Способ получения ванадиевых сплавов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 0304.78 (21) 2600 734/22-02 с присоединением заявки ¹â€”

<>881143 (51)м Клз

С 22 С 33/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1511В1. Бюллетень Но 42

Дата опубликования описания 15. 11. 81 (>3) >4К 669. >68 (088.8) (72) Авторы изобретения

А.И. Манохин, А.Г. Зубарев, Г.С. Колганов, ВС6СО(1)3 „.;.

С.С. Волков, Б.M. Костяной, Л.С. Нечаев и Е.Н. Ивашина

Il4Tftf"., Ö (71) Заявитель

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

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использова-. но в феррованадиевом производстве.

Известен способ производства феррованадия непосредственно из шлака, полученного при переработке. ванадийсодержащего чугуна. Согласно этому способу шлак, содержащий 6-20В V в виде окисла и 20-45% FeO, и известь проплавляЮт в электропечи с нагревом расплава до 1550-1750оС. В шихту вводят ферросилиций в таком количест ве, чтобы полностью восстановить окислы железа. Затеем из печи выпускают металл, а шлак оставляют в печи (отделяют металл от шлака) . Оставшийся обогащенный окислами ванадия шлак сливают в ковш, куда непрерывно и,равномерно загружают .измельченный(фракция 0,2-5 мм)ферросилиций, чтобы восстановить .окислы ванадия. Восстановитель.(ферросилиций). берут в избытке, чтобы не только восстановить окислы ванадия, но и получить в сплаве 3-10в кремния. Известь берут в таком количестве, чтобы отношение CaO/S10 после оконча тельного восстановления было в пре" делах 1,0-2,0 (1). 30

Недостатки данного способа заключаются в том, что процесс ведут в электропечи. Шихта загружается на подину слоем и поэтому плавление ее от дуги занимает продолжительное вре-, мя (1000 кг шлака, 700 кг извести и 90 кг ферросилиция плавят 1,5 ч), Взаимодействие шлака и восстановителя осуществляется только за счет перемешивания вызываемого естественной конвекцией, что ограничивает возможности интенсификации процесса.

Кроме того, при полном восстановлении железа в него на первой стадии переходит большое количество ванадия, что приводит к его практической потере. Повышение потери ванадия дополнительно обусловлены также большим расходом извести на втором этапе процесса в связи с повышенным выходом шлака. При расходе извести, рассчитанном на получении после окончательного восстановления шлака с отношением СаО/810 В пределах 1,02,0, на одну тонну исходного шлака получают 1,4 г восстановленного шлака. Повышенное количество конечного шлака обуславливает повышенные потери ванадия в корольках металла, запутавшихся в шлаке. По укаэанным

881143 причинам извлечение ванадия из шихты не превышает 80Ъ. Кроме того, окончательное восстановление осуществляют в ковше и взаимодействие восстановителя и шлака протекает только за счет энергии перемешивания струи сливаемого в ковш шлака.

Цель изобретения - уменьшение перехода ванадия в восстанавливаемое железо и потерь ванадия с конечными р лаками. т

Цель достигается тем, что восстановители для селективного восстановления железа вводят из расчета снижения содержания окислов железа в расплаве до 4,5-7„5Ъ, а известь в обогащенный окислами ванадия расплав вводят в количестве, обеспечивающем отношение окиси кальция к кремнезему в конечном шлаке 0,1-0,9..

Проплавление материалов и осуществление процесса наиболее целесооб- 20 разно проводить в конвертере, поскольку из-за интенсивного перемешивания фаэ за счет кинетической энергии факела плавление осуществляется с большой скоростью (2-3 т/м ч), g5 примерно на порядок большей, чем в электропечи, При температуре расплава выше 1350 С в конвертер вводят металлотермические восстановители, например ферросилиций. Расход восстановителей должен обеспечивать снижение содержания окислов железа в расплаве до 4,5-7,5Ъ. Указанные содержания окислов железа обеспечивают незначительный ((З,ОЪ) переход ванадия в восстановленный металл на первой стадии при остаточном содержании окислов железа более 4,5Ъ.

Наличие окислов железа более 7,5Ъ приводит к снижению содержания ванадия в готовом сплаве. Важным мо- . 40 ментом технологии, обеспечивающим высокие технико-экономические показатели, является шлаковый режим, определяемый расходом извести. Он определяет стойкость футеровки, а так- 4 же потери ванадия с конечным шлаком (в виде корольков, запутавшихся в шлаке) . Эти потери растут пропорционально количеству образующегося шлака. В то же время полностью исключить известь невозможно, так как в этом случае шлаки получаются вязкими и потери ванадия в корольках увеличиваются.С учетом имеющихся результатов исследований расход извести должен обеспечить получение конечного шлака с отношением СаО/SiO в пределах 0,1-0,9.Оптимальным является отношение СаО/$10 в пределах 0,4-0,6, при котором обеспечиваются и лучшие показатели стойкости огнеупорной фу- 60 теровки, а также низкая вязкость шлака. Выход конечного шлака при этом составляет.1,1-1,2 т на тонну исходного ванадиевого шлака. По сравнению с известным выход конечного. шлака, 65 а соответственно, и потери ванадия ь корольках снижаются примерно в 1,2 раза.

В процессе селективного восстановления железа в результате малой длительности восстановления выделяется большое количество тепла, поэтому целесообразно испольэовать охладители. B качестве охладителя можно ис1 пользовать чушковый чугун. Использование чугуна наряду с охлаждающим эффектом позволяет повысить содержание углерода в восстановленном сплаве

У что благоприятно из-за снижения его температуры плавления.

Пример 1.В конвертер (емкостью 8,4 м ) с донными фурмами типа труба в трубе загружают б т ванадиевого шлака, содержащего

17,17Ъ У О . и 27,4Ъ окислов железа и 1,5 т извести. Посредством кислородно-топливной продувки 25 мин (кислород 25 м /мин, природный газ

10 м /мин) шихту расплавляют и нагЭ ревают до 1350 С. После этого в конвертер з агружают 30 О к г холодн ого чугуна и приступают к селективному восстановлению железа, для чего при продувке расплава воздушно-газовым дутьем (воздух 12,0 мэ/мин, природный газ 3,0 м /мин) вводят в конвертер 750 кг 75Ъ-ного ферросилиция.

По истечении б мин перемешивания воздушно-газовым дутьем конвертер валят и сливают из него 1,8 т сплава (0,27-о С, 1,34о- У, О,ОЗЪ Si, 0,037: $ и 0,045Ъ Р). Оставшийся в конвертере шлаковый расплав к этому моменту содержит, Ъ: окислы железа

4,72; У10 9,40, $10,} 35,2, СаО 22,4 и другие окислы. Для полного восстановления окислов ванадия и железа этого расплава в конвертер вводят известь, 500 кг 75Ъ-ного ферросилиция и 400 кг алюминия при перемешивании воздушно-газовым дутьем (воздух 13,5 м /мин, природный газ

3,2 м3/мин) 8 мин. По окончании процесса получают. 2,29 т сплава, содержащего, Ъ: У 22,18, SiO 11,9, С 19, Ми, 10,1; S 0,010, P 0,040, остальное железо. Конечный шлак содержит,Ъ

Yr}O5 0 @51 SiO+ 39,0, CG0 23,04, А1 О у 15 «М90 8, 36 и другие окислы.

Отйошение СаО/SiO получено равным 0,6.

Пример 2. В конвертер загружают 5 т ванадиевого шлака, содержащего 17,92Ъ У10 и 28,43Ъ окислов железа и 2 т извести. После 20 мин кислородно-топливной продувки (кислород 22,5 м /мин, природный гаэ

Э

9 м /мин) шихту расплавляют и нагревают до 1370 С. После этого в конвертер загружают 200 кг холодного чугуна, и дают 600 кг 75Ъ-ного ферросилиция .при перемешивании воэдушногазовым дутьем (воздух 10,0 м /мин, 3 природный газ 2,5 м /мин) . Через

88114 3

Формула изобретения

Составитель О. Веретенников

Техред М.голинка Корректор В.Синицкая

Редактор Н. Минко

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

5 мин конвертер валят и сливают из него 1,23 т сплава (О, 32Ъ С и

0,16Ъ Ч). Шлаковый расплав содержит

6,10Ъ окислов железа и 10,40Ъ У О .

Для полного восстановления окислов ванадия и железа в конвертер вводят известь, 500 кг ферросицилия и 310 кг алюминия при перемешивании воздушногазовым дутьем (воздух 12 мз/мйн, природный газ 2, 5 м /мин) 8 мин.

По окончании процесса получают 2,10 т сплава, содержащего,Ъ: У 22,38, Si 8,41, С 0,24, Мп 7,54p S 0,010, Р 0,070, остальное железо. Конечный шлак содержит, Ъ: У10 0,56,$10 33,2

СаО 29,9, А1 03 3,6; NgO 11,2 и другие окислы. Отношение СаО/$102=0,9.

Пример 3. В конвертер загружают 7 т ванадиевого шлака, содержащего 17,60Ъ У О - и 29,2Ъ окислов железа и 1 т извести. После 30 мин кислородно-топливной продувки (кисло- 20 род 20 м /мин, природный газ 8,5 м/мин)

9 э шихту расплавляют и нагревают до

1400 С. Затем в конвертер загружают о

350 кг холодного чугуна и 700 кг 75Ъного ферросилиция при перемешивании воздушно-газовым дутьем (воздух

15,0 м /мин, природный газ 3 M3/мин) .

Э

Через 6,5 мин конвертер валят и сливают иэ него 1,67 т сплава (0,12Ъ У и 0,38Ъ С) . Шлаковый расплав содержит 7,47Ъ окислов железа и 12,80Ъ У О .

Для полного восстановления окислов ванадия и железа в конвертер вводят известь, 600 кг ферросилиция и 500 кг алюминия при перемешивании воэдушкогазовым дутьем (воздух 12 м /мин, природный гаэ 3,2 м /мин) 3 5 мин.

По окончании процесса получают 2,95 т сплава, содержащего, .Ъ: У 21,25, Si 15,2у М 10,78у С 0,19, $0,011, P 0,033, остальное. железо. Конечный шлак содержит, Ъ: У О 0,16,SiO 2 37,8

СаО 19,2, А110 16,7, MgO 7,8 и другие окислы. Отношение СаО:$10@=0 5.

Предлагаемый способ существенно упрощает технологическую схему производства ванадиевых сплавов значительно повышает производительность агрегатов, повышает извлечение ванадия до 88Ъ.

Способ получения ванадиевых сплавов, включающий проплавление ванадийсодержащих шлаков и извести,селективное восстановление железа и отделение расплава, довосстановление обогащенного окислами ванадия расплава, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения перехода ванадия в восстанавливаемое железо и потерь ванадия с конечными шлаками, восстановители для селективного восстановления железа вводят, снижая содержание окислов в расплаве до 4,5-7,5Ъ, а известь в обогащенный окислами ванадия расплав вводят в количестве, обеспечивающем отношение окиси кальция к кремнезему в конечном шлаке

0,1-0,9.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3579328, кл. 75-1335, 1971.