Способ пирометаллургической переработки ванадийсодержащих и железорудных материалов

 

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к способу пирометаллургической переработки ванадийсодержащих и железорудных материалов для получения ванадиевого шлака, используемого для гидрометаллургической переработки. Предлагаемый способ включает загрузку в доменную печь шихты из окатышей, агломерата, кокса, флюса и основного ванадийсодержащего сталеплавильного шлака, выплавку ванадиевого чугуна. При первоначальной загрузке доменной печи в шихту дополнительно вводят марганецсодержащую добавку в количестве, обеспечивающем в ванадиевом чугуне соотношение компонентов V : Mn = 1 : (1,2 - 4,0). Это позволяет снизить потери чугуна с доменным шлаком, а в качестве основного сталеплавильного шлака используют шлак, полученный при переработке ванадиевого чугуна монопроцессом в конвертере, предотвращает зарастание чугуновозных ковшей и выпускных отверстий доменной печи, что увеличивает срок их эксплуатации и снижает трудозатраты на их чистку. Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает получение ванадийсодержащего шлака с более высокой степенью вскрытия ванадия при гидрометаллургической переработке. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к процессам переработки ванадийсодержащих и железнорудных материалов для получения ванадиевого шлака, используемого для пирометаллургической переработки.

Наиболее близким по технической сущности является способ пирометаллургической переработки ванадийсодержащих и железнорудных материалов, включающий загрузку в доменную печь шихты, содержащей окатыши, агломерат, кокс, флюс и основной ванадийсодержащий сталеплавильный шлак, выплавку ванадиевого чугуна и шлака. В качестве основного ванадийсодержащего шлака используют мартеновский и бессемеровский шлаки (Балла Г.Ф. Выплавка ванадиевого чугуна. Сталь, N 2, 1946, с. 72 - 75).

Недостатками известного способа являются большие потери чугуна со шлаком, значительные трудозатраты вследствие зарастания выпускных отверстий доменной печи, недостаточный срок их эксплуатации, а также низкая степень вскрытия ванадия при пирометаллургической переработке. Это объясняется тем, что оксиды ванадия находятся в составе силикатов кальция и образуют прочные соединения, температура которых слишком высока.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в снижении потерь чугуна со шлаком, снижении трудозатрат за счет уменьшения зарастания выпускных отверстий доменной печи, в повышении срока их эксплуатации, а также в получении ванадийсодержащего шлака с более высокой степенью вскрытия ванадия при пирометаллургической переработке.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ пирометаллругической переработки ванадийсодержащих и железнорудных материалов включает загрузку в доменную печь шихты, содержащей окатыши, агломерат, кокс, флюс и основной ванадийсодержащий сталеплавильный шлак.

В шихту доменной печи дополнительно загружают марганецсодержащую добавку в количестве, обеспечивающем в ванадиевом чугуне соотношения компонентов V: Mn= 1:(1,2-4,0). В качестве ванадийсодержащей добавки в шихте используют основной сталеплавильный шлак, полученный при переработке ванадиевого чугуна монопроцессом в сталеплавильном агрегате.

Сущность изобретения заключается в получении ванадийсодержащего шлака с более высокой степенью вскрытия ванадия при пирометаллургической переработке шлака за счет подачи в домну в составе шихты марганцевой руды и основного сталеплавильного шлака, содержащего оксиды ванадия, полученного при переработке ванадиевого чугуна монопроцессом в сталеплавильном агрегате. При последующей переработке полученного в домине чугуна в сталеплавильном агрегате получают шлак, который является исходным сырьем для пирометаллургического извлечения ванадия из шлака. Наличие в шихте марганца обеспечивает в процессе переработки чугуна более полный переход низших оксидов ванадия V₂O₃, V₂O₄ в высшие оксиды V₂O₅.

Наилучшие экономические показатели доменного процесса по изобретению достигаются при обеспечении в ванадиевом чугуне соотношения компонентов в чугуне V: Mn=1:(1,2-4,0). При больших и меньших значениях будет происходить уменьшение вскрытия ванадия и образования V₂O₅.

Опыты проводились на пирометаллургическом комплексе, оснащенном доменными печами объемом 1100 м³ и кислородными конвертерами емкостью 160 т.

Пример. В доменную печь загружали шихту в виде металлизованных окатышей с основностью 1,0-1,3; агломерата с основностью 1,0; металлургического кокса с фракцией 25 - 60 мм и основного ванадийсодержащего сталеплавильного шлака с содержанием ванадия в пределах 3 - 6% с основностью 2 - 4, выплавленного в конвертере монопроцессом, а также флюсы в виде извести.

В домне выплавляли чугун следующего среднего химического состава, мас.%: C= 2,3 - 2,8; Si= 0,3 - 0,7; V=0,3 - 0,9; Mn=1,3 - 1,5; P=0,02 - 0,04; S= 0,0025 - 0,0035, который затем перерабатывали в кислородном конвертере.

Расход извести составлял 1 т/т чугуна, кокса - 500 кг/т, железнорудной части шихты - 1,8 - 2,0 т/т чугуна.

В шихту доменной печи дополнительно загружали марганецсодержащую добавку в виде бедной марганцевой руды с общим содержанием марганца в пределах 22 - 30% в количестве до 3 - 5% от массы шихты.

Результаты экспериментов приведены в таблице.

Из результатов экспериментов видно, что при соотношениях ванадия к марганцу, предлагаемых в заявленном способе, значительно снижаются потери чугуна с доменным шлаком. Как видно из таблицы, в прототипе при соотношении V: Mn=1:0,66 потери чугуна с доменным шлаком составляют 45 кг на 1 т чугуна. При повышении содержания марганца до достижения V:Mn=1:1,1 имеется весьма незначительное уменьшение потерь (до 44 кг/т). При дальнейшем повышении содержания марганца до соотношения V:Mn=1:1,2 и выше (до 1:4,0) в ходе выпуска наблюдается значительное снижение потерь чугуна с доменным шлаком (до 35 - 30 кг/т).

При использовании предлагаемого способа в конечном доменном шлаке содержание оксида марганца возрастает с 0,5 до 1,3 - 1,5%, что приводит к снижению температуры кристаллизации шлака на 50%, а следовательно, и к снижению вязкости шлака (с 0,6 до 0,5 Па·с). Снижение вязкости улучшает условия выпуска продуктов плавки за счет сохранения геометрии выпускных отверстий (леток), а также предотвращает зарастание чугуновозных ковшей, тем самым увеличивая срок эксплуатации ковшей и леток и снижая трудозатраты на их чистку.

Дополнительное введение марганецсодержащей добавки в шихту при загрузке доменной печи положительно влияет на технологические свойства ванадийсодержащего шлака, получаемого при продувке чугуна в конвертере. Так, соотношение ванадия к марганцу в чугуне по прототипу, равное V:Mn=1:0,66, обеспечивает слабокислотное вскрытие на уровне 45% из шлаков, получаемых из чугуна с указанным соотношением ванадия к марганцу. Наибольшее слабокислотное вскрытие ванадия (64,5 - 65,1%) достигается в шлаках, получаемых при продувке чугуна с соотношением ванадия к марганцу в интервале V:Mn=1:(1,2 - 4,0). При соотношении же ванадия к марганцу в чугуне, равном V:Mn=1:4,1, степень вскрытия ванадия из полученного шлака снижается до 56,3%.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет значительно снизить потери чугуна с доменным шлаком, предотвращает зарастание выпускных отверстий доменной печи, что увеличивает срок их эксплуатации и снижает трудозатраты на их чистку. Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает получение ванадийсодержащего шлака в более высокой степенью вскрытия ванадия при пирометаллургической переработке.

Формула изобретения

Способ пирометаллургической переработки ванадийсодержащих и железорудных материалов, включающий загрузку в доменную печь шихты, содержащей окатыши, агломерат, кокс, флюс и основной ванадийсодержащий шлак, выплавку ванадиевого чугуна, отличающийся тем, что в шихту доменной печи дополнительно загружают марганецсодержащую добавку в количестве, обеспечивающем в ванадиевом чугуне соотношения компонентов V :Mn=1:(1,2-4,0), а в качестве основного ванадийсодержащего сталеплавильного шлака в шихте используют основной сталеплавильный шлак, полученный при переработке ванадиевого чугуна монопроцессом в сталеплавильном агрегате.

РИСУНКИ

Рисунок 1