КОМПЛЕКСНАЯ РЕАГЕНТНАЯ ДОБАВКА Российский патент 1995 года по МПК C21C5/28 

Изобретение относится у области черной металлургии, точнее, к регентной добавке к ванадиевому шлаку, используемому, преимущественно для его химической переработки.

Известны реагентные добавки для извлечения ванадия из шлака при химической переработке.

В качестве таких добавок используется известняк, добавляемый в шлак в процессе получения шлака в конвертере [1]
Известно применение марганцевого агломерата и марганцевой руды в сталеплавильном производстве для других целей в целях улучшения шлакообразования и повышения остаточного содержания марганца в стали [2] Однако при этом не становится и не решается задача улучшения технологических свойств ванадиевого шлака и повышения извлечения из него ванадия.

Применение же одного марганцевого агломерата или марганцевой руды при деванадации чугуна в конвертере не обеспечивает высокого извлечения ванадия из шлака, что подтверждено экспериментально.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является комплексная реакционная добавка, содержащая известняк и/или доломит и Mn Fe руды.

Основным недостатком этой реагентной добавки является высокий расход доломита и известняка, что обуславливает повышение содержания фосфора в шлаке и трудности в достижении максимально возможного извлечения ванадия из шлака в техническую пятиокись ванадия, в особенности на первой стадии выщелачивания обожженного шлака (рН-ное).

Основой изобретения является максимально возможное повышение извлечения ванадия из шлака при снижении содержания фосфора до уровня, характерного для обычного ванадиевого шлака.

Поставленная задача достигается тем, что в качестве реагентной добавки, вводимой в шлак в процессе его образования в конвертере, используется смесь, в которой часть известняка или смеси известняка c доломитом заменяется марганецсодержащими материалами марганцевой рудой или марганцевым агломератом в соотношении, мас.

Марганцевая руда или марганцевый агломерат 50-90 Известняк и/или доломит 10-50
При этом целесообразно использовать марганцевую руду или марганцевый агломерат состава, мас. Оксид марганца 23-49
20-39 Оксид железа 5-26
10-17 Оксид кальция 4-7
3-5 Оксид магния 1,7-2,5
1,3-2,0 Оксид кремния 18-27
19-24 Оксид алюминия, оксид фосфора и сера Остальное
Числитель марганцевый агломерат, знаменатель марганцевая руда.

Количественное соотношение реагентной добавки и шлака определяется исходя из условия получения шлака с содержанием оксида марганца в пределах 12,5-20,5%
Это, как установлено экспериментально, при имеющих место в практике производства колебаниях содержания ванадия в шлаке обеспечит оптимальное соотношение MnO + CaO/V₂O₅, необходимое для наиболее полного перевода в растворимые соединения ванадия после окислительного обжига шлака.

Экспериментально установлено, что в продуктах окисления шлака, полученного с введением реагентной добавки, образуются соединения типа Mn_2-2хСа_2хV₂O₇, хорошо растворимые в серной кислоте вместо плохо растворимых типа Mn_2xFe_1,75(1-x)V_0,25(7+x)O₇ получающихся при неоптимальном соотношении (с выходом за заявляемые пределы) компонентов реагентной добавки или одного марганцевого агломерата и одной марганцевой руды.

Соотношение компонентов реагентной добавки является оптимальным, так как снижение количества ниже заявленного предела марганцевой руды или агломерата в ней не обеспечивает максимально возможного перевода ванадия в растворимые соединения, снижая его смеси с доломитом ниже заявленных пределов приводит при обжиге шлака к образованию плохо растворимых соединений ванадия, снижая его извлечение из шлака (таблица п. 2).

При соотношении компонентов реагентов реагентной добавки в заявленных пределах достигается максимальное извлечение ванадия в растворы и минимальное содержание фосфора в шлаке (таблица, 3, 4, 5).

П р и м е р 1. В конвертер после заливки 175 т жидкого чугуна ввели наряду с окалиной 1300 кг марганцевого агломерата состава, мас. 20,1 SiO₂, 6,0 CaO, 5,5 Fe₂O₃, 36,0 MnO, 0,15 P, Al₂O₃, S, MgO остальное, 300 кг известняка.

После продувки чугуна получили ванадиевый шлак состава, мас. 17,0 SiO₂, 18,5 Y₂O₄, 16,0 MnO, 4,0 СаО, 22,0 Fe_общ., 7,5 TiO₂, 2,5 Cr₂O₃, 2,0 Al₂O₃, 2,5 MgO, 7,9 мет вкл. 0,03 Р; 0,01 S.

Шлак подвергли окислительному обжигу и выщелачиванию без дополнительного введения реагентной добавки в лабораторных условиях.

Извлечение ванадия в рН-раствор составило 90,0% технологическое (общее) 96,0%
П р и м е р 2. В конвертер после заливки 175 т жидкого чугуна ввели наряду с окалиной 700 кг Mn-агломерата того же состава и 800 кг известняка.

После продувки чугуна получили ванадиевый шлак состава мас. 16,5 SiO₂, 18,0 V₂O₅, 11,5 MnО, 6,0 CaO, 29,0 Fe_общ. 8,0 TiO₂, 2,7 Cr₂O₃, 1,5 Al₂O₃, 3,0 MgO, 8,0 мет.вкл. 0,09 Р, 0,02 S.

После обжига и выщелачивания шлака извлечения ванадия из него составило, мас. рН-ное 85,0, общее 90,7%
Таким образом, предлагаемая реагентная добавка позволяет повысить извлечение ванадия из шлака и получить шлак с минимальным содержанием фосфора.

Этот шлак может быть использован также для прямого легирования стали ванадием и марганцем.

Использование: изобретение относится к черной металлургии и касается состава комплексной реагентной добавки, используемой для производства и химической переработки ванадиевого шлака. Сущность изобретения: комплексная реагентная добавка содержит известняк и/или доломит и марганецсодержащий материал. Новизна предложения состоит в том, что в качестве марганецсодержащего материала она содержит марганцевый агломерат или марганцевую руду, а компоненты взяты в следующем соотношении, мас.% : марганцевый агломерат или марганцевая руда 50 - 90%, известняк и/или доломит 10 - 50, причем марганцевый агломерат или марганцевая руда имеют следующий состав, мас.% : оксид марганца 23 - 49 / 20 - 39, оксид железа 5 - 26 / 10 - 17, оксид кальция 4 - 7 / 3 - 5, оксид магния 1,7 - 2,5 / 1,3 - 2,0, оксид кремния 18 - 27 / 19 - 24, оксид алюминия, оксид фосфора и сера - остальное. Числитель - марганцевый агломерат, знаменатель - марганцевая руда. Использование изобретения позволяет повысить извлечение ванадия из шлака при его переработке. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. КОМПЛЕКСНАЯ РЕАГЕНТНАЯ ДОБАВКА преимущественно для производства и переработки ванадиевого шлака, содержащая известняк и/или доломит и марганецсодержащий материал, отличающаяся тем, что в качестве марганецсодержащего материала она содержит марганцевый агломерат или марганцевую руду при следующем соотношении компонентов, мас.

Марганцевый агломерат или марганцевая руда 50 90
Известняк и/или доломит 10 50
2. Добавка по п. 1, отличающаяся тем, что марганцевый агломерат имеет следующее соотношение компонентов, мас.

Оксид марганца 23 49
Оксид железа 5 26
Оксид кальция 4 7
Оксид магния 1,7 2,5
Оксид кремния 18 27
Оксид алюминия, оксид фосфора и сера Остальное
3. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что марганцевая руда имеет следующее соотношение компонентов, мас.

Оксид марганца 20 39
Оксид железа 10 17
Оксид кальция 3 5
Оксид магния 1,3 2,0
Оксид кремния 19 24
Оксид алюминия, оксид фосфора и сера Остальное