一种低硅含钒铁水提钒方法
阅读说明：本技术 一种低硅含钒铁水提钒方法 (Method for extracting vanadium from low-silicon vanadium-containing molten iron ) 是由 肖峰 徐瑜 罗清明 闵荣浑 毛晓斌 于 2020-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种低硅含钒铁水提钒方法,所述方法包括将铁水加入转炉中进行吹炼提钒,在提钒中期加入多孔二氧化硅,所述多孔二氧化硅为球状颗粒,平均粒径为0.5-1mm,多孔二氧化硅加入量为2-10kg/吨铁水。进一步的,所述提钒方法还包括在提钒前期加入石灰粉,所述石灰粉的加入量为10-30kg/吨铁水。多孔二氧化硅可助力钒氧化,增加钒渣中V-2O-5含量,石灰粉能促进磷氧化朝正方向发展,使铁水脱磷更彻底。(The invention discloses a method for extracting vanadium from low-silicon vanadium-containing molten iron, which comprises the steps of adding the molten iron into a converter for converting and extracting vanadium, and adding porous silicon dioxide in the middle stage of vanadium extraction, wherein the porous silicon dioxide is spherical particles, the average particle size is 0.5-1mm, and the adding amount of the porous silicon dioxide is 2-10 kg/ton of molten iron. Further, the vanadium extraction method also comprises the step of adding lime powder at the early stage of vanadium extraction, wherein the adding amount of the lime powder is 10-30 kg/ton of molten iron. The porous silicon dioxide can assist vanadium oxidation and increase V in vanadium slag 2 O 5 The lime powder can promote the phosphorus oxidation to develop towards the positive direction, so that the molten iron dephosphorize more thoroughly.)
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种低硅含钒铁水提钒方法。
背景技术
钒属于贵重金属，是一种重要的工业原料，目前广泛应用于钢铁、化工、航空航天、电子工业、生物和农业等领域。钒在自然界中的分布很广，约占地壳质量的0.02％，但其分布极为分散，常与其它金属矿共生，所以在开采与加工这些矿石时，钒作为共生产品或副产品予以回收。钒钛磁铁矿是钒的主要矿物资源，一般情况下将钒钛磁铁矿冶炼成铁水后，再经氧化吹炼得到钒渣，钒渣是进一步生产钒产品的主要原料。
钒渣的形成过程是：将铁水中的硅、钒、锰、钛、铁的至少一部分氧化成稳定的氧化物，形成的钒氧化物结合体称为钒渣，提钒后的铁水称为半钢。由于形成的钒氧化物比重小于半钢，利用转炉将半钢从出钢口流入半钢罐内，钒渣留在炉内，半钢作为下工序转炉炼钢的原料，钒渣从炉口倒进渣罐内，作为下工序生产钒制品的原料。
提钒过程是铁水中铁、钒、碳、硅、锰、钛、磷、硫等元素的氧化反应过程，这些元素的氧化反应进行的速度取决于铁水本身的化学成分和吹钒时的热力学和动力学条件。在氧势图中，碳氧势线与钒氧势线有一个交点，此点对应的温度称为碳钒转化温度。低于此温度，钒优先于碳氧化，高于此温度，碳则优先于钒氧化。提钒就是利用选择氧化的原理，采用高速纯氧射流在顶吹转炉中对含钒铁水进行搅拌，将铁水中的钒氧化成高价稳定的钒氧化物的一种物理化学反应过程。
目前，本领域遇见的问题是，低硅铁水化学热相对减少，成渣困难，渣量少不利于造渣、热量不足、脱磷效果差等问题。针对这一行业难题，专利文献201410275802.3公开了一种低硅含钒铁水吹炼的方法，该方法包括将待吹炼的低硅含钒铁水加入转炉中进行吹炼提钒，其中，在吹炼提钒前，往所述低硅含钒铁水中加入二氧化硅，所述二氧化硅以石英砂的形式加入。虽然，这种向低硅铁水中补加二氧化硅的方式能有效改善低硅的缺陷，但是石英砂密度较大，加入后会迅速下沉。并且，硅的大量氧化期是在吹炼中期，所述专利并没有公开石英砂的加入时间。如诺在吹炼前期就加入石英砂以提高硅含量，则不利于铁水脱磷，使钒渣中磷含量过高，现制下一步使用。
因此，本发明技术人员在长期工作实践中得到的经验是，对于低硅铁水的吹炼必须分阶段进行改善，不能一概而论，认为铁水中硅含量低就补充硅元素，实质上会适得其反。而且除了改善铁水中硅含量而外，还应该控制炉渣碱度，增加脱磷效果，提高钒渣品位。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明提供一种低硅含钒铁水提钒方法，所述方法将吹炼提钒工艺分为前期、中期、后期三个阶段，对所述三个阶段的具体时间节点不做具体限定。因为将吹炼提钒工艺分为前、中、后，或者第一阶段、第二阶段、第三阶段是本领域技术人员常用的时间节点分配方式，其没有具体的时间限制，熟悉操作流程的技术人员通常是根据经验判断吹炼的阶段，以改变提钒氧枪的枪位等其他操作。本发明根据技术人员的实际操作经验，在吹炼前期加入石灰粉以促进碱性氧化渣的形成，使前期脱磷反应更彻底。在吹炼中期加入多孔二氧化硅，多孔二氧化硅不仅补充低硅铁水中硅含量较低的缺陷，增加铁水温度，助力钒氧化，而且多孔二氧化硅具有较强的吸附作用，能将形成的钒渣聚集，增加钒渣流动性，便于后续钒渣排放及使用。
本发明的目的是提供一种低硅含钒铁水提钒方法，通过对吹炼提钒的改进，使最终得到的钒渣中V2O5含量更高，有效提高钒氧化率。另外，所述提钒方法使铁水脱磷更彻底，提钒后的半钢中磷含量在0.014％以内。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明提供一种低硅含钒铁水提钒方法，所述方法包括将铁水加入转炉中进行吹炼提钒，在提钒中期加入多孔二氧化硅，所述多孔二氧化硅为球状颗粒，平均粒径为0.5-1mm。
优选的，所述多孔二氧化硅加入量为0.5-2kg/吨铁水。
更优选的，所述多孔二氧化硅加入量为1-2kg/吨铁水。
本发明所述的低硅含钒铁水中硅含量≤0.20％，在吹炼提钒前铁水温度为1200-1300℃。
在本发明的优选实施方式中，所述提钒方法还包括在提钒前期加入石灰粉，所述石灰粉的加入量为10-30kg/吨铁水。
更优选的，所述石灰粉加入量为10-20kg/吨铁水。
本发明使用的石灰粉粒径在0.5-1.5mm范围内的部分占总质量的80-85％。
在本发明的
具体实施方式
中，所述提钒方法如下：通过氧枪向转炉中吹入氧气进行吹炼，吹氧强度为2.0-2.5Nm3/min·吨铁水。
更优选的，吹炼前期低枪位吹炼，中期高枪位吹炼，后期低枪位吹炼。
所述低枪位吹炼是氧枪枪位在1300-1400mm，高枪位吹炼是氧枪枪位在1600-1700mm。
在转炉吹炼前期，由于低硅铁水中的硅含量较低，熔池的升温速度相对要慢，前期熔池温度较低和碱性氧化渣的形成，正好符合脱磷反应的热力学条件。此时向铁水中加入适量石灰粉，使碱性氧化渣形成速度加快，形成的碱性炉渣碱度为3.0-4.0之间，促进脱磷朝正向发展，使铁水中的磷在前期被大量氧化。发明人发现，在前期增加脱磷率能减少后期磷再回展至半钢中。最终通过本发明所述的方法能达到半钢中磷含量在0.014％以内。
本发明技术人员预料不到的发现，在吹炼中期向铁水中加入适量多孔二氧化硅能实现以下优势效果：1，适量补充低硅铁水中硅含量，加快熔池升温速度，使熔池在较高温度下实现钒的高氧化率；2，多孔二氧化硅具有吸附功能，能将钒渣吸附聚集，增大钒渣体积，增加钒渣流动性，便于钒渣排出。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的部分实施例，而不是全部。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
低硅含钒铁水提钒实例
实施例1
在200吨提钒转炉中加入130吨低硅含钒铁水，所述铁水中硅含量为0.2％，钒含量为0.35％，提钒初始铁水的温度为1300℃左右。吹炼采用恒压变枪操作方式，吹氧强度为2.5Nm3/min·吨铁水，控制提钒氧枪的枪位，前期低枪位吹炼，控制枪位在1400mm左右，吹炼时间1.5-2.5min。中期向转炉中加入平均粒径为0.5-1mm的多孔二氧化硅，加入量为0.5kg/吨铁水，高枪位吹炼，控制枪位在1600mm左右，吹炼时间2.5-3min。后期低枪位吹炼，控制枪位在1400mm左右，吹炼时间1-2min。吹炼结束后进行分离，得到钒渣和半钢，检查钒渣中V2O5含量，计算钒氧化率，检测半钢中磷含量，统计结果如表1所示。
由于本发明的所有实验均在同一钒铁厂进行，所以以下实施例中低硅含钒铁水的成分均可视为与实施例1相同。
实施例2
操作方法同实施例1，区别仅在于吹炼中期多孔二氧化硅加入量为1kg/吨铁水，多孔二氧化硅平均粒径同实施例1，吹炼结束得到钒渣和半钢，检查钒渣中V2O5含量，计算钒氧化率，检测半钢中磷含量，统计结果如表1所示。
实施例3
操作方法同实施例1，区别仅在于吹炼中期多孔二氧化硅加入量为2kg/吨铁水，多孔二氧化硅平均粒径同实施例1，吹炼结束得到钒渣和半钢，检查钒渣中V2O5含量，计算钒氧化率，检测半钢中磷含量，统计结果如表1所示。
实施例4
操作方法同实施例1，区别仅在于在吹炼前期向转炉中加入粒径为0.5-1.5mm的石灰粉，石灰粉加入量为10kg/吨铁水，吹炼中期多孔二氧化硅加入量为1kg/吨铁水，多孔二氧化硅平均粒径同实施例1。吹炼结束得到钒渣和半钢，检查钒渣中V2O5含量，计算钒氧化率，检测半钢中磷含量，统计结果如表1所示。
实施例5
操作方法同实施例4，区别仅在于吹炼前期石灰粉加入量为20kg/吨铁水，吹炼结束得到钒渣和半钢，检查钒渣中V2O5含量，计算钒氧化率，检测半钢中磷含量，统计结果如表1所示。
实施例6
操作方法同实施例4，区别仅在于吹炼前期石灰粉加入量为30kg/吨铁水，吹炼结束得到钒渣和半钢，检查钒渣中V2O5含量，计算钒氧化率，检测半钢中磷含量，统计结果如表1所示。
对比实施例1
操作方法同实施例4，区别仅在于吹炼中期加入普通二氧化硅，加入量为5kg/吨铁水，吹炼结束得到钒渣和半钢，检查钒渣中V2O5含量，计算钒氧化率，检测半钢中磷含量，统计结果如表1所示。
表1低硅含钒铁水提钒效果统计
从上表统计数据可以看出，钒渣中V2O5含量与钒氧化率是呈正相关的关系。实施例1-6得到的钒渣中V2O5含量在20％以上，本领域的常规技术(如对比例1所示)相比得到的钒渣中V2O5含量大多在16-18％之间。从实施例1-3的数据得知，钒的氧化程度与多孔二氧化硅的加入量有关系，1-2kg/吨铁水的加入量效果明显优于0.5kg/吨铁水的加入量。而且技术人员在实际生产中观察到，与加入普通二氧化硅的对比例1相比，加入多孔二氧化硅后形成的钒渣体积明显增大，聚集程度更高，非常有利于钒渣排出。
从最终得到的半钢中磷含量统计结果可以看出，实施例4-6所述的提钒方法得到的半钢中磷含量在0.014％以内，最低可达到0.012％。与实施例4-6相比较，实施例1-3在吹炼前期不加石灰粉，导致最终半钢中磷含量相对较高。说明在吹炼前期加入石灰粉有助于更彻底脱磷，其中石灰粉加入量为10-20kg/吨铁水。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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