Способ получения ванадиевых сплавов

 

Союз Советских

Социалистических

Республим (1ц88 1 1 42

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву д 652234 (22) Заявлено 200380 (21) 2896472/22-02 с присоединением заявки Йо— (23) Приоритет—

Опубликовано 15.118 L Бюллетень Н9 42 5>3 „з

С 22 С 33/00

С 22 В 34/22

Государственный комнтет

СССР оо делам изобретеннй я открытий (53) УДК 669.168 (088. 8) Дата опубликования описания 15.11.81 (72) Авторы изобретению

А.И. Манохин, A.Ã. Зубарев, Г.С. Колганов, С.С. Волков, В.В. Казанский, Е.Н. Ивашина, Т.С. Шишханов, Н.М. Кольцов и В.A. Насекин

Научно-производственное объединение Тула (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВАНАДИЕВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в производстве ванадиевых сплавов, а также в цветной металлургии, например для получения ферроникеля.

По основному авт. св. 9 652234 известен способ получения ванадиевых сплавов, включающий проплавление окисной ванадийсодержащей части шихты с восстановлением железа. На первой стадии окисный состав шихты ðàñплавляют и полностью восстанавливают железо и ванадий. Полученный ванадиевый сплав продувают в конвертере донным гаэокислородным дутьем 15 до получения шлака с 35-55% У О -и отделяют от него продутый металл.

Богатый ванадиевый шлак на заключительной стадии плавки восстанавливают металлотермическим методом и полу- 20 чают ванадийсодержащий сплав (1).

Недостатком данного способа является то, что при переработке некоторых видов окисных ванадийсодержащих материалов (например, железованадиевых концентратов Волковского месторождения,,содержащих медь, шламов ТЭС, работающих на мазуте, имеющих в своем составе никель и т.п.) на первой стадии процесса, предусмат- 30 ривающей полное восстановление окислов железа и ванадия, в восстановленный металл переходят такие примеси как медь, никель и т.п. При последующем окислении восстановленного ванадийсодержащего металла ванадий переходит в шлак, а медь, никель и т.п. примеси остаются в металле, При повышенном содержании указанных элементов, например никеля, при переработке шламов ТЭС металл, получаемый на второй стадии, представляет собой ферроникель. В отдельных случаях содержание никеля в нем составляет 2025Ъ. После отделения основной части металла от богатого ванадиевого шлака в шлаке остается 103 такого ферроникеля в виде корольков . . При последующем восстановлении ванадиевого шлака .в .ванадневый.сплав.(третья стадия).переходят и примеси указанных цветных металлов иэ корольков . По этой причине их содержание в ванадиевом сплаве достигает 1-4%, что недопустимо в отношении соблюдения требований .к составу ванадиевых сплавов. Качество ванадиевых сплавов ухудшается. Например, стандаРт США (A 1 ТМ A 102-64) предусматривает выпуск феррованадия.с содер881142 жанием меди менее 0,15Ъ, никеля менее

0,1Ъ, молибдена менее 0,75Ъ. Имеются ограничения по содержанию меди и никеля в ванадиевых сплавах и и практике отечественных производств.

Цель изобретения — повышение качества сплавов, снижение содержания в них примесей цветных металлов (ни келя и меди) .

Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения ванадиевых сплавов перед восстановлением до ванадия и железа окисную часть шихты расплавляют в присутствии передельного чугуна с отделением шлакового расплава от металла, а в качестве окисной части шихты используют шламы Т3С, работающих на мазуте.

В процессе совместного расплавления окисной части шихты и чугуна происходит восстановление никеля, ме- 20 ди т.п., которые переходят н металлический расплав ° В то же время железо и ванадий не восстанавливаются и переходят н шлак. Чугун в процессе плавления является слабым восстановителем и в то же время металлической основой, куда переходят никель, медь и т.п. примеси. Вместо чугуна может использоваться также стальной лом, однако применение чугуна целесообразнее, поскольку плавление стального лома требует более высокой температуры и сопровождается носстанонлением ванадия, т.е. его потерями. Для совместного расплавления окисной части шихты и чугуна могут использоваться различные агрегаты, например электропечь. Вследствие большой длительности пропланления окисных материалов н электропечи целесообразнее использовать конвер- 40 тер с донным топливно-кислородным дутьем. В этом случае окисную часть шихты можно загружать на готовых уже н расплав передельного чугуна при его кислородной продувке. До- 45 полнительно присаживают в конвертер и чушконый чугун. При использовании в качестве окисной части шихты шламов ТЭС, работающих на мазуте, металлический расплав, образующийся gp после совместного проплавления чугуна и шлама, представляет собой ферроникель. Часть его н виде корольков также переходит на последующую стадию переработки, однако его содержание в готовом сплаве снижается в 10-20 раз, т.е. обеспечивается требуемое качество сплава.

Вместе с тем предлагаемый способ обеспечивает получение наряду с нанадиевыми сплавами другого ценного бО сплава — ферроникеля. Поэтому предлагаемый способ целесообразнее в том случае, когда в качестве окисной части шихты используют шламы ТЭС, работающих на мазуте. 65

Пример 1 ° В электропечи последовательно проводят 4 плавки по совместному расплавлению шлама Т3С и передельного чугуна. Шлам представлял собой смесь 60Ъ магнитной(стальная дробь) и 40Ъ немагнитной (собственно шлам) составляющих. Собственно шлам содержит в виде окислов 43,4Ъ железа, 19,8Ъ ванадия и 4,8Ъ никеля, а также силикаты, 3,8Ъ серы и 0,07Ъ фосфора. На плавку загружают 2,6 т шлама (немагнитная и магнитная состанляющие), 0,6 т чугуна и 100 кг извести. После расплавления и нагрева до 1550 С полученные шлак и металл о сливают в разлиночный ковш и затем посредством стопорного устройства отделяют металл от шлака. Металл отливают в изложницы, а шлак последовательно заливают в 10-тонный конвертер с донными фурмами. За плавку в электропечи получают в среднем 1 т металла (4,0Ъ Ni 0,12Ъ С, 0,08Ъ Sip

0,5Ъ S, 0,1Ъ Р, остальное железо) и

2, 1 и шлака (15,25Ъ У,10, 7, 10Ъ СаО, 12, ОЪ Si+, 8,5Ъ MgO, 33, 1Ъ Ге оАй1,2Ъ С О >) . В шлаке 7Ъ корольков с 5Ъ никеля. Шлак н количестве 8,5 т расплавляют в конвертере с помощью донных фурм при подаче кислорода

20 м /мин, 8,5 м /мин природного ra3 3 за. После расплавления при 1350 С в конвертер тремя порциями загружают

1900 кг 75--ного ферросилиция и

100 кг алюминия и ведут продувку азотом (15 м /мин и природным газом

4,5 м /мин) . Продолжительность пер3 ного восстановительного периода составляет 15 мин. После этого металл (18с 7Ъ Ч Ок92 Ъ 81 Ок410Ъ Ср

0,7Ъ Ni) 4,0 т сливают в ковш, а шлак (у О 0,53Ъ) в шлаковню. Затем металл переливают в конвертер. В результате окислительной продувки (кислород 20 м /мин, природный газ

3,5 м /мин) в качестве охладителя в конвертер дополнительно дают 500 xr железорудных окатышей (в течение

12 мин получают около 3 т шлака (У10 37,5Ъ, Peg8ui 23,4Ъ, SiO>10,7Ъ, СаО 2,7Ъ). Продутый металл содержит

0,78Ъ ванадия и 0,42Ъ никеля. Посредством перелива отделяют металл от шлака и шлак снова заливают в конвертер, дополнительно загружают 2 т извести, подогревают гаэокиалородным факелом до 1380 С и переходят к восстановлению при перемешивании нейтрально-газовым дутьем. Загрузку восстановителей (1000 кг ферросилиция и 200 кг алюминия) и нейтрально-газовую продувку ведут 10 мин. В результате восстановления .получают

1,6 т нанадийсодержащего сплава (32Ъ Ч, 12,1Ъ Si, 1,4Ъ Nn 0,08Ъ Ni).

Содержание У Оg Н восстановленном шлаке 0,56Ъ.

Пример 2. В конвертер заливают 2 т жидкого передвльного чугу881142

Формула изобретения

Составитель Г. Мельникова

Техред M.Ãîëèíêà Корректор В. Синицкая

Редактор Н . Мин ко

Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9875/43

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 на при 1360 . При подаче в течение

3 мин через донные фурмы кислорода (20 м /мин/ и природного газа

3,5 м%/мин) в конвертер порциями по

300-350 кг загружают. 1 т шлама ТЭС (У О 20,5%, Ре 23,3%, Ni 10,8%

SiOg 1,8%) . После продувки в конвертер для охлаждения присаждают еще

0,8 т чугуна. Указанные операции повторяют 5 раз и таким образом нроплавляют 5 т шлама ТЭС и 1,5 т чушкового чугуна. По окончании продувки металл сливают в ковш и затем отливают в слитки обищм весом 3,1 т.

Металл содержит, %: Ni 16,9, С 0,56, P 0,011, S 0,23, V 0,12, т.е. представляет собой черновой ферроникель. Шлак 1э (15,6% УТ 05 40, 2% Реод щ 8,7% S10, 2,8% СаО, 3,8% MgO) оставляют в конвертере, а затем последовательно проводят восстановление с отделением восстановленного шлака, окисление по- 29 лученного металла с оставлением богатого ванадием шлака в конвертере.и, наконец, восстановление этого шлака.

На первой стадии восстановления израсходуют 1600 кг ферросилиция и

100 кг алюминия. На второй стадии восстановления — 900 кг ферросилиция и 200 кг алюминия. Получено 1,4 т ванадийсодержащего сплава (29,4% У, l5,7% Si, 0,5% Ni).

Приведенные примеры показывают, что при переработке предлагаемым способом таких окисных ваиадийсодержащих материалов как шламы ТЭС, получают ванадиевые сплавы с содержанием никеля в пределах 0,08-0,4%, несмотря на его высокое содержание в исходном сырье. Содержание никеля в конечном сплаве составляет 1-4%. Таким образом, предлагаемый способ дает возможность значительно снизить содержание примесей в ванадиевом сплаве, т.е. повысить.его качество, что позволяет его использовать при выплавке высококачественных ванадийсодержащих сталей. Согласно предлагаемому способу .при переработке шламов ТЭС, работающих на мазуте, наряду с ванадиевыми сплавами получена дополнительная продукция в виде дефицитного ферроникеля.

1. Способ получения ванадиевых сплавов по .авт. св. М 652234, о тл и .ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества сплавов, перед восстановлением до ванадия и железа окисную часть шихты расплавляют в присутствии передельного чугуна с отделением шлакового расплава от металла.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в качестве окисной части шихты используют шламы ТЭС, работающих на мазуте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 652234, кл. С 22 С 33/00, 1976.