專利名稱:釩渣的生產(chǎn)方法
本發(fā)明是關(guān)于一種冶金方法，尤其是關(guān)于在頂吹、底吹或復(fù)合吹的轉(zhuǎn)爐中氧化釩鐵生產(chǎn)釩渣的方法。
在轉(zhuǎn)爐或其它設(shè)備上氧化釩鐵所得到的釩渣是生產(chǎn)五氧化二釩的原料，而這種五氧化二釩主要是在黑色冶金中用來生產(chǎn)釩鐵和其它含釩量較高的合金。
目前在釩合金化的金屬-鐵，鋼和合金的生產(chǎn)中直接使用釩渣的比例正在不斷地增長。
對于釩渣的化學(xué)成分和礦物成分方面的具體要求取決于它的用途。用來生產(chǎn)五氧化二釩的釩渣必須滿足最嚴(yán)格的要求，因此，根據(jù)所選用的生產(chǎn)流程的不同，要對釩渣的每一種成分規(guī)定出它的最佳濃度范圍。
在蘇聯(lián)，已經(jīng)發(fā)展了一種方法，可以在底吹空氣和氧氣的轉(zhuǎn)爐中，在氧氣頂吹及復(fù)合吹的轉(zhuǎn)爐中生產(chǎn)各種成分的釩渣，并且已經(jīng)進(jìn)行商業(yè)性的工業(yè)生產(chǎn)(參看蘇聯(lián)發(fā)明者證書No.316727 C21 C5/28，1960;蘇聯(lián)發(fā)明者證書No.531861，C21 C7/00，1974;蘇聯(lián)發(fā)明者證書No.589258，C21 C5/28，1973)。
用這種方法生產(chǎn)的釩渣含有(按重量%)氧化鐵 -41.6 氧化鈦 -7.4氧化硅 -16.4 氧化鉻 -2.8氧化釩 -15.8 氧化鈣 -1.5氧化錳 -9.1 金屬相 8-12雜質(zhì)(Mg O，Al2O3，R2O)-余量。
(參見N.P.Lyakishev等，《黑色冶金中的釩》，冶金出版社，1983，第36頁)。
但是，這種成分的釩渣是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求的。所以需要進(jìn)行改進(jìn)，要求可以進(jìn)一步提高氧化釩，氧化錳，氧化鈣及其它氧化物的濃度。在這種情況下，必須使釩渣的成分達(dá)到最佳值以保證釩回收的較好參數(shù)。
從鈦磁鐵礦中回收釩的火法冶金過程是在轉(zhuǎn)爐中得到釩渣，這種方法在中國也已經(jīng)進(jìn)行工業(yè)性生產(chǎn)(參見K.N.Sokolova，“國外釩的生產(chǎn)和使用”，Chermet intormatsia協(xié)會出版的會報(bào)，1981，10，(894)，第3-15頁)。不過，用這種方法生產(chǎn)的釩渣中，釩的含量還不夠大，并且在生產(chǎn)中還要消耗相當(dāng)數(shù)量的輔助試劑。上述釩渣成分(按重量%)如下V2O5-10～15;FeO-33～45，TiO2-8～13.5，SiO2-7.6～35.4，MnO-2.7～5.7，CaO-0.9～1.5。生產(chǎn)這種釩渣所用的鐵原料的成分(按重量%)是C-4.5，V-0.37，Si-0.2，Mn-0.21，P-0.05，S-0.05，Ti-0.12。
在生產(chǎn)釩渣的方法中有一種在搖包中用頂吹氧的辦法吹煉下列成分的鐵原料(按重量%)C-3.95，V-1.10，Si-0.24，Ti-0.22，Mn-0.22，P-0.08，S-0.087，Cr-0.29，Cu-0.04，Ni-0.4。用這種方法得到的釩渣含有(按重量%)氧化釩-27.8 氧化硅-17.3氧化鐵-22.4 氧化鋁-3.5氧化鈣-0.5 碳-3.5氧化鎂-0.3 雜質(zhì)-余量(參見“Journal of lron and Steel Inst.”，1970年4月，第340頁)。
但是，這種成分的釩渣對于五氧化二釩的生產(chǎn)來說也是理想的原料，因?yàn)樗纳a(chǎn)溫度條件(在1180～1270℃范圍內(nèi))不可能在釩渣中產(chǎn)生出粒度足夠大(尺寸大于50微米)的釩尖晶石，而這種尖晶石釩渣在氧化焙燒時(shí)是很疏松的。
生產(chǎn)釩渣的釩鐵精煉過程的主要特征在于釩進(jìn)入釩渣的回收程度，這個(gè)回收率是指有多少釩從鐵中轉(zhuǎn)變到釩渣中去了，也就是釩的造渣程度，另外是指用釩渣生產(chǎn)的釩相對于其從金屬中分離出的量。從長期實(shí)踐中已經(jīng)得知，釩的造渣程度主要取決于脫釩結(jié)束時(shí)金屬的溫度，并且是在93.4～93.5%這一范圍內(nèi)。造渣程度的第一個(gè)數(shù)值與SAR中提供的方法有關(guān)(參見“Journal of Iron and Steel Inst.，”，1970年4月，第340頁)。在這種方法中，金屬的最終溫度不超過1300℃(更確切地說是1270℃)。上述造渣程度的第二個(gè)數(shù)值是從蘇聯(lián)的吹氧轉(zhuǎn)爐方法中得出的。在這種方法中，脫釩結(jié)束時(shí)金屬溫度高達(dá)1370℃(參見L.A.Smirnor，“鈦磁鐵礦的冶金過程”，烏拉爾斯維爾德羅夫斯克NIICnermet出版社，Coll.No.18，第58-76頁)。
進(jìn)一步提高鐵的溫度，比如提高到1400℃～1420℃，在同樣的生產(chǎn)條件下會降低釩的造渣程度。因?yàn)樵谧詈蟮慕饘僦锈C的“剩余”濃度已經(jīng)增加到0.06～0.08%(平均0.07%)，造渣程度降到85%，也就是說，鐵中所含的釩有15%損失掉了。
因此，就提出了這樣的問題提高脫釩結(jié)束時(shí)的金屬溫度同時(shí)又不致降低釩的造渣程度。這個(gè)問題的解決將會顯著地?cái)U(kuò)大鐵的精煉過程和改善所生產(chǎn)釩渣的質(zhì)量。在釩渣生產(chǎn)中，釩的另一種損失是在轉(zhuǎn)爐中吹煉鐵完成的時(shí)候釩渣從金屬中分離出來的那種消耗。在其它條件相同的情況下，這些損失的大小取決于釩渣的成分，充其量(在蘇聯(lián))損失為5%，而在SAR方法中為8.6%(參見選出的文獻(xiàn))。
所以，蘇聯(lián)所采用的在轉(zhuǎn)爐中生產(chǎn)釩渣的方法中，釩的總損失充其量能達(dá)到12.5%，而在SAR方法中為16%。
為了減少釩的損失，建議在把釩渣從金屬中分離出來的時(shí)候，在轉(zhuǎn)爐中一次熔煉以后將其留到第二次熔煉之前，(參見“鋼”雜志，1976年No.7，莫斯科，L.A.Smirnov等人的文章“釩鐵生產(chǎn)效率的改進(jìn)”第597-601頁)。不過，這種技術(shù)在脫釩結(jié)束時(shí)金屬溫度提高到1400℃和更高的情況下，仍然不能減少釩的損失。
本發(fā)明的目的是提出一種用釩鐵氧化來生產(chǎn)釩渣的方法，這種方法可以提高從鐵中回收釩的回收率和改善釩渣的質(zhì)量。
采用一種能夠生產(chǎn)具有下列化學(xué)成分和礦物成分的釩渣的方法就可以達(dá)到上述目的，這種釩渣的化學(xué)成分(按重量%)為氧化釩 16～30氧化硅 10～24氧化錳 6～14氧化鉻 1～12氧化鈣 0.3～30.0氧化鈦 6～14.0金屬鐵 2～20氧化鐵 其余該釩渣的礦物成分(按重量%)為尖晶石 40～70玻璃 2～10輝石和橄欖石 其余尖晶石顆粒具有規(guī)則的幾何形狀，尺寸在25～80微米范圍內(nèi)，這種方法包括將具有下列成分(重量%)的釩鐵裝入轉(zhuǎn)爐中釩-0.35～0.90， 鉻-0.03～0.42碳-3.8～4.8， 磷-0.02～0.10硅-0.05～0.35， 銅-0.04～0.32錳-0.12～0.35， 鎳-0.04～0.32鈦-0.07～0.38， 鈷-0.001～0.12
鐵-其余接著再添加含鐵的成分和/或助熔成分，用氣體氧化劑進(jìn)行吹煉，速率為1.5～3.0米3/噸·分(按氧氣計(jì)算)，當(dāng)鐵溫度為1180～1300℃時(shí)開始吹氧，而在鐵溫度為1400～1650℃時(shí)停止吹氧，熔池的比表面積為0.13-0.30米2/噸，生產(chǎn)出一種半成品或鋼和釩渣。
為了改進(jìn)所生產(chǎn)釩渣的質(zhì)量，減少鐵水的消耗，提高釩進(jìn)入釩渣的回收率并提高金屬的收得率，在熔煉過程結(jié)束時(shí)最好在吹氧以前將具有下列成分(按重量%)的混合物添加到鐵水的表面上含釩的重質(zhì)碳?xì)浠衔? 0.5～6.0釩渣的磁性部分 5～20軋制鱗皮 其余這種操作技術(shù)可以使更多的釩進(jìn)入釩渣之中。
此外，為了進(jìn)一步降低鐵水的消耗，增加氧化釩在釩渣中的濃度并改進(jìn)其顯微組織，最好在鐵水吹氧以前把廢鋼加進(jìn)轉(zhuǎn)爐中，添加量是鐵水重量的1-10%，在吹氧時(shí)間的15-25%以后再次添加4-10%的廢鋼。
為了使主要用來生產(chǎn)含釩的生鐵，鋼和合金(直接用釩渣)的釩渣的堿度保持在1.0～1.4的水平上，最好是吹煉生鐵以前加入60～70%的含鈣熔劑。
為了降低氧氣吹煉生鐵以后釩渣中氧化鐵的含量，要用惰性氣體吹煉所得到的中間產(chǎn)品或鋼。
按照本發(fā)明的方法所生產(chǎn)的釩渣同以往的生產(chǎn)技術(shù)相比，具有下列優(yōu)點(diǎn)在提高的脫釩溫度下具有較好的抗化學(xué)反應(yīng)能力，從而可以保證在超過1400℃的溫度下具有較高的造渣程度;
熔渣具有最佳的非均一性(多相化)，因此從金屬中分離釩渣時(shí)可以保證釩的損失不超過5%;
制備焙燒用渣(破碎，分選)時(shí)釩的損失不超過5%;
氧化焙燒以后生產(chǎn)五氧化二釩的時(shí)候，在水浸和/或酸浸時(shí)加添“Cynders”提高了渣中釩的回收率;
有效地用釩使金屬-生鐵、鋼和合金合金化，釩渣的一個(gè)實(shí)例是一種與堿金屬氧化物和碳結(jié)合的渣，按重量%計(jì)二者分別含1.5～9.0%和0.1～2.0%，含有堿金屬氧化物和碳的釩渣，優(yōu)點(diǎn)在于改善了釩渣的顯微組織，在這種情況下，尖晶石晶粒的平均大小將會增加，而這種晶粒是釩渣的主要含釩相。這些成份共同影響的另外一個(gè)作用是使尖晶石形成一種多孔的疏松的顯微組織。后面這一點(diǎn)是十分必要的，因?yàn)樵谶@種情況下，由于反應(yīng)的表面積增大了，尖晶石晶粒在氧化-還原過程中容易分解，不僅在尖晶石晶粒的表面上，而且在孔隙之中也形成一種新相，結(jié)果使釩進(jìn)入最終產(chǎn)品中的回收程度加大，回收得更加完全。
本發(fā)明方法的這些優(yōu)點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)在下面所作的詳細(xì)說明中將更明顯地表現(xiàn)出來。
具有上述組成的釩渣是通過用氣體氧化劑來氧化釩鐵得到的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，釩渣的這種組成是由鐵的化學(xué)組成確定的。而根據(jù)本發(fā)明，此鐵的成份(按重量%計(jì))如下釩-0.35-0.90， 磷-0.02-0.10碳-3.8-4.8， 銅-0.04-0.32硅-0.05-0.35， 鎳-0.04-0.32錳-0.12-0.35， 鈷-0.001-0.12鈦-0.07-0.38， 鐵-余量鉻-0.03-0.42，由于適當(dāng)?shù)乜紤]到熔煉鈦磁鐵礦時(shí)在爐窯中形成碳氧氮化鈦所引起的一些已知的相應(yīng)規(guī)律，在工作容積不大的(小于1000米3)一般高爐中熔煉這種組成的鐵。
原料鐵中成份比例的變化如超過上面規(guī)定的限度，既使某一個(gè)成份超過了規(guī)定值都會產(chǎn)生不利的作用。
因此，如果鐵中釩的含量減少到0.35%以下就會降低釩渣中氧化釩的濃度，既使其它成分都在較低的限量下，上述氧化釩的濃度也會降到16%以下，因而不利于轉(zhuǎn)變?yōu)槲逖趸C的爐渣處理過程。同時(shí)，如果鐵中釩的含量超過0.90%也是不利的。因?yàn)楫?dāng)釩的含量這樣大的時(shí)候，所生成的釩渣中氧化釩的比例就會大于30%，而這會降低釩的造渣程度，并且會降低釩渣從金屬中分離的比例(由于它增厚了)，因此也就增加了釩的損失。
按上述規(guī)定量溶解在鐵中的硅和錳的作用是在與氧化鐵一起氧化的時(shí)候，它們形成了一種液態(tài)的可流動(dòng)的硅酸鹽成份，而這是含尖晶石相開始產(chǎn)生和生長所不可缺少的。在鐵中的硅含量不希望超過0.35%，因?yàn)楫?dāng)鐵中的釩含量為0.35%時(shí)，氧化釩的比例將會減少到要求的16%以下。
按照同樣的原因考慮，鐵中含錳量的允許范圍也要有一定的限制。
鐵組合物中所含的處于規(guī)定范圍內(nèi)的鉻和鈦可以完全變成復(fù)合的尖晶石，從而使其具有較好的抗化學(xué)反應(yīng)的性能并可改善其耐火性能。復(fù)合尖晶石具有較高的抗化學(xué)反應(yīng)的性能，有助于使釩更完全地氧化成為釩渣，減少從金屬中分離出釩渣時(shí)釩的損失，從而提高了釩的回收率。
鐵中溶解的銅、鎳和鈷和改善碳活性的作用在于提高用來氧化鐵和其它造渣成份(包括釩在內(nèi))所消耗氧的比例，因此無疑會提高效率，使釩氧化更加充分，并增加釩在造渣時(shí)的回收率。
按照本發(fā)明的方法，將具有上述規(guī)定組成的釩鐵裝入一個(gè)轉(zhuǎn)爐中，然后用一種氣體氧化劑(如氧氣)進(jìn)行吹煉(氧化)。在開始吹煉時(shí)溫度在1180～1300℃范圍內(nèi)，吹氧速率為1.5～3.0米3/噸·分;在吹煉終止時(shí)，溫度在1400～1650℃，熔池表面的比表面積為0.13～0.30米2/噸。
這些生產(chǎn)參數(shù)值可以保證含鐵的添加劑(冷卻劑)和/或加入熔池中的助熔添加劑得到充分而徹底的混合，從而強(qiáng)化了釩的氧化，使得到的釩渣具有所要求的化學(xué)和礦物組成以及顆粒組成。同時(shí)具有對于氧化釩的所需吸附能力;在金屬的下層和靠近爐壁的部分不存在死區(qū);由于爐渣的正常蒸濃(boiling-down)，使渣中金屬夾雜濃度和游離氧化鐵濃度減小，由于在尖晶石周圍形成硅酸鹽的最佳包封使尖晶石晶粒的尺寸增大，后面這幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)可以大大地改善隨后從爐渣變成五氧化二釩精加工過程的效率。另外值得注意的一點(diǎn)是上述規(guī)定的參數(shù)范圍有可能基本上避免釩含量沿熔池深度減小，而這也有利于釩進(jìn)入釩渣中去。
應(yīng)該指出，保證得到上面所講效果的主要作用是由熔池表面的比表面積以及氧化劑吹入速率這兩者結(jié)合而達(dá)到的。任何一項(xiàng)參數(shù)變化超出了上面規(guī)定的限度都會產(chǎn)生不利的效果。因此，當(dāng)熔池表面的比表面積減小到低于0.13米2/噸時(shí)，就會明顯地降低釩的造渣程度，尤其是在高于1330℃的溫度下更是如此，另外還會降低所產(chǎn)生釩渣的質(zhì)量(金屬夾雜和自由氧化鐵比例增加，尖晶石晶粒的尺寸減小)。與此同時(shí)，如熔池表面的比表面積超過0.30米2/噸也會對所考慮的參數(shù)不利，導(dǎo)致局部偏離釩渣成份和金屬成份的所需比例。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的時(shí)，鐵的初始溫度也是很重要的。溫度降到1180℃以下將會明顯地降低釩渣的質(zhì)量(金屬夾雜和氧化鐵的比例增加，尖晶石晶粒尺寸減小)，這是所不希望的。相反，如果把開始溫度增加到1300℃以上，就會在吹煉一開始就大大地增加碳燒掉的程度，從而抑制釩的氧化和降低它的造渣程度。
應(yīng)該看到，按照本發(fā)明的方法，在比以往方法高得多的溫度(1400-1650℃)下使釩的造渣程度很高(90%以上)，而以往的方法釩的造渣程度相同的情況下金屬溫度一般都不超過1350℃。只有在溫度高于1480℃的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)釩的造渣程度低于90%，但是在1480～1600℃溫度范圍內(nèi)，釩的造渣程度穩(wěn)定在85～90%的水平上，并且在高于1600℃的溫度下造渣程度再次增加到同樣的數(shù)值(90%甚至更高)。此時(shí)在碳低于0.25%的金屬中釩的“殘余”濃度可以低到0.01%。
在脫釩結(jié)束時(shí)提高金屬的溫度與以往的方法相比不僅可以改善所得到釩渣的組成，在較高的脫釩完成溫度下提高釩的回收率，而且也可以大大地提高煉鋼的生產(chǎn)能力(達(dá)到25～30噸/分)。
在實(shí)施本發(fā)明的方法時(shí)，使用含有釩的各種廢料的造渣混合物是十分適宜的，具有上述規(guī)定組成的廢料如重油之類油類、釩渣的磁性部分以及軋制鱗皮。
這種添加物不僅會由于釩從碳?xì)浠衔锖外C渣的磁性部分(在生產(chǎn)五氧化二釩時(shí)氧化焙燒過程中的一個(gè)副產(chǎn)品)進(jìn)入渣中使渣的含釩量明顯提高，而且按照本發(fā)明添加到組合物中的重質(zhì)碳?xì)浠衔?如重油)，還會將軋制鱗皮和釩渣磁性部分顆粒材料的顆粒粘合起來，因顆粒相互粘附在一起，從而形成一種均勻體。這樣基本上避免它們在吹煉時(shí)被帶走，并且可以提高其使用效率。此外，在混合物中混入的液體碳?xì)浠衔镌谂c吹入的氧氣反應(yīng)時(shí)將放出一定量的額外熱量，從而提高金屬溫度，加速熔化并且加快熔化的混合物與金屬之間的反應(yīng)。這有可能降低鐵水的消耗速率，提高軋制鱗皮之類鐵礦材料的利用率，增加釩從鐵水進(jìn)入釩渣的比例。
這些參數(shù)的提高也是由于在混合物中添加了釩渣的磁性部分，這是在為生產(chǎn)五氧化二釩制備氧化焙燒用釩時(shí)(機(jī)械破碎，粉碎和磁力分離)得到的。它含有金屬顆粒，其尺寸在0.1～20毫米范圍內(nèi)，在這些顆粒的表面上有不大好分離的釩渣。根據(jù)顆粒的尺寸大小，顆粒的造渣程度為20～50%。釩渣磁性部分的平均化學(xué)組成如下(按重量%)金屬鐵-50～80，MnO-1～3，SiO2-2～8，TiO2-1～3，氧化物中的鐵-5～20，P-0.03～0.05，S-0.02～0.03，C-0.1～2.0使用這種釩渣磁性部分還具有下面的好處。由于它的密度較大(與軋制鱗皮相比)，因此在吹煉的時(shí)候，有助于造渣組合物與金屬更好地混合。
當(dāng)混合物中主要成份的含量超出了規(guī)定的范圍時(shí)，就會產(chǎn)生不好的效果。
當(dāng)碳?xì)浠衔锏暮康陀?.5%時(shí)，會出現(xiàn)“濕潤”的作用，但很小，而當(dāng)碳?xì)浠衔锏谋壤^6%的時(shí)候，就會出現(xiàn)釩渣明顯過熱的現(xiàn)象，這就會產(chǎn)生有害的效果，比如對轉(zhuǎn)爐的爐襯的耐用性會有不利的影響。
在混合物中釩渣磁性部分含量受其溶解時(shí)間限制，當(dāng)其含量大于20%時(shí)，它將留在所得到的釩渣中，從而對其質(zhì)量不利。如果其含量小于5%，則它在混合物存在的意義就成了問題。
為了進(jìn)一步改善釩渣的質(zhì)量，尤其是減少其宏觀和微觀的不均勻性，并且為了提高氧化釩的比例和減少鐵水的消耗，最好與鐵礦材料(如軋制鱗皮)一起添加一定數(shù)量的廢鋼，即在鑄鐵以前添加1～4%的廢鋼。如此處理時(shí)，經(jīng)過吹煉時(shí)間的15～25%后加入軋制鱗皮之前，形成一種流動(dòng)性液體酸性渣，它可以使加入的軋制鱗皮很好地造渣，從而減少帶走量。其次，它可以改變軋制鱗皮的溶解機(jī)制，這主要是通過使軋制鱗皮初步溶解在硅酸鹽釩渣中，同時(shí)減少金屬滴落的程度和金屬滲入釩渣之中，借以減少金屬夾雜的數(shù)量。
不過，采用這種技術(shù)的最基本結(jié)果是減少釩渣的宏觀和微觀不均勻性，這對于隨后在五氧化二釩的生產(chǎn)中使用釩渣是非常重要的。
本發(fā)明的一些最佳實(shí)施方案如下實(shí)施方案Ⅰ.將具有下列成分的釩鐵裝入轉(zhuǎn)爐中釩鐵的成份(按重量%)是C-4.2～4.4，Si-0.10～0.20，V-0.40～0.60，Ti-0.10～0.20，Mn-0.10～0.20，Cr-0.05～0.15，P-0.03～0.06，S-0.02～0.043，Cu-0.08～0.12，Ni-0.08～0.12，Co-0.001～0.12。加進(jìn)的鐵量應(yīng)當(dāng)保證占熔池表面積的0.15～0.25米2/噸。
在裝入轉(zhuǎn)爐以后，鐵的溫度為1270～1280℃。為了形成釩渣，使用下列成份(按重量%)的造渣混合物含釩的重質(zhì)碳?xì)浠衔? 3.0～5.0釩渣的磁性部分 15～20軋制鱗皮 余量每一噸鐵水中添加40～90公斤上述成份的混合物。在把這種混合物加到鐵水表面上以后開始吹氧，供氧速率為1.8～2.2米3/噸·分。在通過水冷噴嘴從頂部吹氧7-10分鐘以后，吹氧停止;此時(shí)金屬的溫度是1420～1470℃，其成份(按重量%)為C-2.4～2.8，Si-痕量;Ti-痕量;V-0.02～0.04，P-0.03～0.06，S-0.02～0.04，Cu-0.08～0.12，Ni-0.08～0.12，Co-0.001～0.11把所得到的中間產(chǎn)品金屬通過一個(gè)孔倒入一個(gè)鋼包，使釩渣留在轉(zhuǎn)爐中。
隨后，重復(fù)進(jìn)行上述的操作，在吹氧完以后，用氬氣或任何其它惰性氣體從頂上或者從底部又對含有釩渣的金屬進(jìn)行吹煉1.0～2.0分鐘。在完成這一操作以后，金屬的成份(按重量%)如下C-2.0～2.4，V-0.03～0.04，P-0.02～0.06，S-0.02～0.035，金屬的溫度為1420～1450℃。
每熔煉兩次以后收集一次釩渣，并且把其中的金屬倒出去，所得到的釩渣的成份(按重量%)為氧化釩 22-26，氧化硅 14-18，氧化錳 8-10，氧化鉻 1-3，氧化鈦 6-10，氧化鈣 0.3-3.0
氧化鐵 其余這種釩渣的礦物組成(按重量%)如下尖晶石 55-65玻璃 5-7輝石和橄欖石 其余釩尖晶石的晶粒都具有規(guī)則的幾何形狀，晶粒的尺寸為30～60微米。
實(shí)施方案Ⅱ.將具有與實(shí)施方案Ⅰ相同成份的釩鐵裝入同一個(gè)轉(zhuǎn)爐中，進(jìn)行吹氧。原始參數(shù)都一樣，所不同的是在把鐵水裝入轉(zhuǎn)爐以前，添加一些廢鋼，添加量為每噸鐵40-50公斤廢鋼，并且在吹氧時(shí)間的20%(4-5分鐘)以后，加入軋制鱗皮，加入量為50-60公斤/噸。在通過噴嘴以2.2-2.8米3/噸速率頂吹氧20-25分鐘以后，停止吹氧，此時(shí)金屬的溫度為1600～1650℃，其成份(按重量%)為C-0.05～0.25，V-0.01～0.03，P-0.03～0.06，S-0.02～0.03。
把得到的金屬倒出來以后，要用造渣混合物進(jìn)行處理，并且澆鑄或者在平爐煉鋼中用來代替生鐵。
用這一實(shí)施方案生產(chǎn)的釩渣具有以下成份(按重量%)氧化釩 24-28，氧化硅 14-18，氧化錳 8-12，氧化鈦 6-9，鐵顆粒 2-5，氧化鎂 3-6，Ca，Al，Cr的氧化物 4-8，氧化鐵 其余釩渣的礦物成份(按重量%)如下尖晶石 65～70
玻璃 2～4輝石和橄欖石 其余。
釩尖晶石的晶粒具有規(guī)則的幾何形狀，其尺寸為40～80微米。
在上述實(shí)施方案中所生產(chǎn)的釩渣可以成功地加工成五氧化二釩，從而保證了在最終產(chǎn)品中釩回收的高指標(biāo)，但是已知的釩渣在生產(chǎn)上具有大得多的困難。
為了便于對本發(fā)明更好地了解，現(xiàn)舉一些具體的實(shí)施例以說明各種不同成份釩渣的生產(chǎn)過程。
實(shí)施例1將84噸具有下列成份(按重量%計(jì))的釩鐵裝入一個(gè)轉(zhuǎn)爐中C-3.8，Si-0.35，V-0.35，Ti-0.07，Mn-0.12，Cr-0.03，P-0.02，Cu-0.04，Ni-0.04，Co-0.001。在裝入轉(zhuǎn)爐以后，鐵的溫度為1300℃。
接著把造渣混合物(冷卻劑)加入轉(zhuǎn)爐中，加入量為40公斤/噸，混合物的成份(按重量%)如下重質(zhì)碳?xì)浠衔?6(2.4公斤/噸)，釩渣的磁性部分-20(8公斤/噸)，軋制鱗皮-74(29.6公斤/噸)。
頂吹氧的供氧量為3米3/噸·分。金屬液表面的比表面積為0.3米2/噸。
在吹氧完畢以后，金屬的溫度為1460℃，其中各成份含量(按重量%)為C-2.6，Si-痕量，V-0.012，Ti-痕量，Mn-0.01，Cr-痕量，P-0.02，Cu-0.04，Ni-0.04，Co-0.001。
把得到的金屬倒入一個(gè)鋼包中，所有的爐渣統(tǒng)統(tǒng)留在轉(zhuǎn)爐中。接著把同樣成份的鐵水裝入轉(zhuǎn)爐中，裝入量與第一次相同。裝入冷卻劑的速度以及吹氧量也保持相同。
在吹氧完畢時(shí)，金屬的成份(按重量%)為C-2.5，V-0.018，Si-痕量，Ti-痕量，Mn-0.01，Cr-痕量，P-0.02，Cu-0.04，Ni-0.04，Co-0.001。金屬的溫度為1450℃。
每兩次熔煉以后收集一次爐渣，其成份(按重量%)如下氧化釩 16氧化硅 24氧化錳 6氧化鉻 1氧化鈦 6氧化鈣 0.3金屬鐵顆粒 8氧化鐵 其余。
它的礦物組成(按重量%)如下尖晶石 40，玻璃 2，輝石和橄欖石 58。
釩尖晶石晶粒的尺寸為25～35微米，它們具有規(guī)則的幾何形狀。
釩的造渣程度95%。釩渣從金屬中分離的比例為95%。從鐵到渣，釩的回收率為90.2%。
實(shí)施例2將200噸具有下列成份(重量%)的釩鐵裝入一個(gè)轉(zhuǎn)爐中C-4.2，Si-0.21，V-0.46，Ti-0.18，Mn-0.22，Cr-0.08，P-0.06，Cu-0.14，Ni-0.16，Co-0.06。鐵水的溫度為1280℃。
接著把造渣混合物加入轉(zhuǎn)爐中，加入量為50公斤/噸，混合物的成份(按重量%)如下重質(zhì)碳?xì)浠衔?0.5(0.25公斤/噸)，釩渣的磁性部分-5.0(2.5公斤/噸)，軋制鱗皮-94.5(47.25公斤/噸)。
頂吹氧的供氧量為2米3/噸·分。金屬液表面的比表面積為0.13米2/噸。在吹氧完畢以后，金屬的溫度為1400℃，其中釩的含量為0.028%，碳的含量為2.8%。
把得到的金屬倒入一個(gè)鋼包中，而爐渣則留在轉(zhuǎn)爐中以便進(jìn)行下一次熔煉。
在同樣的原始參數(shù)條件下進(jìn)行另一次熔煉，所得到的金屬溫度為1410℃，釩的含量為0.026%，含碳量為2.7%。
兩次熔煉后收集起來的爐渣組成(按重量%)為氧化釩-20.4，氧化硅-14.2，氧化錳-10.4，氧化鉻-2.4，氧化鈦-8.6，氧化鈣-1.5，金屬鐵顆粒-10.2，氧化鐵-其余。
它的礦物組成(按重量%)如下尖晶石 55，玻璃 5，輝石和橄欖石 40。
釩尖晶石晶粒尺寸為30～40微米。晶粒是很好的晶體，具有規(guī)則的幾何形狀。
釩的造渣程度為94.3%。
釩渣從金屬中分離的比例為93%。從鐵到渣，釩的回收率為87.5%。
實(shí)施例3將22噸具有下列成份(重量%)的釩鐵裝入一個(gè)轉(zhuǎn)爐中C-4.8，V-0.90，Si-0.05，Mn-0.15，Ti-0.18，Cr-0.42，P-0.10，Cu-0.32，Ni-0.32，Co-0.12。裝入轉(zhuǎn)爐以后，鐵水的溫度為1180℃。
將鐵裝入轉(zhuǎn)爐中以前，把含釩的燒結(jié)塊裝入爐內(nèi)，裝入量為106公斤/噸。熔池表面的比表面積為0.24米2/噸。通過“管內(nèi)套管”噴嘴進(jìn)行底吹的供氧速率為2.5米3/噸·分。在整個(gè)吹氧過程中保護(hù)噴嘴所消耗的天然氣的消耗速率為供氧速率的10%。在吹氧完畢以后，金屬的溫度為1420℃;其中釩和碳的含量(按重量%)分別為0.05%和2.8%。
把得到的金屬倒出來，將爐渣部分地留在轉(zhuǎn)爐中以便進(jìn)行下一次熔煉。
在同樣的原始參數(shù)條件下進(jìn)行另一次熔煉，得到的金屬溫度為1430℃，釩和碳的含量與前一次相同。
兩次熔煉(其中一次是一部分)后收集起來的爐渣具有下列的成份(按重量%)氧化釩-30，氧化硅-10，氧化錳-6.4，氧化鈦-7.4，氧化鉻-12，氧化鈣-2.1，金屬鐵顆粒-6.2，堿金屬氧化物-9.0，碳-0.1，氧化鐵-其余。
它的礦物組成(按重量%)為尖晶石 70，玻璃 10，輝石和橄欖石 20。
釩尖晶石晶粒的尺寸大部分為30～50微米;晶粒具有規(guī)則的幾何形狀。
釩的造渣程度為95%。渣的分離比例為97%。從鐵到渣，釩的總回收率為92%。
實(shí)施例4將22噸具有下列成份(按重量%)的釩鐵裝入一個(gè)轉(zhuǎn)爐中C-4.4，V-0.52，Si-0.08，Mn-0.27，Ti-0.32，Cr-0.42，P-0.06，Cu-0.07，Ni-0.21，Co-0.06。鐵的溫度為1240℃。
在把鐵裝入轉(zhuǎn)爐以前，把含釩的燒結(jié)塊裝入爐內(nèi)，裝入量為92公斤/噸。熔池表面的比表面積為0.24米2/噸。底吹空氣(按照氧氣來計(jì)算)的速率為3米3/噸·分。
在吹煉完畢的時(shí)候，金屬的溫度為1410℃，其中釩和碳的含量(按重量%)分別為0.03%和2.6%。
把得到的金屬倒出來，所有的爐渣都留在轉(zhuǎn)爐內(nèi)以便下一次熔煉。
在同樣參數(shù)條件下相繼進(jìn)行的兩次熔煉中收集爐渣，在脫釩完畢以后，金屬中的釩和碳含量(按重量%)分別為0.03%和2.6%。
在三次熔煉以后收集的爐渣含有(按重量%)氧化釩-16.6，氧化硅-12，氧化錳-10，氧化鉻-12，氧化鈦-14，堿金屬氧化物-1.5，氧化鈣-0.8，碳-2.0，金屬鐵顆粒-20，氧化鐵-其余。
爐渣具有下列的礦物組成(按重量%)
尖晶石 70玻璃 8輝石和橄欖石 22尖晶石晶粒的尺寸為25～45微米;晶粒具有規(guī)則的幾何形狀。造渣程度為93.2%。回收到渣子中的釩總量為89.5%。
實(shí)施例5將162噸釩鐵裝入一個(gè)轉(zhuǎn)爐中，釩鐵的成分(按重量%)為V-0.52，C-4.4，Si-0.14，Mn-0.18，Ti-0.18，Cr-0.03，P-0.04，Cu-0.12，Ni-0.18，Co-0.005。轉(zhuǎn)爐中鐵的溫度為1280℃。
在鐵表面上添加一種含渣的材料，其成份(按重量%)如下重質(zhì)碳?xì)浠衔?4.2，釩渣的磁性部分-15，軋制鱗皮-其余。這種混合物的消耗量為62公斤/噸。通過水冷噴嘴從頂部向金屬表面供氧速率為1.5米3/噸·分。金屬表面的比表面積為0.18米2/噸。
在吹煉完畢的時(shí)候，金屬的溫度為1470℃，在脫釩結(jié)束時(shí)金屬中的釩和碳含量(按重量%)分別為0.03%和2.2%。
把金屬倒出來，爐渣全部留在轉(zhuǎn)爐中，并且在同樣的原始參數(shù)條件下重復(fù)進(jìn)行上述操作過程。在第二次熔煉中，金屬的溫度為1480℃，釩的含量相同。碳含量減小到2.1%。
從兩次熔煉中收集起來的釩渣具有下列的成份(按重量%)氧化釩-25.6，氧化硅-14.1，氧化錳-8.4，氧化鈦-8.6，氧化鉻-1.4，氧化鈣-3.0，
堿金屬的氧化物-2.1，碳-0.5，金屬鐵顆粒-8.4，氧化鐵-其余。
所得到的爐渣具有下列的礦物組成(按重量%)尖晶石 60玻璃 4輝石和橄欖石 36尖晶石晶粒的尺寸為40～60微米。結(jié)晶的晶粒具有規(guī)則的幾何形狀。
實(shí)施例6將162噸具有與實(shí)施例5同樣組成的釩鐵裝入一個(gè)轉(zhuǎn)爐中。釩鐵的溫度為1275℃。在澆鑄以前，把6.5噸(4%)廢鋼裝到轉(zhuǎn)爐中。
頂吹氧的供氧速率為2.5米3/噸·分，金屬表面的比表面積為0.18米2/噸。
經(jīng)過6分鐘(吹氧時(shí)間的25%)以后，再把7.2噸(4.5%)的軋制鱗皮加到金屬表面上，并繼續(xù)吹氧，供氧速率不變。
在吹煉完畢的時(shí)候，金屬的含碳量為0.12%，含釩量為0.01%，金屬的溫度為1650℃，釩的造渣程度在這個(gè)實(shí)施方案中為98%。釩渣的成份(按重量%)如下氧化釩-28.4，氧化硅-18.1，氧化錳-8.2，氧化鈦-10.8，氧化鉻-2.3，氧化鈣-1.4，金屬鐵顆粒-3.2，
氧化鐵-其余。
釩渣的礦物組成保持不變，尖晶石結(jié)晶的尺寸增加到80微米，晶粒具有規(guī)則的明顯切斷的邊界。
在留下一部分渣子并于同樣的參數(shù)條件下重復(fù)操作之后，在下一次熔煉中釩渣的成份與前面一次沒有多大的變化。
實(shí)施例7將162噸具有與上述實(shí)施例5和6成份相同的釩鐵裝入一個(gè)轉(zhuǎn)爐中。釩鐵的溫度為1275℃。在澆鑄以前，往轉(zhuǎn)爐中添加1.6噸(1%)廢鋼。
頂吹氧的供氧速率為2.5米3/噸·分，金屬表面的比表面積為0.20米2/噸。
在吹氧3分鐘(吹氧時(shí)間的15%)以后，加入9.6噸(6%)軋制鱗皮，并繼續(xù)吹氧。
在吹氧完畢的時(shí)候，金屬的含碳量為0.62%，含釩量為0.04%，金屬的溫度為1580℃。釩的造渣程度為92.4%。釩渣的成分(按重量%)為氧化釩-27.8，氧化硅-17.4，氧化錳-8.0，氧化鈦-9.2，氧化鉻-3.1，氧化鈣-1.6，金屬鐵顆粒-3.6，氧化鐵-其余。
釩渣的礦物組成相同，尖晶石晶粒具有規(guī)則的形狀，尺寸60-80微米。
在兩個(gè)熔煉周期后收集的釩渣質(zhì)量性能保持不變。
實(shí)施例8將160噸與上述實(shí)施例7成份相同的釩鐵在相同的溫度下裝入一個(gè)轉(zhuǎn)爐中。在澆鑄以前，往轉(zhuǎn)爐中添加20噸廢鋼和1.4噸石灰(熔煉總量的60%)，這些石灰是熔煉所需要的。吹氧時(shí)的供氧速率為3.0米3/噸·分，金屬熔池表面的比表面積為0.20米2/噸。在吹氧結(jié)束時(shí)，金屬的溫度為1620℃，金屬的成分(按重量%)為C-0.28，V-0.04，P-0.026。釩渣的成份(按重量%)如下氧化釩-20.2，氧化鈣-18.1，氧化硅-17.9，鐵顆粒-2，錳、鈦、鉻、鎂、鐵的氧化物-其余。
釩渣的堿度為1.0。釩的造渣程度為92.5%。一部分釩渣留下來以便進(jìn)行下一次吹煉。
實(shí)施例9堿度為1.4的釩渣是在與實(shí)施例7和實(shí)施例8相同的參數(shù)條件下生產(chǎn)出來的，只是要與廢鋼一起加入1.6噸石灰(熔煉消耗總量的70%)。這樣得到的釩渣的成份(按重量%)如下氧化釩-18.2，氧化鈣-30，氧化硅-15，氧化錳-10，氧化鉻-2.1，氧化鈦-9.6，鐵顆粒-2，氧化鐵-其余。
在1600℃溫度下操作過程結(jié)束時(shí)，釩的造渣程度為92.5%。
實(shí)施例10
在一個(gè)轉(zhuǎn)爐中裝入20噸成份與實(shí)施例7相同的釩鐵頂吹氧，供氧速率為1米3/噸·分;同時(shí)通過底部“管內(nèi)套管”噴嘴底吹(2米3/噸·分)，金屬表面的比表面積為0.3米2/噸。在澆鑄鐵以前，向轉(zhuǎn)爐中添加廢鋼(釩鐵重量的10%)和石灰石(熔煉消耗總量的65%)。
在吹氧結(jié)束的時(shí)候，釩渣的堿度為1.2，釩渣成份(按重量%)為氧化鈣-30，氧化硅-25，氧化釩-17.4，錳、鉻、鈦的氧化物-18.4，鐵顆粒-2.0，氧化鐵-其余。
金屬的溫度為1620℃，含碳0.44%，含釩0.04%及含磷0.028%。
實(shí)施例11將20噸成份與實(shí)施例7相同的釩鐵在同樣的溫度下裝入轉(zhuǎn)爐中。吹氧速率為3米3/噸·分，金屬熔池表面的比表面積為0.3米2/噸。
當(dāng)金屬在1600℃溫度下含碳量達(dá)到0.3%以后，停止吹氧，接著從底部吹氬氣，吹氬氣速率為0.2米3/噸·分，吹氬時(shí)間為2分鐘。吹氧結(jié)束時(shí)金屬中的含釩量為0.04%，而在吹氬以后，當(dāng)含碳為0.25%時(shí)，金屬中的含釩量增加到0.05%。
在吹氬以前，釩渣的成份(按重量%)如下氧化釩-24.8，氧化硅-14.2，鐵顆粒-3.6，氧化鈣-6.2，氧化鐵-24.2，錳、鉻、鈦的氧化物-其余。
在吹氬以后，釩渣的成份(按重量%)如下氧化釩-26.8，氧化硅-14.1，鐵顆粒-3.8，氧化鈣-6.4，氧化鐵-18.6，錳、鉻、鈦的氧化物-其余。
釩的出渣率達(dá)到89.5%。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)釩渣的方法，所生產(chǎn)釩渣的成份(按重量%)為氧化釩 16～30，氧化硅 10～24，氧化錳 6～14，氧化鉻 1～12，氧化鈦 6～14，氧化鈣 0.3～30.0，金屬鐵 2～20，氧化鐵 其余釩渣的礦物組成(按重量%)為尖晶石 40～70玻璃 2～10輝石和橄欖石 其余其中尖晶石晶粒具有規(guī)則的幾何形狀，尺寸為25～80微米，其中包括將具有下列的成份(按重量%)的釩鐵裝入轉(zhuǎn)爐中釩-0.35～0.90 鉻-0.03～0.42碳-3.8～4.8 磷-0.02～0.10硅-0.05～0.35 銅-0.04～0.32錳-0.12～0.35 鎳-0.04～0.32鈦-0.07～0.38 鈷-0.001～0.12鐵-其余，添加助熔材料，用氣體氧化劑吹煉所說的釩鐵，吹氧速率(按氧氣計(jì)算)為1.5～3.0米3/噸·分，開始吹氧時(shí)金屬溫度為1180～1300℃，而吹氧結(jié)束時(shí)金屬溫度為1400～1650℃，溶池表面的比表面積為0.13～0.30米2/噸，得到一種中間產(chǎn)品，或者鋼和釩渣。
2.按照權(quán)利要求
1所述的方法，其特征是在用氧化劑吹入釩鐵中以前，將具有下列成份(按重量%)的造渣混合物加到釩鐵中去重質(zhì)含釩碳?xì)浠衔? 0.5～60釩渣的磁性部分 5～20軋制鱗皮 其余。
3.按照權(quán)利要求
1所述的方法，其特征是吹氧以前在釩鐵中添加廢鋼，添加量為釩鐵重量的1～4%，在吹氧時(shí)間的15～25%以后添加軋制鱗皮，加入量按重量%計(jì)為4.5～6.0%。
4.按照權(quán)利要求
1所述的方法，其特征是吹氧時(shí)利用添加60～70%的含鈣的添加劑使釩渣的堿度保持在1.0～1.4范圍內(nèi)。
專利摘要
具有下列成分和礦物組成的釩渣是用氣體氧化劑吹煉一定成分的釩鐵生產(chǎn)出來的。釩渣的成分(按重量％)為氧化釩—16～30，氧化硅—10～24，氧化錳—6～14，氧化鉻—1～12，氧化鈦—6～14，氧化鈣—0.3～30.0，金屬鐵—2～20，氧化鐵—其余；釩渣的礦物成分(按重量％)為尖晶石—40～70，玻璃—2～10，輝石和橄欖石一其余，其中尖晶石晶粒具有規(guī)則的幾何形狀，晶粒尺寸為25～80微米。所得到的釩渣可以用來生產(chǎn)含釩的產(chǎn)品，如五氧化二釩及含釩的含金。
文檔編號C21C5/36GK86106699SQ86106699
公開日1988年4月20日 申請日期1986年9月27日
發(fā)明者萊奧尼德·安德里維奇·斯米諾夫, 朱里·斯蒂帕諾維奇·施卡利夫, 阿納托利·阿納托利維奇·費(fèi)利攀維夫, 朱里·安德里維奇·德亞賓, 奧萊格·尼科拉維奇·科卡科, 維克托爾·格里格里維奇·尤多溫科, 簡納迪·尼科拉維奇·瓦希蘭科, 米克卡爾·安德里維奇·特里蒂里蒂亞科夫, 伯里斯·德米特里維奇·徹夫亞科夫, 瑟吉·彼特羅維奇·基斯萊夫, 維塔利·格里格里維奇·科羅格德斯基, 夫拉迪米爾·亞科夫萊維奇·利托夫斯基, 瓦希里·蒂克霍諾維奇·阿納托夫, 伊里克·納希羅維奇·古巴杜林, 阿萊克桑德·尼基托維奇·格拉佐夫, 厄恩斯特·亞科夫萊維奇·希德爾科夫斯基, 瓦勒里·維克托羅維奇·斯克里普克恩科, 費(fèi)利克斯·斯蒂法諾維奇·拉科夫斯基, 夫亞克斯拉夫·尼科拉維奇·澤萊諾夫, 伯里斯·伊瓦諾維奇·托彼克卡諾夫, 夫拉迪米爾·吉奧吉維奇·維諾庫羅夫, 朱里·彼特羅維奇·貝利, 伯里斯·馬克索維奇·格曼, 瓦勒里·瓦希利維克·格爾達(dá)夫, 夫拉迪米爾·伊瓦諾維奇·伯羅丁, 加里·伊瓦諾維奇·福格曼, 奧萊格·阿萊克桑德羅維奇·查魯施尼科夫, 朱里·格里格里維奇·古里維奇, 納姆·魯比諾維奇·弗拉格, 瓦蘭丁·瑟吉維奇·諾維科夫 申請人:烏拉爾黑色金屬科學(xué)研究院, 以列寧命名的下坦格爾斯基冶金聯(lián)合企業(yè)丘索夫斯科依冶金工廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan