Способ получения ванадиевых сплавов Советский патент 1981 года по МПК C22C33/00 C22B34/22 

(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. № 652234 известен способ получения ванадиевых сплавов, включающий проплавление окисной ванадийсодержащей части шихты с восстановлением железа. На первой стадии окисный состав шихты рас плавляют и полностью восстанавливают железо и ванадий. Полученный ванадиевый сплав продувают в конвертере дониым газокислородным дутьем до получения шлака с 35-55% и отделяют от него продутый металл. Богатый ванадиевый шлак на заключительной стадии плавки восстанавлива ют металлотермическим методом и пол чают ванадийсодержащий сплав 1. Недостатком данного способа является то, что при переработке некоторых видов окисных ванадийсодержащих материалов (например, железованадиевых концентратов Волковского месторождения,- содержащих медь, шла мов ТЭС, работающих на мазуте, имеющих в своем составе никель и т.п.) на первой стадии процесса, предусма 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 2025%. После отделения основной части металла от богатого ванадиевого шлака в шлаке остается --10% такого ферроникеля в виде корольков.. При последующем восстановлении ванадиевого шлака .в .ванадиевый, сплав (третья стадия) переходят и примеси указанных цветных металлов из 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 (А 1 ТМ А 102-64) предусматривает выпуск феррованадия с содержанием меди менее 0,15%, никеля мен 0,1%, молибдена менее 0,75%. Имеютс ограничения по содержанию меди и ни келя в ванадиевых сплавах и в 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 вана диевых сплавов перед восстановлен-- ем до ванадия и железа окисную част шихты расплавляют в присутствии передельного чугуна с отделением шлакового расплава от металла/ а в качестве окисной части шихты использу ют шламы ТЭС, работающих на мазуте. В процессе совместного расплавле ния окисной части шихты и чугуна пр исходит восстановление никеля, меди т.п., которые переходят в металлический расплав, В то же время железо и ванадий не восстанавливаются и переходят в шлак. Чугун в процессе плавления является слабым восста новителем и в то же время металличе кой 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 во становлением ванадия, т.е. его поте рями. Для совместного расплавления окисной части шихты и чугуна могут использоваться различные агрегаты, например электропечь. Вследствие большой длительности проплавления окисных материалов в электропечи целесообразнее использовать конвертер с донным топливно-кислородным дутьем. В этом случае окисную часть шихты можно загружать на готовых уже в расплав передельного чугуна при его кислородной продувке. Дополнительно присаживают в конвертер и чушковый чугун. При использовании в качестве окисной части шихты шламов ТЭС, работающих на мазуте, металлическ1 й расплав, образующийся после совместного проплавления чугуна и шлама, представляет собой ферроникель. Часть его в виде ко также переходит на послед рольков ющую 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 ванадиевыми сплавами другого ценного сшшва - ферроникеля. Поэтому предлагаемый способ целесообразнее в то случае, когда в качестве окисной ча ти шихты используют шламы ТЭС, рабо тающих на мазуте. Пример. В электропечи последовательно проводят 4 плавки по совместному расплавлению шлама ТЭС и передельного чугуна. Шлам представлял собой смесь 60% магнитной (стальная дробь) и А/ 40% немагнитной (собственно шлам) составляющих. Собственно шлам содержит в виде окислов 43,4% железа, 19,8% ванадия и 4,8% никеля, а также силикаты, 3,8% серы и 0,07% фосфора. На плавку загружают 2,6т шлама (немагнитная и магнитная составляющие) , 0,6 т чугуна и 100 кг извести. После расплавления и нагрева до 1550с полученные шлак и металл сливают в разливочный 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 (4,0% Ni, 0,12% С, 0,08% Si, 0,5% S, 0,1% Р, остальное железо) и (15,25% , 7,10% СаО, 2,1 ,и шлака 12,0% SiOj , 8,5% MqO, 33,1% . 1,2% С 0) , В шлаке 7% корольков с 5% никеля. Шлак в количестве 8,5 т расплавляют в конвертере с помощью донных фур-м при подаче кислорода 20 M/мин, 8,5 природного газа. После расплавления при 1350с в конвертер тремя порциями загружают 1900 кг 75%-ного ферросилиция и 100 кг алюминия и ведут продувку азотом (15 и природным газом 4,5 ). Продолжительность первого восстановительного периода составляет 15 мин. После этого металл (18,7% V, 0,92 % Si, 0,410% С, 0,7% Ni) 4,0 т сливают в ковш, а шлак (,53%) в шлаковню. Затем металл переливают в конвертер. В результате окислительной продувки (кислород 20 , природный газ 3.5м /мин) в качестве охладителя в конвертер дополнительно дают 500 кг железорудных окатышей (в течение 12 мин получают около 3 т шлака ( 37,5%, Ге(,5ш,- 23,4%, SiO,ilO,7%, СаО 2,7%). Продутый металл содержит 0,78% ванадия и 0,42% никеля. Посредством перелива отделяют металл от шлака и шлак снова запивают в конвертер, дополнительно загружают 2 т извести, подогревают газокислородным факелом до 1380С 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 1.6т ванадийсодержащего сплава (32% V, 12,1% Si, 1,4%Мп, 0,08% Ni) . Содержание р восстановленном шлаке 0,56%. Пример2. В конвертер заливают 2 т жидкого передельного чугу- на при 1360°. При подаче в течение 3 мин через донные фурмы кислорода (20 MybfliH/ и природного газа 3,5 м/мин) в конвертер порциями по 300-350 кг загружают 1 т шлама ТЭС ( 20,5%, Fepy 23,3%, Ni 10,8%, SiOj. 1,8%). После продувки в конвертер для охлаждения присаждают еще 0,8 т чугуна. Указанные операции повторяют 5 раз и таким образом проплавляют 5 т шлама ТЭС и 1,5 т чушкового чугуна. По окончании продувки металл сливают в ковш и затем отливают в слитки общчм весом 3,1 т. Металл содержит, %: Ni 16,9, С 0,56, Р 0,011, S 0,23, V О,12,т.е. предста ляет собой черновой ферроникель.Шлак (15,6.%, 40,2% Fe,a-m ,8,7% SiO, 2,8% CaO, 3,8% MgO) оставляют в конвертере, а затем последовательно про водят восстановление с отделением восстановленного шлака, окисление по лученного металла с оставлением бога того 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 ванадийсодержащего сплава (29,4% У, 15,7% Si, 0,5% Ni). Приведенные примеры показывают, что при переработке предлагаемом спо собом таких окисных ванадийсодержащих материалов как шламы ТЭС, получа ют 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 ишамов ТЭС, работанмцих на мазуте, наряду с ванадиевыми сплавами получена дополнительная продукция в виде дефицитного ферроникеля. Формула изобретения 1.Способ получения ванадиевых сплавов по авт. св. № 652234, о тли.чающийся 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 п. 1, отлич аю щ и и с я тем, что в качестве окисной части шихты используют шламы ТЭС, работающих на мазуте. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 652234, кл. С 22 С 33/00, 1976.