенном окислами ванадия расплаве ближе к верхнему пределу (12-15 ), значительное количество углерода расходуется на восстановле ние окислов железа, а восстановленное железо остается с высоким содержанием кислорода, имеет низкое межфазное натяжение и соответственно плохо отделяется от шлака. Если присадить в шлаковый расплав углеродосодержащий компонент в количествах, обеспечивающих содержание углерода более B от массы восстановленного железа, зто приведет к снижению окислов железа в обогащенном окислами ванадия шлаковом расплаве и соответственно восстановлению вместе с железом части ванадия, а также к повышению содержания углерода и серы сплаве выше допустимых пределов.

Пример 1. В конвертер с газокислородным и нейтрально-газовым дутьем (емкость 7,6 м ) загружают 3 т ванадиевого шлака и 1,2 т извести. Химический состав основных компонентов шлака, %: V O 18 1

Fe (общ.) 29,5; SiOg 17,0. Кроме этого, в ванадиевом шлаке 10 ме5 161 талла (корольки железа, запутавшегося в этом шлаке) . Расплавление загруженной в конвертер шихты производится подачей через донные фурмы кислорода 25 м /мин и природного газа

10 м /мин.. Шихта полностью расплавляется через 40-50 мин. Химический состав расплава, %: V 05 11,6, Fe (общ,) 23,9. При темйературе шлакового расплава 1400 С в конвертер присаживают 350 кг FeSi 75% и 130 кг

А1 При этом через донные фурмы подают нейтральный газ 12 м /мин и при родный газ 3,5 м /мин. Расплав перемешивают н течение 7 мин с учетом времени присадки восстановителей и сливают в ковш с донным шиберным затвором. Перед сливом в конвертер загружают 35 кг угля АШ. В ковше расплав выдерживают 8 мин, происходит разделение плака, обогащенного окислами ванадия и восстановленного металла, через донный шиберный затвор металл сливают в емкость, а шлак переливают в другой ковш или оставляют в этом же ковше, если его емкость позволяет проводить в нем второй восстановительный период с получением сплава ванадия, Химический состав селективно восстановленного железа,%:

С 0 2, Si О 03, Ип 0 02, V 0 3, Cr 0,02, железо остальное. Количество восстановленного железа 950 кг.

Химический состав обогащенного окислами ванадия шлакового расплава, %:

V 05 12 5 ГеО 8,2. Ковш с шлаковым расплавом после отделения железа устанавливают на стенд с продувочной фурмой. На шлаковый расплав загружают восстановители — 600 кг F".Si (75%) и 250 кг алюминия плавленного. фракцией до 25 мм и расплав перемешивают нейтральным газом, который подают через погружную фурму, Дня сохранения оптимальной температуры расплава (1600-16500С) н когш присажинают ,кусковую известь или известняк в количестве 120 кг. Перемешивание продолжают 12 мин. После этого делают выдержку в ковше для полного разделения плака и сплава (8 мин) . Шлак и металл поочередно сливают в емкости.

При этом получают 1175 кг сплава химического состава, % С 0,15, ж 6,8; S 0,02 P 0,035; V 26,4;

Cr 0,06, Si 12,2, Fe остальное. Слив9 ной шпак содержит, %: Ч О 0,65, FeO 0,4; СаО 32,0, SiO< 35,0; Mg0

2,4, А190 23,0; TiOg, 6,1, Cr<0 2,2.

1969 6

55

Основность сливного плака (СаО + И80) = 1, SiO

В таблице представлены результаты испытаний способа.

15

Основность сливного шпака (сао М80) О 98.

Я О

Пример 2. В конвертер с донным газокислородным и нейтрально газовым дутьем емкостью 7,6 м загружают 3,5 т ванадиевого шпака, содержащего, %: Ч Оз 18,5; Fe (общ.)

32,0, SiO< 16,5; МпО 9,0; Са0 3,5, 3,5. В составе плака металлическая часть составляет 10,5% от общей мас сы плака, в составе шихты также

1,7 т извести. Распланляют шихту в конвертере за счет подачи на донные горелки 23 мэ/мин кислорода и

8,5 мз /мин природного газа ° Продолжительность ра плавления 50 мин.

В расплав с температурой 1450 С присаживают РеБ 550 кг (75%),и перемешивают компрессорным воздухом с расходом 10 м8/мин в течение

8 мин и затем сливают в ковш с донным шиберным затвором. Перед сливом в конвертер загружают 70 кг угля A|J

В ковше расплав выдерживают 6 мин, через шиберное отверстие металл ньливают в емкость, а обогащенный шлак в ковше устанавливают на стенд с продувочным устройством. Количество восстановленного железа 920 кг. Химический состав селективно восстановлепного металла, %: С 0,60; Si 0,02;

Мп 0,О3; S 0,033, P 0,042, V 0,29;

Cr 0,02, железо остальное. Обогащенный шлак содержит, %. V@Oy 1 1, 7;

FeO 13,9.

Нейтральным газом перемешивают расплав, загружают н ковш 700 кг

FeSi (75%) и 250 кг плавленного алюминия. Продолжительность перемешивания 10 мин, затем в течение 8 мин расплав выдерживают в ковше для полного разделения сплава и плака и разливают в различные емкости.

Получают 1580 кг сплава состана,%:

С 0,45; Мп 7,1, Si 14,5; S 0,015;

P 0,04; V 21,8, Сг 0,4; Ti 0,5, железо остальное, Сливной шпак имеет химический состав, %: СаО 46; SiOg 36,6; НпО 2,1, FeO 0,33, V 0,25, 1@0 7,4,. А . О 9,1.

16119б9

Фор мула из обр етения

1. Способ получения ванадиевых сплавов, включа10щий проплавление ванадийсодержащих неметаллических материалов и извести, селективное восстановление части железа из расплава, разделение металла и обогащенного окислами ванадия расплава, восстановление ванадия, железа, марганца и других компонентов из обогащенного расплава, о т л а ч а ю.ш и и с я тем, что, с целью повышения степени извлечения, ванадия в сплав, восстановителя для селективного восстановГраничные условия способом

Консистенция конечного шлака

Потери начадив

Примечание

«честно углеода, Я

Содер каниe напади в спла ве, Ж еэе э сплаве в вос« в костанов- нечна ак ленном железе

5,0 значительные потери ванадия в восстановленным железом в виде со сливными пкчакаьак

0,1О о,ог

24„6

3,0

Иидкоподвижный

0,65 Минимальные потери ванадпя.

Оптимальное содержание ванадия в сплаве

020 015 То же 0,3

Оe . О45

0,29 0,25 Потери ванадия минимальные

21,8

Содержание ванадия в сплаве ближе к нижпему пределу (го,ог>

Повькпеипе потерь ванадия с восстановленным железом

Потери сллава во сливнкапк шлаками в виде корольков

7-10Х от веса планки

0,65

2,5

0,85

Недостаточно э;идкопо д виж ный

Содержание окислов железа после сепективного носстанонления железа Pe0 18а

Основность спинного ээкака

1к9

Ca0 + ИНО

100 кг угля АШ при весе восстановленного железа 840 кг

Составитель Л. Янковская

Техред П. Сердюкова Корректор H. Ревская

Редактор Н. Гунько

Заказ 3814 Тираж 48б Иодписаное

13НККПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Б-35, Раушская наб., д. 4/5 о

Производственно-издательский комбинат "Патент . г.ужгород, ул. 1агарина,101

Содержание окислов железа после селективного восстановления железа Fe0 6,62 .С О+ Н80

Оснонность . * = О;7 сливSi0 ного виана

8 кг угля АИ при весе восстановленного железа 1200 кг

Содержание окислов железа после селектиниого восстановления же,леза РеО "- 8,2 Основность сливного шлака — — - - 0,98

8хО

35 кг угля АШ при весе восстановленного железа 950 кг.

Содержание окислов железа после селективного восстановления железа Рео 13,9Х

Осионность сливного шпака

00 + Н80

Si0.

70 кг угля АН при весе восстановленного железа 920 кг ления железа загружают в конвертер в количестве, обеспечивающем получение в обогащенном окислами ванадия расплаве 7,6-15,0Х окислов железа, а известь вводят в конвертер и ковш для получения основности сливного плака 0,9"1,б.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю1О шийся тем, что после загрузки в конвертер восстановителей для селективного восстановления железа в расплав присаживают углеродсодержащие материалы из расчета 1,0-8,07 углерода от массы восстановленного железа. !