Способ получения обогащенного ванадиевого шлака

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам обогащения шлака для получения ванадийсодержащих ферросплавов. Цель изобретения - повышение степени обогащения шлака. Способ включает ввод в печь и совместное расплавление смеси из материала, содержащего оксид ванадия, флюсующие добавки и углеродистый восстановитель, вводимый в количестве, обеспечивающем содержание углерода в попутном металле 0,3 - 1,2%, расплавление смеси, перемешивание, нагрев расплава и последующее отделение попутного металла от обогащенного шлака, причем после расплавления шихтовых материалов в печь дополнительно вводят металлическую ванадийсодержащую добавку в количестве, обеспечивающем содержание ванадия в попутном металле 2,5 - 4,5%, а расплав перед отделением попутного металла от обогащенного шлака нагревают до 1610 - 1660°С. Способ обеспечивает возможность увеличения содержания ванадия в сплаве в 1,25 раза и степени обогащения шлака в 1,7 раза. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам обогащения шлака для получения ванадийсодержащих ферросплавов. Известен способ получения обогащенного ванадиевого шлака, включающий совместное проплавление ванадийсодержащего металлоотсева, флюсующей добавки и коксика, продувку расплава восстановительным газом и отделение попутного металла от обогащенного шлака. Основные недостатки этого способа получения обогащенного ванадиевого шлака заключаются в следующем: недостаточно высокий выход обогащенного шлака, составляющий около 90% продувка ванны восстановительным газом приводит к снижению содержания оксида ванадия в обогащенном шлаке; способ практически не сопровождается снижением содержания оксидов марганца и хрома в обогащенном шлаке. Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения обогащенного ванадиевого шлака в плавильном агрегате, включающий ввод и совместное расплавление смеси ванадийсодержащего металлоотсева, флюсующей добавки и измельченного чугуна, который вводят в количестве, обеспечивающем содержание углерода в попутном металле 0,3-1,2% нагрев попутного металла до температуры 1550-1600^оС, продувку попутного металла кислородом с интенсивностью 0,4-1,2 нм³/т ^.мин в течение 1-4 мин и отделение попутного металла от обогащенного шлака. Основные недостатки известного способа получения обогащенного ванадиевого шлака заключаются в следующем. Температурный уровень процесса 1550-1600^оС является недостаточным для обеспечения более глубокой степени извлечения железа, марганца и хрома из обогащенного ванадиевого шлака. Повышение температурного уровня процесса до более 1600^оС в известном способе неизбежно приводит к увеличению степени восстановления ванадия из шлака и снижению его концентрации в обогащенном шлаке. Результатом этого является уменьшение суммарного показателя обогащения. Продувка попутного металла кислородом сопровождается увеличением содержания оксидов железа, марганца и хрома в шлаке, что также уменьшает суммарный показатель обогащения. Суммарный показатель обогащения Y₂O₅:FeO + MnO + Cr₂O₃ находится на уровне 1,4. Использование такого шлака затрудняет возможность получения ванадиевых сплавов с более низким содержанием сопутствующих элементов. Целью изобретения является повышение степени обогащения шлака. Способ включает ввод в печь и совместное расплавление смеси из материала, содержащего оксид ванадия, флюсующие добавки и углеродистый восстановитель, вводимый в количестве, обеспечивающем содержание углерода в попутном металле 0,3-1,2% расплавление смеси, перемешивание, нагрев расплава и последующее отделение попутного металла от обогащенного шлака, после расплавления смеси шихтовых материалов в печь дополнительно вводят металлическую ванадийсодержащую добавку в количестве, обеспечивающем содержание ванадия в попутном металле 2,5-4,5% а расплав перед отделением попутного металла от обогащенного шлака нагревают до температуры 1610-1660^оС. В отличие от известного способа, в котором производят окисление ванадия попутного металла кислородом, в предлагаемом способе осуществляют противоположный технологический прием легирования попутного металла ванадием до уровня 2,5-4,5% Таким образом, предложенные технические решения обладают новизной. Известен способ получения ванадиевых сплавов, включающий три стадии, на первой из которых производят селективное восстановление железа из конвертерного ванадиевого шлака достижением отношения ванадия к железу в нем в пределах 0,5-0,3, а после отделения попутного металла проводят вторую стадию, на которой обогащенный шлак обрабатывают ферросилицием и феррованадием, полученным на третьей стадии процесса путем рафинирования металла второй стадии от кремния. В предлагаемом способе в отличие от известного ванадийсодержащую добавку, например феррованадий, вводят в попутный металл, находящийся под обогащаемым ванадиевым шлаком, для обеспечения равновесного с ванадиевым шлаком содержания ванадия в попутном металле, а не в обогащенный шлаковый расплав, отделенный от попутного металла. В известном способе одновременно с феррованадием в шлаковый расплав вводят ферросилиций для восстановления ванадия и перевода его в сплав. Феррованадий в известном способе является своеобразной металлической подложкой основой будущего сплава. Отличительные существенные признаки предлагаемого способа обеспечивают достижение нового положительного эффекта, а именно получения обогащенного шлака со значительно более высоким отношением Y:Fe (до 6). Изложенное позволяет считать, что предложенное технической решение соответствует критерию "существенные отличия". Основными технологическими параметрами способа получения обогащенного ванадиевого шлака являются концентрационный (по содержанию ванадия в попутном металле после расплавления смеси шихтовых материалов) и температурный (к моменту отделения попутного металла от обогащенного шлака) уровни процесса. Эти два параметра являются взаимосвязанными величинами: чем выше температура, тем полнее протекают реакции восстановления железа, марганца и хрома из ванадиевого шлака. Однако в этих условиях концентрация ванадия в попутном металле должна быть более высокой, чтобы предотвратить переход ванадия из шлака в попутный металл, и наоборот. Конкретный пример осуществления способа. Оптимальные значения предлагаемых параметров определены экспериментально. Во всех опытах использовали одинаковые исходные шихтовые материалы. В качестве материала, содержащего оксид ванадия, использовали конвертерный ванадийсодержащий шлак (20% Y₂O₅35% Fe_общ. 1,7% СаО, 17,2% О₂, 10,3% MnO, 2,5% MgO, 3,6% Cr₂O₃, 7,0% TiO₂, 2,7% Al₂O₃). В качестве углеродистого восстановителя использовали бой графитированных электродов, которые вводили в количестве, обеспечивающем содержание углерода в попутном металле в пределах 0,3-1,2% В качестве флюсующей добавки использовали свежеобожженную известь (85% СаО), которую вводили в количестве, обеспечивающем основность шлакового расплава после расплавления шихтовых материалов на уровне 2,5. Для получения сопоставимых результатов были проведены опыты по известному способу без дополнительного ввода ванадия в попутный металл. Попутный металл продували кислородом при температуре металла 1550-1600^оС. Основные показатели процесса обогащения конвертерного ванадиевого шлака при граничных и запредельных значениях заявленных параметров приведены в таблице. Из приведенных в таблице данных видно, что значения предлагаемых параметров (содержание ванадия в попутном металле после расплавления смеси шихтовых материалов, достигаемое за счет ввода металлической ванадийсодержащей добавки уровня 2,5-4,5% и повышение температуры состава к моменту разделения шлаковой и металлической фаз до температуры 1610-1660^оС) являются оптимальными и обеспечивают достижение поставленной цели. При содержании ванадия в попутном металле более 4,5% и температуре расплава менее 1610^оС существенно уменьшается отношение содержания оксида ванадия к суммарному содержанию оксидов железа марганца и хрома за счет некоторого снижения количества Y₂O₅ и значительного увеличения FeO, MnO и Cr₂O₃ в обогащенном шлаке. Обогащенный ванадиевый шлак получали в дуговой электропечи ДС-6Н1 с мощностью трансформатора 4000 кВА. В печь загружали смесь из 3-4 т конвертерного ванадийсодержащего шлака, 1,5-2,0 т извести и 0,3-0,4 т боя графитированных электродов с размером кусков 10-50 мм. Плавление шихты вели на максимальном электрическом режиме. По расплавлении смеси шихтовых материалов получают шлак, содержащий 11,7-14,1% V₂O₅, 40,9-44,8% CaO, 14,6-17,5% O₂, 7,7-10,2% MgO, 3,9-5,8% MnO, 3,9-5,7% TiO₂, 1,1-1,5% Al₂O₃, 2,4-3,5% Cr₂O₃, 2,0-2,5% FeO и попутный металл, содержащий 0,3-1,2% С и 0,1-0,25% V. Жидкоподвижность шлака поддерживают, присаживая плавиковый шпат. Затем в печь вводят 50-110 кг феррованадия (55% V 1,5% 1,5% Mn и 1% С), после чего содержание ванадия в попутном металле увеличивается до 2,5-4,5% Производят перемешивание и нагрев расплава до температуры 1610-1660^оС. В качестве материалов, содержащих оксид ванадия, могут быть использованы металлоотсев ванадиевого производства, шламы химико-металлургической переработки конвертерного ванадийсодержащего шлака, шламы ТЭЦ, отапливаемых мазутом, и другие материалы. В качестве углеродистого восстановителя используют различные углеродсодержащие материалы, в том числе и чугун, а также попутный ванадийсодержащий металл, образующийся при получении обогащенного шлака по предлагаемому способу. Кроме того, ванадийсодержащий (2,5-4,5% V) попутный металл используют в качестве железосодержащей основы при производстве ванадиевых сплавов с более низким содержанием ванадия. Способ обеспечивает возможность увеличения содержания ванадия в сплавах в 1,25 раза и степени обогащения шлака в 1,7 раза.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБОГАЩЕННОГО ВАНАДИЕВОГО ШЛАКА в плавильном агрегате, включающий ввод в печь и совместное расплавление смеси из материала, содержащего оксид ванадия, флюсующие добавки и углеродистый восстановитель, вводимый в количестве, обеспечивающем содержание углерода в попутном металле 0,3 1,2% расплавление смеси, перемешивание, нагрев расплава и последующее отделение попутного металла от обогащенного шлака, отличающийся тем, что, с целью повышения степени обогащения шлака, после расплавления шихтовых материалов в печь дополнительно вводят металлическую ванадийсодержащую добавку в количестве, обеспечивающем содержание ванадия в попутном металле 2,5 4,5% а расплав перед отделением попутного металла от обогащенного шлака нагревают до температуры 1610 1660^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---