Шихта для получения феррованадия

 

Использование: изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству феррованадия. Сущность изобретения: шихта дополнительно содержит ванадийсодержа,щую золу тепловых электростанций с содержанием Л/205 более 15% и Р менее 0,15% при следующем соотношении компонентов, мас.%: техническая пятиокись ванадия 12-17, металлоотсев 1,5-8,0, конвертерный ванадиевый шлак 5-11, известь 32-45, ферросилиций 7-10, алюминий 0,5-2,5, коксик 0,4-0,7, ванадмйсодержащая зола ТЭС 1,0-8,5, оборотный шлак остальное . 2 табл. 00 о о ю ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 С 33/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ (21) 4880642/02 (22) 06.11.90 (46) 30.03,93 Бюл. ¹12 (71) Научно-производственное объединение по защите атмосферы, водоемов, использованию вторичных энергоресурсов и охлаждению металлургических агрегатов на предприятиях черной металлургии "Энергосталь " (72) Т.Ф.Жуковский, Н.П,Слотвинский-Сидак, А.К,Шашин, Э.А.Милош, А.А.Задорожный, Н.А.Згогурин и Н.Г.Приходько (73) Организация арендаторов Чусовского металлургического завода и Научно-производственного объединения по защите атмосферы, водоемов, использованию вторичных энергоресурсов и охлаждению металлургических агрегатов на предприятиях черной металлургии "Энергосталь" (56) Гасик М.И. и Емлин Б.И. Электрометаллургия ферросплавов, Киев-Донецк: 1983, с.230.

Производство феррованадия в электропечи силикоалюмотермическим методом.

ТИ 115 — Ф вЂ” 44 — 87, Чусовой: 1987, с.21, с.2931, Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству феррованадия.

Целью изобретения является повышение.качества металла эа счет увеличения в нем содержания ванадия и уменьшения примесей марганца и снижение его себестоимости без нарушения нормативных требований к товарному продукту.

„„« Ы„„1806215 АЗ (54) ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОВАНАДИЯ (57) Использование: изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству феррованадия. Сущность изобретения: шихта дополнительно содержит ванадийсодержащую золу тепловых электростанций с содержанием Ч ОБ более 15% и P менее 0,15% при следующем соотношении компонентов, мас.%: техническая пятиокись ванадия 12 — 17, металлоотсев 1,5 — 8,0, конвертерный ванадиевый шлак 5 — 11, известь 32 — 45, ферросилиций 7 — 10, алюминий

0,5 — 2,5, коксик 0,4 — 0,7, ванадийсодержащая зола ТЭС 1,0 — 8,5, оборотный шлак остальное. 2 табл..

Это достигается тем, что шихта, включающая техническую пятиокись ванадия, металлоотсев, конвертерный ванадиевый шлак, алюминий, известь ферросилиций, коксик и оборотный шлак, согласно изобретению дополнительно содержит ванадийсодержащую золу тепловых электростанций (ТЭС) с содержанием V205>15% и Р 0,15%. при следующем соотношении компонентов, мас,%:

1806215

Техническая пятиокись ванадия 12,0 — 17,0

Металлоотсев 1,5 — 8,0

Конвертерный ванадиевый шлак

Известь

Ферросилиций

Алюминий

Коксик

Ванадийсодержащая зола ТЭС 1.0 — 8,5

Оборотный шлак Остальное

Введение в шихту дополнительной ванадийсодержащей фазы — ванадийсодержащей золы ТЭС с содержанием У О более

5,0 — 11,0

32,0-45,0

7,0 — 10,0

0,5-2,5

0,4-0,7 шлака. Ванадийсодержащая эола ТЭС содержит менее тугоплавкие (чем в шлаке) соединения. что позволяет уменьшить применение в шихте ванадийсодержащей эолы ТЭС позволило получить "кипящие", легкоподнижные, менее вязкие шлаки, чем

ТЭС, кроме наличия фаз с невысокой температурой плавления содержится некоторое температурах (1600 — 1750 С) железо, ванадий и другие компоненты, образует оксиды углерода, которые, фильтруя шлаковый слой, способствуют образованию "кипящих" шлаков, улучшают условия их перемешивания, увеличивая поверхность соприкосновения фаэ, интенсифицируют и ванадия из шлака, тем самым повышая его содержание в сплаве.

Использование в шихте при выплавке феррованадия ванадийсодержащей золы

ТЭС позволило снизить содержание в нем вредных примесей марганца, а следовательно улучшить качество металла.

Замена в шихте части ванадиевого шлака эквивалентным по VzOg количеством ванадийсодержащей.золы ТЭС рационально с экономической очки зрейия, т.к. стоимость шлаке 3520 руб, Применение при производстве по содержанию вредных примесей ванадийсодержащей золы ТЭС позволяет привлечь в производство новый менее дорогостоящий, чем техническая пятиокись ванадия, вид ванадийсодержащего сырья, улучшить качество ванадиевой продукции, увеличить коэффициент сквозного извлечения ванадия в результате использования побочного ванадиевого продукта и снизить себестои"0 мость феррованадия.

Вовлечение в производство нового источника ванадиевого сырья позволит не только улучшить . качество феррованадия, снизить расход дорогостоящей и дефицитной технической пятиокиси ванадия, но и

15 и P менее 0,15 позволило устранить сократить выбросы токсичных соединений отмеченные недостатки. Это в значитель- ванадия в окружающую среду в результате ной мере объясняется отличием химическо- утилизации золы ТЭС при воспроизводстве

ro и фазово-минералогического составов ванадиевой продукции. золы ТЭС от конвертерного ванадиевого 20 Нижний предел (1 ) содержания ванадийсодержащей золы ТЭС в шихте установлен исходя иэ получения ощутимого повышения качества феррованадия путем интервал расплавления шихты, создать бла- увеличения в нем содержания ванадия и гоприятные условия для более полного вос- 25 уменьшения вредных примесей марганца. становления ванадия из шихты в сплав и Верхний предел ограничен содержанием повысить его содержание в металле. требований стандарта на готовый продукт, Экспериментально установлено. что При введении в шихту ванадийсодержащей эолыТЭСссодержаниемЧ20ь более15 и

30 P менее 0,15 j более 8,5 повышается содержание фосфора в феррованадии более по существующей технологии без ее добав- а норм, допустимых ГОСТ 27130 — 86 (более ки в шихту, Это объясняется тем, что в золе 0,1 P), Нижний и верхний пределы остальных

35 ингредиентов изобретения выбраны с целью повышения качества феррованадия, снижения в продукте ванадия и вредных примесей марганца, фосфора, серы, углерода и других элементов, Данные по их опти40 мизации представлены в табл.1.

Техническая пятиакись ванадия выполняет функцию основного ванадийсодержащего компонента (80-85 VzOs) шихты.

Верхний предел ограничен увеличением сеускоряют процесс восстановления оксидов 45 бестоимости феррованадия (более 3420 руб./т), содержанием в нем ванадия более.

45, нижний предел — минимальным содержанием ванадия в готовом продукте, При введении в шихту Vz05 менее 12 содержание VzOs в феррованадии снижается менее норм (менее 35 ), предусмотренных ГОСТ

27130 — 86, Металлоотсев является комплексным железо-ванадийсодержащим компонентом

55 (15 20 VzOg и 60-70 Ее) шихты, Верхний предел количества металлоот1 т ванадия в ней составляет 2910 руб., а в сева в шихте ограничен повышенным содержанием в.нем марганца (до 7 MnO) и зашлакованностью. Наличие тугоплавкой феррованадия сравнительно чистой шлаковой фазы в металлоотсеве (20 — 50 ) 180Г)215 . приводит к повышению температуры плавления железо-ванадиевого раствора, ухудшению условий для перехода ванадия иэ шихты в сплав, снижению его содержания в металле и увеличению потерь VzOg со шла- 5 ком. Нижний предел (1,5 ) ограничен содержанием ванадия и железа в металле.

Конвертерный ванадиевый шлак, аналогично металлоотсеву, является железованадиевым компонентом в шихте, Однако, в 10 отличие от металлаотсева, содержание МпО в шлаке достигает 12 . Поэтому при применении в шихте конвертерного ванадиевого шлака более 11 увеличивается содержание марганца более 6% в ферро- 15 ванадии, что приводит к нарушению норм

ГОСТа на феррованадий, ухудшению его качества, При введении конвертерного ванадиевого шлака менее 5 снижается в металле содержание ванадия ниже норм 20 вышеуказанного ГОСТа.

Нижний.и верхний пределы извести в шихте выбраны с целью образования легкоплавких жидкоподвижных шлаков, способ- ствующих более быстрому расплавлению 25 шихты и более полному восстановлению ванадия кремнием из шихты в расплав, а следовательно, повышению его содержания в металле и качества феррованадия.

Кроме того, применение СаО способст- 30 вует более полному разделению металлической и шлаковой фаз вследствие снижения плотности шлака.

Ингредиенты изобретения ферросилиций, алюминий и коксик являются восстано- 35 вителями ванадия и сопутствующих элементов (железа, марганца и др.) из шихты в расплав. Верхний предел вышеуказанных восстановителей в шихте ограничен их содержанием в феррованадии согласно 40

ГОСТ 27130 — 86, При введении в шихты ферросилиция, алюминия и коксика соответственно,менее 7,0; 0,5 и 0,4 снижается степень извлечения ванадия и его содержа-, ние в металле ниже требуемых ГОСТом 45

27130 — 86.

С целью повышения степени извлечения ванадия в целом в процесс выплавки феррованадия и ввиду повышенного содер- 50 жания VzOg (9-18 0) оборотный шлак рафинировочного периода возвращается в электропечь на первый период очередной выплавки. Количество оборотного шлака. образующегося при выплавке феррована- 55 дия, зависит от технологических параметроа плавки и массы шихтовых материалов, Выплавку феррованадия из заявляемой шихты можно осуществить по известной технологии его получения силикотермиче .;им способом на одном из предприятий, выпускающем ванадиевую продукцию.

Ниже даны примеры получения феррованадия иэ заявляемой шихты, не исключающие других вариантов в объеме изобретения.

В ферросплавном цехе Чусовского металлургического завода в электропечи М 1 были проведены опытно-промышленные испытания по выплавке феррованадия из предлагаемой шихты.

Все компоненты предлагаемой шихты перед подачей в электропечь для выплавки феррованадия предварительно готовили следующим образом.

Конвертный ванадиевый шлак дробили на щековой дробилке до фракции не более

80 мм.

С целью оценки качества шлака и соответственно его химического состава установленным нормам (таблица 2) отбирали среднюю пробу и определяли содержание

VgOg, фосфора, оксидов кальция, марганца, кремния и металловключений.

Техническую пятиокись ванадия использовали плавленную в виде пластин (гранул) размером в поперечнике не более 75 мм и с содержанием Ч205 не менее 82, а фосфора не более 0,08 .

После рассева отбирали металлоотсев фракцией 0 — 15 мм с зашлакованностью около 50%.

Крупность кусков извести находилась в пределах 5 — 55 мм, По технологии выплавки феррованидия допускается содержание фракции ниже указанных пределов не более 10, В шихте использовали обожженную известь с содержанием СаО более 80 и фосфора менее 0,01 .

Алюминий перед подачей в электропечь расплавляли в подовой печи и гранулировали.

Коксик подвергали предварительному рассеву и отбирали фракцию менее 5 мм.

После предварительной подготовки шихтовые материалы загружали раздельно в дозировочный бункер и взвешивали. Из дозировочного бункера компоненты шихты загружали в поворотный бункер, установленный над электропечью, а из него через завалочную воронку в электропечь.

После расплавления шихты, получения металла с содержанием кремния менее 2, производили слив рафинировочного (оборотного) шлака, а затем выпуск и разливку феррованадия.

Примеры конкретного состава заявляемой шихты и основные показатели эффек1806215

5,0 — 11,0

32,0 — 45,0

7,0 — 10,0

0,5-2.5

0,4-0,7

1,0 — 8,5

Остальное

Таблица 1

Резупьтаты исследований яроцосса выплавки феррованадия с испояьзованиен в основной шиите ванадийсодершащей золы с содершаниен

V>0g>152 и Р (0,152

Опыт

Расход шихтовых натериапов, нас.2 ферро- йпюнисипи- ний ций (75) Содершание вредных прннесей в феррованадии, 8

Конверторный ванадиевый

Техиииеская пятинетаяпоотИзвесть

КокВанадийсодершащая зона ТЭС

Оборотныь1

Себестоимость, OVOii шииты

Содернание ванадия в готоокись. ванадия про дукте, 8

0,5

2,0

8,52

0,34

О, 08

1 14 ° 3 1ь9 9в5

42 (по прототипу)

33,0

15,8

З62 43 1 8

-27, О

8,0

2 10,0

10 0

8,0 1,2

0,4

21,5

7,9

33,1 3,9 1,l О ° 41

0,38 0,08

3 12,0

4 15,0

5 17 ° О

6 19,0

7 16,0

8 16,0

9 l6,0

l0 15,5

1l l 5,8

12 . 15,5

13 15. 9 l4 l5,7

15 .. 153

16 15,8

7,0

8,0

8,5

7,5

0,5

1,5

5,0

О,а

10,0

8,0

1,0

10,0

8,0

6.5

6,7

10,0

9,5

9,0

5,0

5,8

3,0

5,0

З,о

11 О

13,0

31,7

32,3

33,8

38,1

35,0

34,3

34,0

35,6

35. 2

36,1

35,1

35,3

35,1

34,8

8,5 1,2

9.2 1,2

9,8 1,9

9,8 2,3

9.7 1,5

9,6 1,5

,1,2 1,5

1,8

9,4 1,7

9,5 1,7

9,3 1,6

9,2 1,5

9,4 1,6

9,3 1,6

0,5

0,6

0,7

0,6

0,5

0,6

0,6

0,6

0,5

0,7

0 5

0,5

0,6

0,6

21,2

18,5

l8,8

15,0

19,8

20 ° О

20,7

19,0

16,0

20,2

20,6

21,0

7,9

7,2

3,0

1,0

7i0

7эо

4,0

5,0

5,6

5,3

5,0

3,8

11

3,2

О;48

О ° 61

0,74

0,58

0,41

0,48

0,43

0,44

0i42

0,68

0,47

0,46

0,54

0,53

27i0

-24,6

-!О ° 2

-3,4

"23,9

-23,9

-13,7

35,2 3,9

39,1 3,7

44,3 3,5

45,4 3,4

39,3 3,8

39,5 3,6

38 ° 9 3 ° 5

375 31

39 ° 1 3,4

З4,8 2,3

37,9 2,8

37,8 3,3

39,1 4,0

39,3 4,4

1,2

1,4

1 ° 75 ,1,7

1 ° 7

l,8

1,65

1,1

1,7

1,6

1,5

1,45 l, 65

1,5

0i08

О, 08

0,07

0,06

0,08

0,08

0,08

0,07

0i07

0,07

0,07

0,07

0,07

0,07

О,З7

О,ЗО

0,43

0,48

0,35

0,36

0,35

0,4

О,ЗО

0,4

0,38

0,35

0,37

0,36

-17,1

-1B,8

-18,1

-17,1

-13,7

-15, 4

-10,9

5,0

3,0

2,0

19,0

19,7 тивности процесса выплавки феррованадия приведены в табл,1 (например, см,опыты

1,5:10,14), Как следует из табл.1, при введении в основную шихту ванадийсодержащей золы

ТЭС с содержанием 47205 > 15% и.P < 0,15% повысилось содержание ванадия в металле с 36,2% (опыт 1, по прототипу) до 44,5% (например, опыт 5 с использованием золы

ТЭС) и снизилось соответственно содержание вредной примеси марганца с 4,3 до 3,1

%, что свидетельствует об улучшении качества феррованадия. При добавке в шихту золы ТЭС выплавлен феррованадий улучшенного.качества — марки ФВД 40У0,75. В качестве сравнения следует отметить, что при выплавке феррованадия без добавки в шихту золы ТЭС(по прототипу) получен феррованадий с повышенным содержанием марганца — марки ФВД 40У1,0.

Введение в шихту ванадийсодержащей золы ТЭС (стоимость 1 т ванадия в золе—

2910 рублей) взамен эквивалентного по содержанию Ч205 конвертерного ванадиевого шлака (стоимость 1 т ванадия в нем — 3520 рублей) позволило снизить себестоимость при выплавке металла на 17,1 руб./т шихты.

Утилизация ванадийсодержащих отходов тепловых электростанций позволит не только получить дополнительно ванэдиевую, но и сократить земельные площади под золо- и шламонакопители и улучшить экологическую ситуацию в районе ТЭС.

Внедрение изобретения намечено на

Чусовском металлургическом заводе, для

его внедрения не требуется дополнительных капитальных затрат.

При переработке 1000 т ванадийсодержащей золы ТЭС с содержанием 20% VzOs

5 на Чусовском заводе на ванадиевую продукцию ожидаемый экономический эффект составит 344,9 тыс.руб.

Формула изобретения

10 Шихта для получения феррованадия, содержащая техническую пятиокись ванадия, металлоотсев, конвертерный ванадиевый шлак, известь, ферросилиций, алюминий, коксик и оборотный шлак, о т л и ч а ю щ а я15 с я тем, что, с целью повышения качества металла за счет увеличения в нем содержания пятиокиси ванадия, уменьшения примесей марганца и снижения его себестоимости без нарушения требований к

20 товарному продукту, она дополнительно содержит вэнадийсодержащую золу с содержанием V20g более 15% и P менее 0,15% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

25 Техническая пятиокись ванадия 12,0-17,0

Металлоотсев 1,5-8,0

Конвертерный ванадиевый шлак

30 Известь

Ферросилиций

Алюминий

Коксик

Ванадийсодержащая зола

35 Оборотный шлак

Показатели зффективностн процесса еыппаеки феррованадня

1806215

Продолжение табл.1

Ревультвты исследований процесса выплавки феррованадия с нспользованиен в основной мните ванадийсодерхацей волы с содерввнием

V20g>152 и Р 0>152

Расход иихтоеых натериапов, нас. 2

Покаватели эффективности процесса выплавки Феррованадия

Опыт Ъ

Содерканне вредмых принесей ° феррованадии, В

Содеркание ванадия в гото вон продукте, В

Техническая пятиокись ванадия

Себестомхость, руб/т вихты

Ванадий" содеркакая вола ТЭС

Оборот ный алак

Конвертерный еанедиевый алак длины" ний

КокИзвесть

Ферро силиций (75) Иетаплоотсев сик

П р и н е ч а н и е. О графе !2 приведено снихенне себестоимости при аыплввке Феррованадил в реаультвте ване>в> в вмхте части конверторного еанадиевого плака эквивалент>е>м по Y 0 количеством Ванадийседерваь3ей волм ТЭС.

Таблица 2

Составитель А.Янковская

Редактор З.Ходакова Техред М.Моргентал Корректор l1.Гереши

Заказ 967 Тираж Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

17 15,8

18 . !6,!

19 15,8

20 16,0

21 15,$

15,5

ЭЭ 15,2

24 15,9

25 15,7

26 16> 0

27 15,5

28 15>6

29 !5,7

30 !6,0

31 35,8

32 15,7

33 15,5

34 15,6

35 15,9

36 15,8

37 36,1

ЭВ . 16,0

39 15,7

40 14,5

41 15,8

6,8

6;5

7 3

4,6

5,2

7,8

6,5

6,7

7,2

6,5

5,4

5,8

7,2

7,6

6,8.>

4,8.

4,6

5,2

6,Э

8,0

7,0

7,1

6,3

5,5

5,0

7,3

8,4

5,2

7,4

5,0

6,5.

9,2

6,6

5,5

5,0

6,6

6,5

5,1

8,1

1,3

9 ° 2

10,5

9,0

7,2

6,0

10,2

10,5

6,8

5,5

6,5

30,0

32,0 .38,о

45,o

47,0

34,2

33,5

З4,7

38,2

39,0

36,0

35 ° 3

Э4,В

34,7

34,1

35,5

35,1

Ý5,55

35,1

35,1

33,4

32,7.

33,8

34,5

33>5

9,4

9,5

9,5

9,4

9,3

6,0

7 0

9,0

10,0

12,0

9,8

9 ° 8

9,5

9,4

9i0

9,2

9,3

9,5

9,6

9 ° 5

9,5

9,4

9,4

9,5

9,6

1>1

1 2

1,5

1,1 о,в

2>5

2,5

i>8

1,7

1>0

0>

0,5

1.,5

2,5

3,0

l,6

1,О

1,3

1>2

1,5

1,2

1,1

1,2

3>0

2,2

0,6

0,6

0,4

0,5

0,5

0,7

0,6

0,5

0,б

0,5

0,6

0,6

0,5

0,5

0,4

0,1

0,4

0,55

0,7

1>0

0,6

0,6

0,5

0,6

0,6

6,5

4 2

1,5

1,0

lio

5 ° 8

5 ° О

5,3

3,5

1,8

6,3

6,6

7,0

3i 3

4,5

4,3

Э,2

3,8

4,8

4 ° 1

0,5

1,0

5>0

8,5

10,0

22 ° 5

21 ° 5

20 ° 8

15 О

16,0

20,0

19>5

19,3

19>6

18,2

l 9,5

19 3

38 7

17. 5

19>1

19,6

20,2

l9,5

19,2

19,0

21>6

21,5

21,3

20,4

16,6

-22,2

-14 3

-5,1

-3,4

-3,4

-19 ° 8 !

7,1

-18, 1

-5,1

"6,1

-21 ° 5

22,5

-23,9

-10>6

-15 ° 4

-34>7

-10,9

-13, 0

-36;4

-34,0

-1,7

-3,4

-17, 1

-29, О

-34,2

39,1

39,6

36,4

36,6

36,3

39,1

38 ° 4

38,8

36,3

36,5

38,1

38,5

39,2

39 3

38,6

38,5

38 2

38,4

39>1

38.3

36 ° 2

36,4

38,1

36,8

40>2

3,6

3,7

3,2

3>5

2>5

3,7 з,в

3,2

3,0

Э,4

3,4

3> I э,в

3,5

3,7

Э,9

3,5

3>5

3,6

4>0

3>9

3.5

Э>2

3,4

1,4

1,55

1,5

1,4

9,8

1,1

1,25

1>9

2>Э

1,8

1,8

1,6

1,Д

1,3

1 ° 5

1>5

1,6

1>8

f,6

1,6

1,45

1,4

1 5

1,6

0,55

0,55

0>38

0,42

0,44

0,69

0,56

0>51

О ° 53

0,51

0,45

0>47

0,46

0,44 о,48

0,27

0,38

0,45

0>9

l 3

0,54

0,52

0>45

0,51

0,62

0 35

0,38

0,38

0,35

0,3

0,49

0,48

0,42 о,4

0,33

0,26

0,29 о;зв

0,49

0,62

0>3S

0>32

0,35

0,33

О 37

0,34

0>3 I

0,33

0,3

0,46

o°, o7

0i07

0,06

0,06

0,06

0,07

0,07

0,07

0,06

О ° 06 о ° 07

0i07

0,08

0,07

0i 01

0i07

0,07

0,07

0,07

0,07

0,06

О ° 06

0,07

0,08

0>I1