阅读说明：本技术 钒铁的冶炼方法 (Method for smelting ferrovanadium ) 是由 许楠 邓孝伯 王永钢 余波 杜勇 游本银 王绍云 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及钒铁的冶炼方法,属于冶金技术领域。本发明提供了钒铁的冶炼方法,该方法采用随着冶炼过程的进行,逐步提高配铝系数的冶炼工艺,即先后加入四批炉料进行冶炼,第一批炉料由两罐炉料组成,第一罐以V<Sub>2</Sub>O<Sub>5</Sub>为原料,按照配铝系数0.88-0.95配加铝,第二罐以V<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>为原料,按照配铝系数0.88-0.95配加铝；第二批炉料以V<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>为原料,按照配铝系数0.92-1.0配加铝；第三批炉料以V<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>为原料,按照配铝系数1.0-1.07配加铝；第四批炉料为精炼料,含有铝和造渣剂。本发明的实施可以极大提高钒资源综合利用效率,同时降低原料的综合消耗,能够产生巨大的经济效益。(The invention relates to a method for smelting ferrovanadium, belonging to the technical field of metallurgy. The invention provides a method for smelting ferrovanadium, which adopts a smelting process that the aluminum distribution coefficient is gradually improved along with the smelting process, namely four batches of furnace burden are added in sequence for smelting, the first batch of furnace burden consists of two tanks of furnace burden, and the first tank adopts V 2 O 5 Adding aluminum according to the aluminum mixing coefficient of 0.88-0.95 as raw materials, and adding V into the second tank 2 O 3 Adding aluminum according to the aluminum mixing coefficient of 0.88-0.95; the second batch of charge material is charged with V 2 O 3 Adding aluminum according to the aluminum mixing coefficient of 0.92-1.0; the third batch of charge material is divided into V 2 O 3 Adding aluminum according to the aluminum mixing coefficient of 1.0-1.07; the fourth batch of furnace burden is a refining material and contains aluminum and a slagging agent. The implementation of the invention can greatly improve the comprehensive utilization efficiency of vanadium resources and simultaneously reduce the raw materialsThe comprehensive consumption of the process can generate great economic benefit.)

钒铁的冶炼方法

技术领域

本发明涉及钒铁的冶炼方法，属于冶金技术领域。

背景技术

钒铁是最主要的含钒铁合金，也是最重要、产量最大的钒制品，约占钒制品最终用量的70％以上。钒铁是钢铁工业重要的合金添加剂。钒可提高钢的强度、韧性、耐热性和延展性，钒铁常用于碳素钢、低合金钢强度钢、高合金钢、工具钢和铸铁生产中。目前国内冶炼钒铁主要采用的方法多为铝热法和电铝热法两种，冶炼炉型分为倾翻炉和直筒炉两种，冶炼原理主要是氧化钒(主要为V₂O₃和V₂O₅)与还原剂铝在高温下通过氧化还原反应，将钒由高价还原为单质状态、单质钒与铁合金化生产钒铁合金产品。

铝热法冶炼钒铁一般是以V₂O₅为生产原料、采用直筒炉冶炼工艺，该工艺还原剂铝消耗量大，生产原料较为单一，在中小规模钒铁生产企业中应用较为广泛。电铝热法生产钒铁在冶炼炉型上分为倾翻炉和直筒炉两种，其中应用最为广泛的是电铝热法直筒炉冶炼钒铁工艺，该工艺在生产钒铁时可灵活使用V₂O₃与V₂O₅，在原料的需求上具有较大优势，且采用V₂O₃作为原料时能够降低还原剂铝的消耗。钒铁冶炼收率是钒铁冶炼过程中最重要的经济技术指标之一，通常是指冶炼产生的合金中钒元素总质量与冶炼原料中钒元素总质量之比，冶炼过程中的钒损失主要包括冶炼渣中钒损、进入除尘系统及炉体耐火材料侵蚀层中的钒损，其中渣中钒损在上述钒损失中的比例远高于其他部分。

电铝热法直筒炉冶炼钒铁的主要工艺流程为：炉衬制作、配料、冶炼、喷吹精炼、冷却、拆炉、钒铁破碎包装。配料、冶炼流程是整个钒铁生产的关键流程，具体过程为依据V₂O₃和V₂O₅质量及钒含量，按照一定的配铝系数、钒铁牌号添加铝、铁、石灰等物质，所有物料装入料罐并混合均匀，一炉钒铁通常有4-6罐炉料。冶炼开始时将一罐V₂O₅加入冶炼炉，通电引燃，待炉料熔化完全后，分批(一般分2-3批)加入V₂O₃炉料，所有炉料熔化完全后，用喷吹系统向炉内喷吹铝粉进行精炼，精炼结束后继续通电一段时间进行强化冶炼。冶炼结束后炉内钒铁合金及炉渣随炉冷却，进而进行拆炉、破碎包装。该钒铁冶炼工艺较为成熟稳定，但钒铁冶炼收率偏低，一般在95％-96％之间，只能通过提高配铝系数来提高钒的回收率，而当配铝系数提高到1.04-1.05时，冶炼收率虽会有所提升，但钒铁中铝含量会大幅上升，极易产生不合格品。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提供钒铁的冶炼方法。

本发明提供了钒铁的冶炼方法，包括如下步骤：

a、配制炉料：分别配制四批炉料，第一批炉料由两罐炉料组成，第一罐以V₂O₅为原料，按照配铝系数0.88-0.95配加铝，并加入造渣剂，第二罐以V₂O₃为原料，按照配铝系数0.88-0.95配加铝，并加入造渣剂，其中，V₂O₅：V₂O₃质量比为(0.3-0.6)：1；

第二批炉料以V₂O₃为原料，按照配铝系数0.92-1.0配加铝，并加入造渣剂；

第三批炉料以V₂O₃为原料，按照配铝系数1.0-1.07配加铝，并加入造渣剂；

第四批炉料为精炼料，含有铝和造渣剂，其中铝的质量＝总炉料的配铝系数为1.02-1.06的配铝量减去第一批、第二批和第三批炉料的配铝量总和；

第一批、第二批、第三批炉料中含钒原料的质量比为(0.5-1)：1：1；

其中，配铝系数为实际配铝量除以理论需铝量，理论需铝量的计算方法为含钒原料V₂O₅或V₂O₃中氧元素的质量乘以1.125；

b、冶炼：将第一罐炉料加入冶炼炉，电极通电引燃，加入第二罐炉料，通电充分冶炼；然后将第二批炉料加入冶炼炉，通电充分冶炼；接着将第三批炉料加入冶炼炉，通电充分冶炼；最后将精炼料加入冶炼炉，通电充分冶炼，冶炼过程结束，冷却，即得钒铁合金。

进一步地，步骤a满足以下至少一项：

第一罐以V₂O₅为原料，按照配铝系数0.90-0.93配加铝；

第二罐以V₂O₃为原料，按照配铝系数0.90-0.93配加铝；

第一批炉料中V₂O₅：V₂O₃质量比为0.5：1；

第二批炉料以V₂O₃为原料，按照配铝系数0.95-0.98配加铝；

第三批炉料以V₂O₃为原料，按照配铝系数1.04-1.05配加铝；

第四批炉料中铝的质量＝总炉料的配铝系数为1.04的配铝量减去第一批、第二批和第三批炉料的配铝量总和；

第一批、第二批、第三批炉料中含钒原料的质量比为0.75：1：1。

进一步地，所述的铝以铝粒的形式加入。

进一步地，第一批、第二批、第三批炉料中造渣剂的添加量为各自含钒原料质量的5％-10％，第四批炉料中造渣剂的添加量为含钒原料总质量的3％-5％。

进一步地，所述的造渣剂为石灰。

进一步地，所述的炉料中还配加铁。

优选地，根据FeV80中铁含量配加铁。

进一步地，步骤b加入第二罐炉料后通电冶炼15-30min。

优选地，步骤b加入第二罐炉料后通电冶炼30min。

进一步地，步骤b加入第二批炉料后通电冶炼10-25min。

优选地，步骤b加入第二批炉料后通电冶炼20min。

进一步地，步骤b加入第三批炉料后通电冶炼10-25min。

优选地，步骤b加入第三批炉料后通电冶炼20min。

进一步地，步骤b加入精炼料后通电冶炼15-30min。

优选地，步骤b加入精炼料后通电冶炼25min或30min。

本发明提供了钒铁的冶炼方法，该方法采用随着冶炼过程的进行，逐步提高配铝系数的冶炼工艺，能够将炉渣中残钒含量稳定地控制在1.0％-1.3％之间，钒铁收率大于97.5％，钒铁中铝含量控制在0.9％-1.2％的低水平，产品收率及质量稳定可靠。本发明的实施可以极大提高钒资源综合利用效率，同时降低原料的综合消耗，能够产生巨大的经济效益。

具体实施方式

本发明通过研究还原剂铝在炉渣及合金中的分配关系，提出了一种随着冶炼过程的进行，逐步提高配铝系数的冶炼工艺，并在冶炼后期采用加入精炼料的方式进行强化还原过程。其中，第一批及第二批炉料的配铝系数低于1，即实际配铝量小于理论需铝量，此时因炉料处于铝偏少的状态，炉料中的铝基本都参与了与氧化钒的氧化还原反应，极少量的单质铝进入反应所生产的钒铁合金中，故在冶炼前期会产生一种低铝钒铁。随着第三批炉料及精炼料的加入，炉渣渣量达到最大，同时炉渣厚度最厚，炉渣中未反应完的单质铝有大量机会与炉渣中的氧化钒反应，进而起到强化冶炼末期还原反应的作用，同时保证合金中铝含量不超标。

另一方面，本发明冶炼工艺在冶炼第一批炉料时，先加入含有V₂O₅的炉料，通电引燃后再加入含V₂O₃的炉料，此时含V₂O₅的炉料自发反应生成多余的热量将加热含V₂O₃的炉料，炉料的反应热得到充分利用，同时增加第一批炉料的冶炼时间，以提高冶炼初期炉膛温度，有利于初期加入的配铝系数较低的物料充分反应。

进一步地，所述的造渣剂优选为石灰。精炼料中的石灰加入炉渣中，能够降低渣系熔点、改善渣流动性，强化渣金分离效率，最终起到提高冶炼钒收率的效果。

下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1采用本发明方法冶炼钒铁

第一批炉料由第一、第二罐炉料组成，第一罐炉料400kgV₂O₅(钒含量＝55％，氧含量＝44％)按照配铝系数0.9配加铝粒178kg(纯铝质量)、铁粒55kg(纯铁质量，以FeV80中铁含量18％为配料依据)、石灰30kg，混合均匀；第二罐料800kgV₂O₃(钒含量＝64％，氧含量＝35％)按照配铝系数0.9配加铝粒285kg(纯铝质量)、铁粒120kg(纯铁质量，以FeV80中铁含量18％为配料依据)、石灰60kg，混合均匀。配铝系数为实际配铝量除以理论需铝量，理论需铝量的计算方法为原料V₂O₅或V₂O₃中氧元素的质量乘以1.125。

第二批炉料为第三、第四罐炉料组成，第三、第四罐炉料分别为800kgV₂O₃(钒含量＝64％，氧含量＝35％)按照配铝系数0.95配加铝粒301kg(纯铝质量)、铁粒120kg(纯铁质量，以FeV80中铁含量18％为配料依据)、石灰60kg，混合均匀。

第三批炉料为第五、第六罐炉料组成，第五、第六罐炉料分别为800kgV₂O₃(钒含量＝64％，氧含量＝35％)按照配铝系数1.05配加铝粒333kg(纯铝质量)、铁粒120kg(纯铁质量，以FeV80中铁含量18％为配料依据)、石灰60kg，混合均匀。

第四批炉料为精炼料，按照总配铝系数1.04计算上述含氧化钒炉料配铝量为1853kg(纯铝质量)，以该质量减去上述配铝量得到精炼料中配加铝粒123kg；按氧化钒总质量的4％配加石灰176kg。

冶炼开始前，先将第一罐含V₂O₅的炉料加入直筒炉炉底，电极通电引燃后，加入第二罐V₂O₃炉料加入冶炼炉，通电冶炼30min；将第二批炉料一起加入冶炼炉，通电冶炼20min；将第三批料一起加入冶炼炉，通电冶炼20min；此时将铝粒和石灰组成的精炼料加入冶炼炉，通电冶炼30min，冶炼过程结束后静置冷却、拆炉。

结束时渣中钒含量为1.1％，得到钒铁合金饼含钒总量为2713kg，冶炼钒收率为97.6％，合金中铝含量为1.1％。

实施例2采用本发明方法冶炼钒铁

第一批炉料由第一、第二罐炉料组成，第一罐炉料400kgV₂O₅(钒含量＝55％，氧含量＝44％)按照配铝系数0.93配加铝粒184kg(纯铝质量)、铁粒55kg(纯铁质量，以FeV80中铁含量18％为配料依据)、石灰60kg，混合均匀；第二罐料800kgV₂O₃(钒含量＝64％，氧含量＝35％)按照配铝系数0.93配加铝粒295kg(纯铝质量)、铁粒120kg(纯铁质量，以FeV80中铁含量18％为配料依据)，混合均匀。

第二批炉料为第三、第四罐炉料组成，第三、第四罐炉料分别为800kgV₂O₃(钒含量＝64％，氧含量＝35％)按照配铝系数0.98配加铝粒311kg(纯铝质量)、铁粒120kg(纯铁质量，以FeV80中铁含量18％为配料依据)、石灰60kg，混合均匀。

第三批炉料为第五、第六罐炉料组成，第五、第六罐炉料分别为800kgV₂O₃(钒含量＝64％，氧含量＝35％)按照配铝系数1.04配加铝粒330kg(纯铝质量)、铁粒120kg(纯铁质量，以FeV80中铁含量18％为配料依据)、石灰60kg，混合均匀。

第四批炉料为精炼料，按照总配铝系数1.04计算上述含氧化钒炉料配铝量为1853kg(纯铝质量)，以该质量减去上述配铝量得到精炼料中配加铝粒95kg；按氧化钒总质量的4％配加石灰176kg。

冶炼开始前，先将第一罐含V₂O₅的炉料加入直筒炉炉底，电极通电引燃后，加入第二罐V₂O₃炉料加入冶炼炉，通电冶炼30min；将第二批炉料一起加入冶炼炉，通电冶炼20min；将第三批料一起加入冶炼炉，通电冶炼20min；此时将铝粒和石灰组成的精炼料加入冶炼炉，通电冶炼30min，冶炼过程结束后静置冷却、拆炉。

结束时渣中钒含量为1.2％，得到钒铁合金饼含钒总量为2710kg，冶炼钒收率为97.5％，合金中铝含量为1.0％。

对比例1

第一罐炉料400kgV₂O₅(钒含量＝55％，氧含量＝44％)按照配铝系数1.04配加铝粒206kg(纯铝质量)、铁粒55kg(纯铁质量)、石灰30kg，混合均匀，标为第一批炉料；第二至第六罐炉料分别为800kgV₂O₃(钒含量＝64％，氧含量＝35％)按照配铝系数1.04配加铝粒327kg(纯铝质量)、铁粒120kg(纯铁质量)、石灰60kg，混合均匀。第二批炉料为第二、第三罐炉料组成；第三批炉料为第四、第五、第六罐炉料组成。

冶炼开始前，先将第一批料加入直筒炉炉底，通电引燃后继续冶炼15min，停电加入第二批原料，加料完毕后继续通电冶炼30min后停电加入第三批原料，加料结束后通电冶炼40min后停电，冶炼结束后静置冷却、拆炉。

结束时渣中钒含量为2.3％，得到钒铁合金饼含钒总量为2649kg，冶炼钒收率为95.4％，合金中铝含量为1.3％。

需要说明的是，本说明书中描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例以及不同实施例的特征进行结合和组合。