Способ получения ванадиевых сплавов Советский патент 1981 года по МПК C22C33/04 

1

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 6-20%V в виде окисла и 20-45% FeO, и известь проплавляет в электропечи с нагревом расплава до 1550-1750°С. В шихту вводят ферросилиций в таком количест ве, чтобы полностью восстановить окислы железа. Затдем из печи выпускают металл, а шпак оставляют в печи (отделяют металл от шлака). Оставшийся обогащенный окислами ванадия шлак сливают в ковш куда непрерывно и .равномерно- загружают .измельченный (фракция б,2-5 мм)ферросилиций, чтобы восстановить -окислы ваИсщия. Восстановитель.(ферросилиций), берут в избытке, чтобы не только восстановить окислы ванадия, но и получить в сплаве 3-10% кремния. Известь берут в таком количестве, чтобы отношение СаО/510л после окончательного восстановления было в пределах 1,0-2,0 1.

Недостатки данного способа заключаются в том, что процесс ведут в электропечи. Шихта загружается на подину слоем и поэтому плавление ее от дуги занимает продолжительное время (iOOO кг шлака, 700 кг извести и 90 кг ферросилиция плавят 1,5 ч). Взаимодействие шлака и восстановителя осуществляемся только за счет

10 перемешивания вызываемого естественной конвекцией, что ограничивает возможности интенсификации процесса. Кроме того, при полном восстановлении железа в него на первой стадии 5 переходит большое количество ванадия, что приводит к его практической потере. Повышение потери ванадия дополнительно обусловлены также большим расходом извести на втором

20 этапе процесса в связи с повышенным выходом шлака. При расходе извести, рассчитанном на получении после окончательного восстановления шлака с отношением CaO/SiOj э пределах 1,0252,0, на одну тонну исходного шлака получают 1,4 г восстановленного шлака. Повышенное количество конечного шлака обуславливает повышенные потери ванадия в корольках металла,

30 запутавшихся в шлаке. По указанным

причинам извлечение ванадия из шихты не превышает 80%. 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 перхода ванадия в восстанавливаемое железо и потерь ванадия с конечными (ялаками.

Цель достигается тем, что восстановители для селективного восстановления железа вводят из расчета снижения содержания окислов железа в расплаве до 4,5-7,5%, 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 целесообразно проводить в конвертере, поскольку из-за интенсивного перемешивания фаз за счет кинетической энергии факела плавление осуществляется с большой скоростью (2-3 ), примерно на порядок большей, чем в электропечи. При температуре расплава выше 1350с в конвертер вводят металлотермически.е восстановители, например ферросилиций. Расход восстановителей должен обеспечивать снижен-ие содержания окислов железа в расплаве до 4,5-7,5%. Указанные содержания окислов железа обеспечивают незначительный (3,0%) переход ванадия в восстановленный металл на первой стадии при остаточном содержании окислов железа более 4,5%. Наличие окислов железа более 7,5% приводит к снижению содержания ванадия в готовом сплаве. Важным моментом технологии, обеспечивающим высокие технико-экономические показатели, является шлаковый режим, определяемый расходом извести. Он определяет стойкость футеровки, а также 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 увличиваются.С учетом имеющихся результатов исследований расход извести дожен обеспечить получение конечного шлака с отнесением CaO/SiOj в пределах О,1-0,9.Оптимальным является отншение CaO/SiOQ в пределах 0,4-0,6, при котором обеспечиваются и лучшие показатели стойкости огнеупорной футеровки, а также низкая вязкость шлака. Выход конечного Еилака при это составляет 1,1-1,2 т на тонну исходного ванадиевого шлака. По сравнению с известным выход конечного шлака.

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 использовать охладители. В качестве охладителя можно использовать чушковый чугун. Использование чугуна наряду с охлаждающим эффектом позволяет повысить содержание углерода в восстановленном сплав что благоприятно из-за снижения его температуры плавления.

П р и м ер 1.В конвертер (емкостью 8,4 м) с донными фурмами типа труба в трубе загружают б т ванадиевого шлака, содержащего 17,17% и 27,4% окислов железа и 1,5 т извести. Посредством кислородно-топливной продувки 25 мин (кислород 25 , природный газ 10 мумии) шихту расплавляют и нагревают до 1350с. После этого в конвертер загружают 300 кг холодного чугуна и приступают к селективному восстановлению железа, для чего при продувке расплава воздушно-газовым дутьем (воздух 12,0 , природный газ 3,0 ) вводят в конвертер 750 кг 75%-ного ферросилиция. По истечении б мин перемешивания воздушно-газовым дутьем конвертер валят и сливают из него 1,8 т сплава (0,27% С, 1,34% У, 0,03% Si, 0,037% S и 0,045% Р) . Оставшийся в конвертере шлаковый расплав к этому моменту содержит, %: окислы железа 4,72; ,40, SiO 35,2, СаО 22,4 и другие окислы. Для полного восстановления окислов ванадия и железа этого расплава в конвертер вводят известь, 500 кг 75%-ного ферросилиция и 400 кг алюминия при перемешивании воздушно-газовым дутьем (воздух 13,5 MVMHH, природный газ 3,2 ) 8 мин. По окончании процесса получают. 2,29 т сплава, содержащего, %: У 22,18, SiO 11,9, С 19, MrvlO,; S 0,010, Р 0,040, остальное железо. Конечный шлак содержит,% У,.,О5 0,51, SiO 39,0, СаО 23,04, А1пОЭ) 15,8, МдО 8,36 и другие окислы Отношение CaO/SiO получено равным 0,6.

Пример2. В конвертер загружают 5 т ванадиевого шлака, содержащего 17,92% У1О5 и 28,43% окислов железа и 2 т Извести. После 20 мин кислородно-топливной продувки (кислород 22,5 , природный- газ 9 ) шихту расплавляют и нагревают до . После этого в конвертер загружают 200 кг холодного чугуна, и дают 600 кг 75%-ного ферросилиция при перемешивании воздушногазовым дутьем (воздух 10,0 , природный газ 2,5 ). Через 5 мин конвертер валят и сливают из него 1,23 т сплава (0,32% С и 0,16% V). Шлаковый расплав содержит 6,10% окислов железа и 10,40% . Для полного восстановления окислов ванадия и железа в конвертер вводят известь, 500 кг ферросицилия и 310 к алюминия при перемешивании воздушногазовым дутьем (воздух 12 м/мйн, природный газ 2,5 ) 8 мин. По окончании процесса получают 2,10 сплава, содержащего,%: У 22,38, Si 8,41, С 0,24, Mh 7,54, S 0,010, Р 0,070, остальное железо. Конечный шлак содержит, %: 0,56,SiO/j, 33, СаО 29,9, 3,6; МдО 11,2 и другие окислы. Отношение CaO/SiO2 0,9. ПримерЗ. В конвертер загружают 7 т ванадиевого шлака, содержащего 17,60% и 29,2% окислов железа и 1 т из.вести. После 30 мин кислородно-топливной продувки (кисло род 20 мУмин, природный газ 8,5 м/м шихту расплавляют и нагревают до 1400с. Затем в конвертер загружают 350 кг холодного чугуна и 700 кг 75% ного ферросилиция при перемешивании воздушяо-газовым дутьем (воздух 15,0 , природный газ 3 мЗ/мин) Через 6,5 мин конвертер валят и сливают из него 1,67 т сплава (0,12% У и 0,38% С). Шлаковый расплав содержит -7,47% окислов железа и 12,80% Ул Для полного восстановления окислов ванадия и железа в конвортер вводят известь, 600 кг ферросилиция и 500 к алюминия при перемешивании воздушногазовым дутьем (воздух 12 , природный газ 3,2 м УМИН) 3,5 мин. По окончании процесса получают 2,УЬ т сплава, содержащего, .%: У 21,25, Si 15,2; Мц 10,78; С 0,19, S 0,011, Р 0,033, остальное железо. Конечный шлак содержит, 0,16 ,SiO j 37,8 СаО 19,2, Al-jiOi, 16,7, MgO 7,8 и другие окислы. Отношение CaO:Si02 0,5. Предлагаемый способ существенно упрощает технологическую схему производства ванадиевых сплавов значительно повышает производительность азгрегатов, повышает извлечение ванадия до 88%. Формула изобретения Способ получения ванадиевых сплавов, включающий проплавление ванадийсодержащих шлаков и извести,селективное восстановление железа и отделение расплава, довосстановление обогащенного окислами ванадия расплава, о тличающийся 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 4,5-7,5%, 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 W 3579328, кл. 75-1335, 1971.