Способ получения сплавов с ванадием Советский патент 1983 года по МПК C22C33/04 

О)

сд

со Изобретение относится к металлур гии черных металлов, а именно к пол чению сплавов с вансщием и ванадиевых лигатур, и может быть использов но при переработке ванадийсодержащи шлаков в сплавы ванадия с другими х мическими элементами, предназначенными для легирования сталей, сплаво и чугунов. Известен способ получения ванади евых сплавов на первой стадии которого из окисного расплава частично восстанавливают железо до остаточного содержания его окислов в шлаке 4,5-7,5%, исполь.зуя в качестве восстановителя ферросилиций, а в качестве флюса - известь. Затем отделяют полученный металл от окисного расплава на второй стадии. Из этого расплава металлотермическим спосо.бом восстанавливают металлы . Недостатком способа является использование в качестве восстановите ля на обеих стадиях процесса дорогостоящего ферросилиция, что исключает возможность восстановления в сплав кремния из шлака и приводит к увеличению количества отвального шлака за счет продуктов окисления восстановителя и значительных присадок извести, что влечет за собой увеличение потерь ванадия, кремния и марганца и рост себестоимости сплавов. Наиболее близким к предлагаемому ПО техническому решению и достигаемо му эффекту является способ получения сплавов с ванадием в две стадии На первой стадии исходный -ванадий содержащий шлак смешивают с коксом,, добавляют 5-10% плавикового шпата, расплавляют в электропечи и при 1400 1450°С, проводят селективное углетёр мическое восстановление железа доос таточного содержания железа в распла ве порядка 10%, после чего шлак и восстановленный металл раздельно сли вают в изложницы. На второй стадии обогащенный ванадийсодержащий шлак расплавляют в электропечи и восстанавливают ванадий из окислов кремния ферросилицием и алюминием с добавлением извести. При необходимости полученный феррованадий рафинируют от избыточного содержания кремния, алюминия и титана тем же обогащенным, ванадийсодержащим расплавом продуктом первой стадии процесса С.2 Недостатком первой стадии из- . вестного способа является введение в шихту дорогостоящего дефицитного плавикового, шпата, который, сьпграв роль разжижителя, остается в, шлаке балластом, увеличивает количество расплава и снижает эффект его обогащения ванадием, а также высокое (10%) ортаточное содержание железа. На второй стадии процесса восстановление ванадия, марганца и железа из окислов обогащенного шлака в сплав производится также дорогостоящими ферросилицием vi алюминием в присутствии извести, что ведет к увеличению количества отваль.- ;ного шлака. С увеличением количест ва -отвального шлака растут потери ;окислов ванадия, кремния, марганца, :что дополнительно увеличивает себестоимость получаемых сплавов. Целью изобретения является снижение краткости шлака и повышение извлечения ванадия. Цель достигается тем, что .по известному способу получения сплавов с ванадием из ванадийсодержащего шлака,, включающему две стадии обработки окисного расплава, селектив ное углетермйческое восстановление железа на первой, отделение образующегося металла от расплава, восстановление металлов из расплава - на второй стадии, селективное восстановление железа ведут до остаточного содержания окислов железа 2,0-4,4% от веса ванадийсодержащего шлака, поддерживая при этом основность шлака 0,05-0,25, отношение закиси марганца к двуокиси кремния поддерживаютв расплаве в пределах 0,3-1,0 присадками марганцевой руды или концентрата, а восстановление металлов на второй стадии осуществляют углетермическим.процессом. Селективное восстановление желе- за проводят для обогащения расплава окислами ванадия; восстановление леза целесообразно вести до остаточного содержания окислов железа в пределах 2,0-4,4% от переплавленного вана,цийсодержащего шлака, причем содержание окислов железа менее 2,0% сопровождается восстановлением и переходом в получаемый попутный.металл ванадия и марганца вместе с восстановленным железом. Увеличение содержания окислов железа более 4,4% приводит к увеличению железа в конечНом сплаве и соответственно снижает содержание ванадия, кремния и марганца в нем. При основности расплава менее 0,05 также увеличивается переход ванадия в попутный металл; основность более 0,25 нецелесообразна, поскольку в этом случае не будут изменяться условия перехода ванадия в попутный металл при одновременном увеличении количества отвального шлака. Для хорошего разделения металла и окисного расплава жидкотекучесть шлака в процессе обогащения обеспечивают за счет поддержания отношения закиси марганца к двуокиси кремния в пределах 0,3-1,0, для чего, при необходимости, в шлак присажива марганцевую руду, концентрат или другие марганцесодержащие добавки. При снижении этого отношения ниж 0,3 резко возрастает температура плавления и вязкость шлака, что затрудняет процесс восстановления железа и разделения образукицегося попутного металла и окисного расплава. При отношении выше 1,0 снижаетс содержание окислов ванадия в обогащенном расплаве. Применение в качестве разжижителей шлака окислов марганца позволяет отказаться от применения традици онных разжижителей: извести, плавикового шпата, окислов магния, обуславливает возможность применения де шевого углетермического.способа вос становления ванадия, кремния, марганца и железа в сплавы с уменьшени ем количества отвального шлака. Частично восстановленный расплав полученный напервой стадии, обеспе чивает успешное получение сплавов с ванадием путем углетермического вос ста новления на второй стадии. Пример. Плавки проводят в. дуговой электропечи емкостью 3т, ф терованной магнезитовым кирпичом. Ванадийсодержащий конвертерный иШак в кусках размером менее 200 мм в количестве 3000 кг смешивают с ко сом и загружают в электропечь, где проводят нагрев, плавление и необхо димый перегрев расплава с селективным восстановлением железа из окислов углеродом кокса. После полного расплавления, пере грева и выдержки, необходимой для восстановления железа и хорошего разделения шлака и металла, отбирают пробы шлака для определения в нем остаточного содержания окислов железа, основности закиси марганца и двуокиси кремния. Жидкоподвижность шлака, необходимую для более полного восстановления окислов железа, и хорошего разделения шлак и металла, обеспечивают за счет нагрева шлака и металла до (замер термопарой погружения) и отношения закиси марганца к двуокиси кремния в пределах 0,3-1,0. При этЪм жидкотекучесть ишака по вискозиметруГерти составляет 165 мм и визуально шлак жидкоподвижен. Основность полученного шлака 0,05-0,25. При получении в пробе шлака содержания окислов железа ,4% от загруженного конвертерного шлака, металл и шлак сливают в футерованный разливочный ковш и разливают в разную посуду, при этом вес попутного металла составляет 680 кг .или 26%, а вес обогащенного шлака - 2040 кг или 68% от исходного ванадийсодержащего конвертерного шлака. Обогащенный шлак охлаждают, дробят до величины кусков {-100 юл), смешивают с коксом в соотношении на 100 ч. шлака 35 вес. ч. кокса, загружают в руднотермическую печь,тде шихту подвергают нагреву, расплавлению и восстанавливают ванадий, кретл- ,ний, марганцевое железо в сплав. Сравнительные технико-эконбмичес- кие показатели плавок по известному и предлагаемому способам представлены в таблице.

. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВОВ С ВАНАДИЕМ из ванадийсодержащего шпака, включающий две стадии обра-ботки окисного расплава, селективное- углетермическое восстановление .железа на первой стадии, отделение .образующегося металла от расплава, восстановление металлов из расплава на второй стадии, отличающийся тем, что, с целью сниже.ния кратности шлака и повьпиения из.влечения ванадия, селективное восстановление железа ведут до оста1яОчного содержания окислов железа 2,0-4,0% от веса ванадийсодержащего шлака, поддерживая при этом основность шлака 0,05-0,25, отношение-закиси марганца к двуокиси кремния в расплаве - в пределах 0,3-1,0 присадками марганцевой руды или концентрата, а восстановление металлов на второй стадии осуществляют углете& мическим процессом.«

Удел1зные расходы основных материалов, т

конвертерный ванадийсо держащий шлак

кокс

марганцевый концентрат

плавиковый шпат

известь

ферросилиций

12 3,6

0,36

Переход в металл т/т ванадия ,

кремний марганец железо

Извлечение элементов, %

ванадий

марганец

кремний

Выход отвального шлака, т/т ванадия Использование предл 1Гаемого способа позволяет сократить удельный расход йанадийсодержащего шлака, й ключить расход ферросилиция, плавИ кового шпата и извести, уменьшить кратность шлака при одновременном

Продолжение таблицы

0,84 0,84 3,4

90 60 60

85 35

2,1

14 повышении извлечения ванадия, марганца и кремния. В результате на каждой тонне извлеченного ванадия в сравнении с известным способом экономическая эффективность составит 600 руб.