Способ получения ванадиевых сплавов Советский патент 1979 года по МПК C22C33/00 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВАНАДИЕВЫХ СПЛАВОВ

, 1 Изобретение относится к черной ме таллургии и может быть использовано в производстве ванадиевых сплавов Известен способ получения ванадие вых фе5)росплавов из ванадиевых ишаков посредством селективного восстановления и отделения железа с последующим восстановлением полученного обогащенного ванадием шлака ферросилицием и алюминием в электропечи 1 .,,,Исходный ванадиевый шлакв смеси коксом и плавиковым шпатом проплавляют в электропечи. Температуру процесса поддерживают на уровне 1400- 1450°С, При снижении содержания желе за в шлаке до 10% шлак и восстановленный металл сливают в изложницы. После охлаждения шлак- отделяют от ме талла и подвергают повторному пере.плаву;в электропечи, а затем восстанавлиВают кремнием и алюминием. Недостатки известного способа повышенные потери ванадия и малая пр изводительность процесса. Потери ванадия обусловлены тем, что из. шлака восстанавливается не только железо, но и ванадий (в металле содержится около 3% ванадия). По этой причине степень извлечения ванадия из исходного шлака в сплав уменьшается. Низкая производительность процесса обусловлена специфическими особенностями плавления малртеплопроводного слоя шлака на поду дуговой электропечи (как на первой, так и на второй стадиях процесса). Вольшая длительность плавления на первой стадии связана также с необходимостью поддерживать температуру расплава не выше 1450°С, так как стремление ускорить плавление за, счет повышения температуры приводит к интенсивному восстановлению ванадия из шлака в металл и к снижению сквозного извлечения ванадия. Длительной операцией является силикоалюминотермическое восстановление ванадия на второй стадии процесса, особенно при снижении содержания пятиокиси ванадия в шлаке менее 2-4%, что связано с недостаточным перемешиванием ванны. Цель изобретения состоит в повышении извлечения ванадия при получении ванадиевых сплавов из ванадийсодержащих шлаков и повышении производительности процесса. Цель достигается осуществлением процессаВ три стадии На первой стадии исходный шлак расплавляют, например, в конвертере с донным газокислородным или нейтрально-газовым дутьем осуществляя продувку газокислородным факелом с коэффициентом избытка кисл рода сО 0,5-1,0. После расплавления шлака его восстанавливают. При испол зовании, например, конвертера с донны газокислородным и нейтрально-газовым дутьем подачу кислорода через донные фурмы прекращают и вместо него подают нейтральный газ (аргон, азот, пар и др.), а в конвертер присаживают восстановители (ферросилиций, алюминий, THiaH, магний, карбид кальция и т.п.). С целью снижения затрат на восстановители в качестве восстанавливающего реаген та могут быть использованы кокс, уголь, электродный.бой и т.п. материалы. В этом случае расплавление может быть совмещено с восстановлением, например, при плавлении исходного ванадийсодер жащего шлака в смеси с койсом в элек тропечи. Из электропечи образовавшийся шлак и металл переливаются в конвертер, где производят довосстановление шлака, например алюминием и кремнием при перемешивании расплава нейтральными газами, подаваемыми через донные фурмы. По окончании восстановления окислов ванадия с 5-2 ванадия производят отделение металла от восстановленного шлака (содержащего, в основном, СаО, SiOj, MgO, AlgOj,TiOg), например, посредством раздельного слива металла в ковш (через летку конвертера),а шлака в шлаковню. На второй стадии процесса отделен ный от восстановленного шлака металл продувают в конвертере через днище газокислородным дутьем, например при подаче кислорода в центральный канал а природного газа (в количестве 5-10 от расхода кислорода) - по периферии кольцевых фурм. При продувке металла окиеляются и переходят в шлаковую фа зу ванадий, кремний, марганец, углерод и прочие примеси. В результате получают окисленный шлак, обогащенны ванадием (35-55% VgOg). После слива металла через летку переходят к третьей стадии процесса Полученный богатый ванадием шлак под вергают продувке нейтральным газом (аргоном, паром, азотом) и одновременно загружают ь конвертер восстановители (ферросилиций, алюминий, силикокальций, силикоалюминий, титан магний и т.гг.) и флюсы (известь, плавиковый шпат). При этом нейтральные газы поступают по центральному каналу кольцевых фурм, установленных в днище, а по периферии идет природный газ. В результате восстановления получают феррованадиевый сплав с содержанием ванадия 30-50%. При наличии в исходном шлаке повышенных количеств легковосстанови1«ш1х окислов (например, марганца, хрома) указанны способом можно получать сплавы с марганцем, хромом и т.п. Для увеличения их концентрации в сплаве при восстановительной стадии процесса в конвертер вводят также руды указанных металлов . Пример. В Ют конвертер с донным кислородно-топливным и нейтрально-газовым дутьем при подаче через фурмы 30 кислорода и 15 природного газа (об 1,0) расплавляют в течение 45 мин б т ванадиевого шлака (Vg 20,0%; 42,0%). В конвертер по ходу продувки добавляют также 550 кг извести (90% СаО). Через 45 мин плавления шлакоьый расплав (VgOs 17%; , 37%; СаО 8%; SiO 12%) имеет температуру 1500°С. После достижения указанной температуры и промежуточной повалки конвертера через центральный канал кольцевых донных фурм подают пар (12 ), а подачу природного газа (через периферийный канал) снижают до 4 . При вертикальном положении конвертера в него присаживают 550 кг 75%-ного ферросилиция, 550 кг извести, затем 1150 кг алюминия и еще 550 кг извести. Первый восстановительный период при продувке паром длится 20 мин. После этого конвертер наклоняют в горизонтальное положение и через летку сливают металл (3,7 т) в ковш, а шлак ( - 0,42%) - в шлаковню. Полученный металл ( V 17,6%; Si 1%) переливают в конвертер и в тэчение 20 мин продувают кислородом (35 ) с подачей по периферийному каналу природного газа (3 ) . В результате окислительной продувки ванадийсодержащего металла получают 2,2 т шлака с содержанием 53% и 10% оъы,. Этот шлак оставляют в конвертере, а металл (0,12% V; О,05%.С; 0,08% Мп; остальное железо и примеси) в количестве 1,5 т сливают в ковш и отливают в стальную товарную заготовку. Оставшийся в конвертере шлак подвергают восстановлению, для чего при продувке шлака паром (расход пара 12 расход природног о газа 3 ) присаживают в конвертер 800 кг алюминия и 1 т извести. В результате восста новления получают 1,4 т феррованадийсодержащего (43,4% V) сплава. Температура расплава в конце восстановления 1700°&. Длительность всего цикла плавки составляет, мин: Расплавление исходного ванадийсодержащего шлака . 45 Первый восстановительный период 20 Замер температуры, разделывание летки, раздельный слив металла в ковш, а шлака в шлаковню, перелив восстановленного металла в конвертер15 Окислительная продувка металла, полученного в первый восстановительный период Слив металла из конвертера Второй восстановительный период Отбор проб полученного феррованадиевого сплава и восстановленного шлака и слив сплава в ковш 5 Всего2 ч 05 м Эффективность предлагаемого спосо определяется высокой его производите ностью, а также тем, что при выплавк сплава с высоким содержанием ванадия отпадает необходимость использования дорогостоящей пятиокиси ванадия. При этом значительно упрощаются технологическая схема/и аппаратурное оформление, снижаются трудовые затраты, так как исключается многоступенчатый и трудоемкий гидропередел, а Также повышается степень извлечения ванади в . Формула изобретения 1. Способ получения ванадиевых сплавов, включающий проплавление оки ной части шихты с восстановлением железа, отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения ванадия из шлака и производительности агрегата, процесс осуществляют в три стадии, на первой стадии окисный состав шихты расплавляю и полностью восстанавливают железо и ванадий, полученный ванадиевый сплав на второй стадии продувают в конвертере через днище газокислородным дутьем до получения шлака с 35-55% пятиокиси ванадия и металлического расплава на основе железа, который по окончании продувки сливают, на третьей стадии из шлака восстанавливают металлотермическим методом ванадий с одновременной продувкой расплава нейтрально-газовым дутьем. 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса на первой стадии, расплавление шлака осуществляют в конвертере с донным газокислородным с избытком кислорода об 0,5-1,0 или нейтрально-газовым дутьем. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 246552, кл. С 21 С 7/00, 1969.