CN101302578B - 一种含钒铁水用复合提钒脱磷剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含钒铁水用复合提钒脱磷剂及其制备方法。该复合提钒脱磷剂包含重量百分比为0％～28％的CaO、45％～65％的TFe、3％～15％的SiO2、0％～15％的MgO和0％～15％的Al2O3，余量为杂质。通过利用该复合提钒脱磷剂，可以通过一步操作对含钒铁水同时进行提钒和脱磷预处理，从而既能够提取有益元素钒，同时又能够得到低磷半钢。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金辅料技术领域。具体地讲，本发明涉及一种可用于含钒铁水的复合提钒脱磷剂及其制备方法。
背景技术
钒是一种非常重要的金属元素，它以金属钒、钒化合物等形式被广泛地应用于冶金、化工等工业领域中。因此，钒的提取和回收具有重大的经济价值。在对钒元素进行的提取和回收工艺中，对含钒铁水进行的提钒工艺是一项重要的提取钒元素的工艺技术。
另外，随着工业的发展和技术的进步，高质量的纯净钢的生产成为炼钢技术发展的重要内容。磷是钢中的有害元素，因此磷含量的控制已成为提高钢质、冶炼低磷优质钢的关键因素之一。
目前，对含钒铁水进行提钒和脱磷预处理的主要工艺如下：首先对冶炼出的含钒铁水进行选择性氧化，即进行顶吹吹钒或复吹吹钒，使钒被氧化，从而得到含钒钢渣，从钢水中分离出含钒钢渣，并在后续的工艺中对含钒钢渣中的钒元素进行回收，通过该提钒工艺得到了经过提钒的半钢；接下来，再对经过提钒的半钢进行脱磷预处理，从而得到经过脱磷的半钢；然后使经过脱磷的半钢进入转炉炼钢，最后产出低磷优质钢。即，目前对含钒铁水进行的提钒和脱磷预处理工艺是先进行提钒再进行脱磷的两步操作工艺。
因此，能够通过一步操作对含钒铁水同时进行提钒和脱磷的工艺就成为了一项具有重大经济意义的技术课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含钒铁水用复合提钒脱磷剂。通过利用该复合提钒脱磷剂，可以通过一步操作对含钒铁水同时进行提钒和脱磷预处理，从而既能够提取有益元素钒，同时又能够得到低磷半钢。
本发明的另一目的在于提供一种含钒铁水用复合提钒脱磷剂的制备方法。通过利用该复合提钒脱磷剂，可以通过一步操作对含钒铁水同时进行提钒和脱磷预处理，从而既能够提取有益元素钒，同时又能够得到低磷半钢。
为了实现上述发明目的，根据本发明的复合提钒脱磷剂可包含重量百分比为0％～30％的CaO、40％～65％的TFe、3％～15％的SiO2、0％～15％的MgO和0％～15％的Al2O3，余量为杂质。优选地，根据本发明的复合提钒脱磷剂可包含重量百分比为10％～30％的CaO、40％～65％的TFe、3％～8％的SiO2、4％～8％的MgO和8％～12％的Al2O3，余量为杂质。根据本发明的复合提钒脱磷剂可以为散装料形式(粒度不大于20mm)或成型料形式(粒度为5mm～50mm)。
另外，为了实现上述发明目的，根据本发明的复合提钒脱磷剂的制备方法可以包括：(1)将原料粉碎，其中原料包括石灰、含铁物料、镁质材料、硅质材料、促熔剂等；(2)将经过粉碎的原料按比例混和，并搅拌均匀；(3)将经过均匀混和后的物料制成复合提钒脱磷剂。所制成的复合提钒脱磷剂可包含重量百分比为0％～30％的CaO、40％～65％的TFe、3％～15％的SiO2、0％～15％的MgO和0％～15％的Al2O3，余量为杂质；优选地，可包含重量百分比为10％～30％的CaO、40％～65％的TFe、3％～8％的SiO2、4％～8％的MgO和8％～12％的Al2O3，余量为杂质。其中，当将经过均匀混和后的物料直接装袋时，可以制成散装料形式的复合提钒脱磷剂；当在步骤(2)中加入适量粘结剂(如粘土等)并搅拌均匀，并在步骤(3)中利用压球机将经过均匀混和后的物料压制成型时，可以制成成型料形式的复合提钒脱磷剂。
通过以下对实施例进行的描述和说明，本发明的上述目的和优点将变得更加明了。
附图说明
图1是根据本发明的复合提钒脱磷剂的制备方法的示意图。
具体实施方式
根据本发明的复合提钒脱磷剂可包含重量百分比为0％～30％的CaO、40％～65％的TFe、3％～15％的SiO2、0％～15％的MgO和0％～15％的Al2O3，余量为杂质。优选地，根据本发明的复合提钒脱磷剂可包含重量百分比为10％～30％的CaO、40％～65％的TFe、3％～8％的SiO2、4％～8％的MgO和8％～12％的Al2O3，余量为杂质。
根据本发明的复合提钒脱磷剂可以用于高炉或电炉冶炼生产出的含钒铁水。采用根据本发明的复合提钒脱磷剂对含钒铁水进行同时提钒、脱磷的工艺如下：向含钒铁水中加入一定比例的复合提钒脱磷剂，并进行吹钒，从而通过一步操作工艺得到了含钒钢渣和低磷半钢。含钒钢渣可作为后续对钒元素进行回收利用的原料，例如，可以用水法处理含钒钢渣来以钒氧化物的形式提取钒元素；所得的低磷半钢可用于少渣炼钢以及生产低磷优质钢。
可见，通过利用该复合提钒脱磷剂，可以通过一步操作对含钒铁水同时进行提钒和脱磷，从而既能够提取有益元素钒，同时又能够得到低磷半钢，使得铁水在进入转炉之前的含磷量被控制在合适的范围内，以减轻转炉冶炼时的脱磷负担。
根据本发明的复合提钒脱磷剂可以为散装料形式或成型料形式。当复合提钒脱磷剂为散装料形式时，其粒度可以不大于20mm；当复合提钒脱磷剂为成型料形式时，其粒度可以为5mm～50mm。在利用根据本发明的复合提钒脱磷剂对含钒铁水同时进行提钒、脱磷的操作时，散装料形式的复合提钒脱磷剂可以用槽车或人工投入，而成型料形式的复合提钒脱磷剂可以通过炉顶仓加入。
下面参照图1详细描述根据本发明的复合提钒脱磷剂的制备方法。
根据本发明的复合提钒脱磷剂主要由石灰、含铁物料、镁质材料、硅质材料、促熔剂等加工而成。
首先，将原料粉碎。在粉碎原料的过程中，可以分别对原料进行粗磨、细磨，以制成粒度不大于20mm的物料。
其次，将经过粉碎的原料按比例混和，并搅拌均匀。
最后，将经过均匀混和后的物料制成复合提钒脱磷剂。所制得的复合提钒脱磷剂可包含重量百分比为0％～30％的CaO、40％～65％的TFe、3％～15％的SiO2、0％～15％的MgO和0％～15％的Al2O3，余量为杂质。优选地，所制得的复合提钒脱磷剂可包含重量百分比为10％～30％的CaO、40％～65％的TFe、3％～8％的SiO2、4％～8％的MgO和8％～12％的Al2O3，余量为杂质。其中，当将经过均匀混和后的物料直接装袋时，可以制成散装料形式的复合提钒脱磷剂，其粒度可以不大于20mm；当在混和搅匀原料的步骤中加入适量粘结剂(如粘土等)，并在最后的步骤中利用压球机等将经过均匀混和后的物料压制成型时，可以制成成型料形式的复合提钒脱磷剂，其粒度可以为5mm～50mm。
在得到成品的复合提钒脱磷剂之后，即可根据炼钢生产现场的具体要求对所得的复合提钒脱磷剂进行生产应用，以对含钒铁水同时进行提钒、脱磷，从而生产出富含钒的钢渣和合格的低磷半钢。
为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1：
采用上述制备散装料形式的复合提钒脱磷剂的方法，制备了10种组分不同的散装料形式的复合提钒脱磷剂。所述10种不同的组分如表1中所示，其中“wt％”表示“重量百分比”。
表1
| 组分 | CaO(wt％) | TFe(wt％) | SiO<sub>2</sub>(wt％) | MgO(wt％) | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) | 杂质(wt％) |
| 1 | 1％ | 60％ | 8％ | 10％ | 12％ | 9％ |
| 2 | 4％ | 60％ | 6％ | 10％ | 10％ | 10％ |
| 3 | 8％ | 55％ | 6％ | 10％ | 10％ | 11％ |
| 4 | 8％ | 60％ | 15％ | 10％ | 0％ | 7％ |
| 5 | 10％ | 65％ | 5％ | 5％ | 8％ | 7％ |
| 6 | 12％ | 50％ | 10％ | 15％ | 5％ | 8％ |
| 7 | 12％ | 65％ | 3％ | 4％ | 10％ | 6％ |
| 8 | 20％ | 50％ | 5％ | 8％ | 10％ | 7％ |
| 9 | 28％ | 45％ | 6％ | 5％ | 10％ | 6％ |
| 10 | 30％ | 40％ | 5％ | 0％ | 15％ | 10％ |
在30吨的转炉内，按照每吨铁水加入30kg复合提钒脱磷剂的比例加入上述10种组分不同的散装料形式的复合提钒脱磷剂，以对含钒铁水([V]＝0.29％)进行同时提钒、脱磷，从而得到含钒钢渣和合格的低磷半钢。在该实施例所述的条件下，这10种组分不同的散装料形式的复合提钒脱磷剂对含钒铁水的提钒和脱磷的效果(即，钒氧化率和脱磷率)如表2中所示。其中钒氧化率和脱磷率是评价提钒和脱磷预处理工艺的重要参数。
表2
| 组分 | CaO(wt％) | TFe(wt％) | SiO<sub>2</sub>(wt％) | MgO(wt％) | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) | 杂质(wt％) | 钒氧化率 | 脱磷率 |
| 1 | 1％ | 60％ | 8％ | 10％ | 12％ | 9％ | 86％ | 20％ |
| 2 | 4％ | 60％ | 6％ | 10％ | 10％ | 10％ | 86％ | 30％ |
| 3 | 8％ | 55％ | 6％ | 10％ | 10％ | 11％ | 85％ | 30％ |
| 4 | 8％ | 60％ | 15％ | 10％ | 0％ | 7％ | 85％ | 30％ |
| 5 | 10％ | 65％ | 5％ | 5％ | 8％ | 7％ | 87％ | 33％ |
| 6 | 12％ | 50％ | 10％ | 15％ | 5％ | 8％ | 85％ | 35％ |
| 7 | 12％ | 65％ | 3％ | 4％ | 10％ | 6％ | 90％ | 35％ |
| 8 | 20％ | 50％ | 5％ | 8％ | 10％ | 7％ | 84％ | 45％ |
| 9 | 28％ | 45％ | 6％ | 5％ | 10％ | 6％ | 83％ | 50％ |
| 10 | 30％ | 40％ | 5％ | 0％ | 15％ | 10％ | 84％ | 65％ |
实施例2：
在该实施例中，在另一条件下对实施例1中所述的10种组分不同的散装料形式的复合提钒脱磷剂进行生产应用。即，在120吨的转炉内，按照每吨铁水加入40kg复合提钒脱磷剂的比例加入上述10种组分不同的散装料形式的复合提钒脱磷剂，对含钒铁水([V]＝0.40％)进行同时提钒、脱磷，从而得到含钒钢渣和合格的低磷半钢。在该实施例所述的条件下，这10种组分不同的散装料形式的复合提钒脱磷剂对含钒铁水的提钒和脱磷的效果(即，钒氧化率和脱磷率)如表3中所示。
表3
| 组分 | CaO(wt％) | TFe(wt％) | SiO<sub>2</sub>(wt％) | MgO(wt％) | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) | 杂质(wt％) | 钒氧化率 | 脱磷率 |
| 1 | 1％ | 60％ | 8％ | 10％ | 12％ | 9％ | 86％ | 18％ |
| 2 | 4％ | 60％ | 6％ | 10％ | 10％ | 10％ | 85％ | 28％ |
| 3 | 8％ | 55％ | 6％ | 10％ | 10％ | 11％ | 86％ | 40％ |
| 4 | 8％ | 60％ | 15％ | 10％ | 0％ | 7％ | 84％ | 35％ |
| 组分 | CaO(wt％) | TFe(wt％) | SiO<sub>2</sub>(wt％) | MgO(wt％) | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) | 杂质(wt％) | 钒氧化率 | 脱磷率 |
| 5 | 10％ | 65％ | 5％ | 5％ | 8％ | 7％ | 86％ | 34％ |
| 6 | 12％ | 50％ | 10％ | 15％ | 5％ | 8％ | 85％ | 34％ |
| 7 | 12％ | 65％ | 3％ | 4％ | 10％ | 6％ | 90％ | 30％ |
| 8 | 20％ | 50％ | 5％ | 8％ | 10％ | 7％ | 88％ | 45％ |
| 9 | 28％ | 45％ | 6％ | 5％ | 10％ | 6％ | 83％ | 50％ |
| 10 | 30％ | 40％ | 5％ | 0％ | 15％ | 10％ | 85％ | 75％ |
实施例3：
采用上述制备成型料形式的复合提钒脱磷剂的方法，制备了10种组分不同的成型料形式的复合提钒脱磷剂。所述10种不同的组分如表1中所示。
在30吨的转炉内，按照每吨铁水加入30kg复合提钒脱磷剂的比例加入上述10种组分不同的成型料形式的复合提钒脱磷剂，以对含钒铁水([V]＝0.29％)进行同时提钒、脱磷，从而得到含钒钢渣和合格的低磷半钢。在该实施例所述的条件下，这10种组分不同的成型料形式的复合提钒脱磷剂对含钒铁水的提钒和脱磷的效果(即，钒氧化率和脱磷率)如表4中所示。
表4
| 组分 | CaO(wt％) | TFe(wt％) | SiO<sub>2</sub>(wt％) | MgO(wt％) | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) | 杂质(wt％) | 钒氧化率 | 脱磷率 |
| 1 | 1％ | 60％ | 8％ | 10％ | 12％ | 9％ | 86％ | 15％ |
| 2 | 4％ | 60％ | 6％ | 10％ | 10％ | 10％ | 86％ | 20％ |
| 3 | 8％ | 55％ | 6％ | 10％ | 10％ | 11％ | 86％ | 40％ |
| 4 | 8％ | 60％ | 15％ | 10％ | 0％ | 7％ | 84％ | 35％ |
| 5 | 10％ | 65％ | 5％ | 5％ | 8％ | 7％ | 93％ | 38％ |
| 6 | 12％ | 50％ | 10％ | 15％ | 5％ | 8％ | 86％ | 35％ |
| 7 | 12％ | 65％ | 3％ | 4％ | 10％ | 6％ | 90％ | 30％ |
| 8 | 20％ | 50％ | 5％ | 8％ | 10％ | 7％ | 88％ | 45％ |
| 9 | 28％ | 45％ | 6％ | 5％ | 10％ | 6％ | 84％ | 75％ |
| 组分 | CaO(wt％) | TFe(wt％) | SiO<sub>2</sub>(wt％) | MgO(wt％) | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) | 杂质(wt％) | 钒氧化率 | 脱磷率 |
| 10 | 30％ | 40％ | 5％ | 0％ | 15％ | 10％ | 85％ | 80％ |
实施例4：
在该实施例中，在另一条件下对实施例3中所述的10种组分不同的成型料形式的复合提钒脱磷剂进行生产应用。即，在120吨的转炉内，按照每吨铁水加入40kg复合提钒脱磷剂的比例加入上述10种组分不同的成型料形式的复合提钒脱磷剂，对含钒铁水([V]＝0.40％)进行同时提钒、脱磷，从而得到含钒钢渣和合格的低磷半钢。在该实施例所述的条件下，这10种组分不同的成型料形式的复合提钒脱磷剂对含钒铁水的提钒和脱磷的效果(即，钒氧化率和脱磷率)如表5中所示。
表5
| 组分 | CaO(wt％) | TFe(wt％) | SiO<sub>2</sub>(wt％) | MgO(wt％) | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) | 杂质(wt％) | 钒氧化率 | 脱磷率 |
| 1 | 1％ | 60％ | 8％ | 10％ | 12％ | 9％ | 88％ | 18％ |
| 2 | 4％ | 60％ | 6％ | 10％ | 10％ | 10％ | 86％ | 22％ |
| 3 | 8％ | 55％ | 6％ | 10％ | 10％ | 11％ | 85％ | 36％ |
| 4 | 8％ | 60％ | 15％ | 10％ | 0％ | 7％ | 84％ | 35％ |
| 5 | 10％ | 65％ | 5％ | 5％ | 8％ | 7％ | 92％ | 40％ |
| 6 | 12％ | 50％ | 10％ | 15％ | 5％ | 8％ | 84％ | 33％ |
| 7 | 12％ | 65％ | 3％ | 4％ | 10％ | 6％ | 89％ | 51％ |
| 8 | 20％ | 50％ | 5％ | 8％ | 10％ | 7％ | 86％ | 46％ |
| 9 | 28％ | 45％ | 6％ | 5％ | 10％ | 6％ | 83％ | 73％ |
| 10 | 30％ | 40％ | 5％ | 0％ | 15％ | 10％ | 83％ | 78％ |
通过利用根据本发明的复合提钒脱磷剂，可以通过一步操作对含钒铁水同时进行提钒和脱磷，从而既能够回收有益元素钒，又能够得到低磷半钢。在该工艺中可以实现较高的钒氧化率和脱磷率。此外，该工艺还具有流程短、能耗低、可操作性强等特点。
尽管对本发明的一些实施例进行了描述，但是本发明不应理解为局限于这些示例性实施例，在本发明的精神和范围内，本领域普通技术人员可以做出各种变化和修改。
Claims (9)
1.一种复合提钒脱磷剂的制备方法，其特征在于所述制备方法由以下步骤组成：(1)将原料粉碎；(2)将经过粉碎的原料混和均匀；(3)将经过均匀混和后的物料制成复合提钒脱磷剂，其中，所述复合提钒脱磷剂由以下物质组成：重量百分比为1％～28％的CaO、45％～65％的TFe、3％～15％的SiO2、0％～15％的MgO和0％～15％的Al2O3，余量为杂质。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述复合提钒脱磷剂由以下物质组成：重量百分比为10％～28％的CaO、45％～65％的TFe、3％～8％的SiO2、4％～8％的MgO和8％～12％的Al2O3，余量为杂质。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述经过粉碎的原料的粒度不大于20mm。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)包括将经过均匀混和后的物料装袋，以制成散装料形式的复合提钒脱磷剂。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)还包括加入粘结剂，并搅拌均匀；且步骤(3)包括将经过均匀混和后的物料压制成型，以制成成型料形式的复合提钒脱磷剂。
6.一种如权利要求1所述的制备方法得到的复合提钒脱磷剂。
7.如权利要求6所述的复合提钒脱磷剂，其特征在于所述复合提钒脱磷剂由以下物质组成：重量百分比为10％～28％的CaO、45％～65％的TFe、3％～8％的SiO2、4％～8％的MgO和8％～12％的Al2O3，余量为杂质。
8.如权利要求6或7所述的复合提钒脱磷剂，其特征在于所述复合提钒脱磷剂为散装料形式，其中散装料的粒度不大于20mm。
9.如权利要求6或7所述的复合提钒脱磷剂，其特征在于所述复合提钒脱磷剂为成型料形式，其中成型料的粒度为5mm～50mm。
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