RU2385349C2 - Procedure for processing vanadium containing iron - Google Patents
Procedure for processing vanadium containing iron Download PDFInfo
- Publication number
- RU2385349C2 RU2385349C2 RU2008119926/02A RU2008119926A RU2385349C2 RU 2385349 C2 RU2385349 C2 RU 2385349C2 RU 2008119926/02 A RU2008119926/02 A RU 2008119926/02A RU 2008119926 A RU2008119926 A RU 2008119926A RU 2385349 C2 RU2385349 C2 RU 2385349C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slag
- vanadium
- converter
- iron
- product
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу переработки ванадийсодержащих чугунов с получением полупродукта и ванадийсодержащих шлаков, пригодных для производства оксида ванадия.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to a method for processing vanadium-containing cast irons to produce intermediate and vanadium-containing slags suitable for the production of vanadium oxide.
При конвертировании ванадийсодержащего чугуна ванадийсодержащие шлаки получают с использованием верхнего кислородного дутья или продувкой снизу воздухом, обогащенным кислородом, с добавкой в ванну охладителя и окислителя, например, окалины. В связи с понижением температуры (1350-1400°С) в реакционной зоне конвертера происходит окисление (выгорание) элементов в ряду Si, Ti, Cr, Mn, V. Регулированием температурой и продолжительностью конвертирования можно сдвинуть равновесие реакций окисления перечисленных элементов и перевести их в шлак при выгорании углерода.When converting vanadium-containing cast iron, vanadium-containing slag is produced using the upper oxygen blast or blowing from below with oxygen enriched air, with the addition of a coolant and an oxidizing agent, for example, scale. Due to a decrease in temperature (1350-1400 ° C) in the reaction zone of the converter, elements (Si, Ti, Cr, Mn, V) are oxidized (burned out). By controlling the temperature and duration of the conversion, the equilibrium of the oxidation reactions of the above elements can be shifted and converted to slag during carbon burnout.
Известен способ переработки ванадийсодержащего чугуна с получением ванадиевого шлака продуванием кислородом в конвертере и присаживания в качестве охладителя и окислителя: окалины 88-93% и флюса 7-12%. Применение флюса позволяет повысить извлечение ванадия из чугуна в шлак и из шлака в техническую пятиокись ванадия (патент RU №2113497, опубл. 1998.06.20).A known method of processing vanadium-containing cast iron to produce vanadium slag by blowing oxygen in a converter and sitting as a cooler and oxidizing agent: dross 88-93% and flux 7-12%. The use of flux allows you to increase the extraction of vanadium from cast iron to slag and from slag to technical vanadium pentoxide (patent RU No. 2113497, publ. 1998.06.20).
В способе переработки ванадиевого чугуна дуплекс-процессом в качестве присадки шлакообразующих материалов используют карбонаты кальция и магния в виде доломита, магнезита, дунита, извести (патент RU №1272705, опубл. 2000.09.20).In the method of processing vanadium cast iron by the duplex process, calcium and magnesium carbonates in the form of dolomite, magnesite, dunite, and lime are used as an additive for slag-forming materials (patent RU No. 1272705, publ. 2000.09.20).
Вышеуказанные способы не позволяют снизить содержание металловключений в шлаке.The above methods do not allow to reduce the content of metal inclusions in the slag.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки ванадийсодержащих чугунов в конвертере, включающий загрузку охладителя и шлакообразующих материалов (окалина, окатыши, чугун чушковый и др.), заливку ванадийсодержащего чугуна в конвертер, продувку воздухом, обогащенным кислородом, выпуск полупродукта в ковш и выкантовывание шлака в шлаковую чашу (RU 2105072 C1, C21B 5/28, 20.02.1998).The closest in technical essence and the achieved result is a method of processing vanadium-containing cast irons in a converter, including loading a cooler and slag-forming materials (scale, pellets, pig iron, etc.), pouring vanadium-containing cast iron into a converter, purging with oxygen-enriched air, releasing semi-finished product and turning the slag into a slag bowl (RU 2105072 C1, C21B 5/28, 02.20.1998).
На первой стадии существующего конвертерного передела ванадийсодержащего чугуна получают ванадиевый шлак следующего химического состава, мас.%: 12-18 V2O5, 1-3 CaO, 8-12 MnO, 4-7 Cr2O3, 8-10 TiO2, 15-22 SiO2, 28-30 Fe2O3, 1-3 Al2O3 и 15-20 металловключений. Процесс конвертирования ванадийсодержащего чугуна приостанавливается при содержании в полупродукте 3,2-2,8% углерода, а температура полупродукта в ковше после выпуска из конвертера не должна превышать 1400°С. В процессе выкантовывания из конвертера ванадийсодержащий шлак находится в вязком состоянии с высокой неоднородностью химического состава шпинелидной фазы, распределенной в объеме силикатных компонентов, при этом в шлаке находится более 15% металловключений в виде корольков и дисперсного железа. Корольки, источником которых является высокоуглеродистый полупродукт, в густых шлаках дуплекс-процесса не сливаются с полупродуктом и зависают в шлаке. Дисперсное железо есть результат химического распада алюмината и хромата железа при высоких температурах в твердой фазе. Известно, что вюстит с корундом и трехоксисью хрома взаимодействуют по реакциям:At the first stage of the existing converter redistribution of vanadium-containing cast iron, vanadium slag of the following chemical composition is obtained, wt.%: 12-18 V 2 O 5 , 1-3 CaO, 8-12 MnO, 4-7 Cr 2 O 3 , 8-10 TiO 2 , 15-22 SiO 2 , 28-30 Fe 2 O 3 , 1-3 Al 2 O 3 and 15-20 metal inclusions. The process of converting vanadium-containing pig iron is suspended when the content of carbon in the intermediate is 3.2-2.8%, and the temperature of the intermediate in the ladle after discharge from the converter should not exceed 1400 ° C. In the process of rolling out the converter, the vanadium-containing slag is in a viscous state with a high heterogeneity of the chemical composition of the spinel phase distributed in the volume of silicate components, while more than 15% of metal inclusions in the form of kings and dispersed iron are in the slag. Kings, the source of which is a high-carbon intermediate, in thick slags of the duplex process do not merge with the intermediate and freeze in the slag. Dispersed iron is the result of chemical decomposition of aluminate and iron chromate at high temperatures in the solid phase. It is known that wustite with corundum and chromium trioxide interact by reactions:
которые сопровождаются значительным уменьшением энтропии (ΔS=-17 Дж (моль·K)-1 и ΔS=-12 Дж (моль К)-1 соответственно.which are accompanied by a significant decrease in entropy (ΔS = -17 J (mol · K) -1 and ΔS = -12 J (mol K) -1, respectively.
Однако эти реакции не обратимы, так как при высоких температурах в твердой фазе происходит их диссоциация с образованием дисперсного железа по уравнениям:However, these reactions are not reversible, since at high temperatures in the solid phase they dissociate with the formation of dispersed iron according to the equations:
Выделяющиеся газы в вязкой массе обусловливают образование пористой структуры шлака. Физико-химические свойства конвертерного шлака как в процессе его формирования по ходу плавки, так и в твердом состоянии определяются соотношением между шпинелидной, силикатной и металлической фазами.The evolved gases in the viscous mass cause the formation of the porous structure of the slag. The physicochemical properties of converter slag both during its formation during melting and in the solid state are determined by the ratio between the spinel, silicate and metal phases.
В технологии переработки ванадиевого конвертерного шлака предусмотрен способ магнитной сепарации металловключений. Однако поэтапное измельчение и двукратное отмагничивание не позволяет получать шлак с низким содержанием металловключений. Приемов механического отделения силикатной от шпинелидной фазы на данный момент не существует, поэтому в дальнейшей переработке участвуют обе фазы.In the technology for processing vanadium converter slag, a method for magnetic separation of metal inclusions is provided. However, stepwise grinding and double magnetization does not allow to obtain slag with a low content of metal inclusions. There are currently no techniques for mechanically separating the silicate from the spinel phase, so both phases are involved in further processing.
Существующей технологии присущи следующие недостатки:The existing technology has the following disadvantages:
- введение «охладителя» и шлакообразующего материала разбавляет ванадиевый шлак до 12-18% V2O5 и не позволяет добиться равномерного химического состава шпинелидной фазы;- the introduction of a "cooler" and slag-forming material dilutes the vanadium slag to 12-18% V 2 O 5 and does not allow to achieve a uniform chemical composition of the spinel phase;
- низкая температура (1350-1400°С) и высокая вязкость ванадиевого шлака не позволяют удалить корольки железа в процессе конвертирования и, как следствие, на последующих переделах вводятся дорогостоящие промежуточные помолы с двукратной магнитной сепарацией металловключений;- low temperature (1350-1400 ° C) and high viscosity of vanadium slag do not allow to remove the kings of iron during the conversion process and, as a result, expensive intermediate grindings with double magnetic separation of metal inclusions are introduced at subsequent stages;
- шпинелидная ванадийсодержащая фаза шлака в виде неоднородного анизотропного продукта должна смешивается с реакционным агентом и, тем самым, снижает производительность печи окислительного обжига шихты;- the spinel-like vanadium-containing slag phase in the form of an inhomogeneous anisotropic product must be mixed with the reaction agent and, thereby, reduces the performance of the oxidative firing furnace of the charge;
- невысокие температуры полупродукта приводят к напряженному балансу тепла на переделе его в сталь на второй стадии мартеновского или конвертерного передела.- low temperatures of the intermediate result in a tense balance of heat at its redistribution into steel at the second stage of open-hearth or converter redistribution.
Задача изобретения - разработка способа переработки ванадийсодержащих чугунов с получением товарного высокомарганцовистого ванадиевого шлака с однородной высокогомогенной шпинелидной фазой и низкого содержания металловключений, не выше 8%.The objective of the invention is the development of a method for processing vanadium-containing cast irons to obtain marketable high-manganese vanadium slag with a homogeneous highly homogeneous spinel phase and a low content of metal inclusions, not higher than 8%.
Техническим результатом изобретения является снижение содержания металлической фазы в конвертерном шлаке, повышение массовой доли пентаоксида ванадия и оксида марганца в шлаке и получение высокогомогенного смешения ванадия с реакционным агентом в шлаке.The technical result of the invention is to reduce the content of the metal phase in the converter slag, increase the mass fraction of vanadium pentoxide and manganese oxide in the slag and obtain highly homogeneous mixing of vanadium with the reaction agent in the slag.
Техническое решение данной задачи сводится к снятию ограничений по массовой доле оксида марганца в ванадиевом конвертерном шлаке, поддержанию отношения массовой доли марганца к ванадию в интервале 1,5-1,7. Для увеличения выхода годного в конвертерном переделе деванадацию чугуна завершают при содержании 2,8-2,0% углерода в полупродукте при температуре выше 1400°С, максимально снижая массовую долю вюстита (FeO) в шлаке за счет повышения оксида марганца (MnO) в шлаке более 20%. Для повышения температуры процесса деванадации ванадийсодержащего чугуна на завершающей стадии подачу охладителя не проводят, а длительность продувки увеличивают, обеспечивая перегрев металла на 100°С более над линией Ликвидуса.The technical solution of this problem is to remove the restrictions on the mass fraction of manganese oxide in the vanadium converter slag, maintaining the ratio of the mass fraction of manganese to vanadium in the range of 1.5-1.7. To increase the yield in the converter redistribution, pig iron devanadation is completed at a content of 2.8-2.0% carbon in the intermediate product at a temperature above 1400 ° C, maximally reducing the mass fraction of wustite (FeO) in the slag due to an increase in manganese oxide (MnO) in the slag more than 20%. To increase the temperature of the process of vanadium-containing cast iron demanding at the final stage, the supply of the cooler is not carried out, and the purge time is increased, providing the metal to overheat 100 ° C more above the Liquidus line.
Заявляемые параметры позволяют получить конвертерный шлак с заданными свойствами, перевести вюстит (FeO) в металлическую фазу, снизить вязкость шлака и содержание металловключений, получить однородный высокогомогенный шпинелид марганца и ванадия и повысить массовую долю ванадия и марганца в шлаке.The claimed parameters make it possible to obtain converter slag with desired properties, transfer wustite (FeO) to the metal phase, reduce slag viscosity and metal inclusion content, obtain a homogeneous highly homogeneous spinelide of manganese and vanadium, and increase the mass fraction of vanadium and manganese in the slag.
В качестве охладителя вместо бессемеровского агломерата используют оборотный высокомарганцевый агломерат, который обеспечивает получение шлаков с высоким содержанием ванадия и марганца в жидком состоянии. В таких конвертерных шлаках резко снижается общее содержание железа и металлических включений.As a cooler, instead of the Bessemer agglomerate, a high-manganese agglomerate is used, which provides slag with a high content of vanadium and manganese in a liquid state. In such converter slags, the total content of iron and metallic inclusions sharply decreases.
Повышение температуры выше 1400°С и содержания в шлаке MnO более 20% при снижении содержания углерода в полупродукте до 2,8-2,0% приводит к максимальному снижению массовой доли вюститного железа и металловключений в шлаке и повышению в нем концентрации оксидов ванадия и марганца.An increase in temperature above 1400 ° C and an MnO content in the slag of more than 20% with a decrease in the carbon content in the intermediate to 2.8-2.0% leads to a maximum decrease in the mass fraction of wustite iron and metal inclusions in the slag and an increase in the concentration of vanadium and manganese oxides in it .
В предварительных опытах по разделению железа и титана из титаномагнетита в восстановительных (домна) и окислительных (конвертер) в печи Таммана было изучено распределение сопутствующих элементов ванадия, хрома, марганца и титана между чугуном и шлаком в зависимости от содержания углерода в металлической фазе. Результаты представлены на чертеже, из которого видно, что минимальные концентрации этих элементов в металле находятся в интервале содержания углерода 2,8-2,0%. Увеличение содержания углерода в металлической фазе приводит к повышению остаточных концентраций ванадия, хрома, марганца и титана.In preliminary experiments on the separation of iron and titanium from titanomagnetite in the reduction (blast furnace) and oxidation (converter) in the Tamman furnace, the distribution of the accompanying elements of vanadium, chromium, manganese and titanium between cast iron and slag was studied depending on the carbon content in the metal phase. The results are presented in the drawing, from which it can be seen that the minimum concentrations of these elements in the metal are in the range of carbon content of 2.8-2.0%. An increase in the carbon content in the metal phase leads to an increase in the residual concentrations of vanadium, chromium, manganese and titanium.
Пример осуществления способаAn example of the method
Опыты проводили в металлургическом комплексе, оснащенном конвертерами емкостью 20 тонн.The experiments were carried out in a metallurgical complex equipped with converters with a capacity of 20 tons.
Перед заливкой чугуна в конвертер загружали твердый высокомарганцовистый агломерат. Расход агломерата увеличивали от плавки к плавке, чтобы концентрация марганца и ванадия возрастала.Before casting iron, a solid high manganese agglomerate was loaded into the converter. The sinter consumption was increased from smelting to smelting so that the concentration of manganese and vanadium increased.
В конвертерах было проведено 6 плавок при деванадации ванадийсодержащего чугуна, состав которого по Mn регулировали агломератом, содержащим, мас.%: Feобщ. 25,58; FeO 15,30; CaO 4,80; MgO 1,91; SiO2 18,71; TiO2 2,27; Аl2O3 2,60; V2O5 0,83; Cr2O3 1,23; MnO 19,56; MnO2 211,97; P2O5 0,42; SO3 0,35; R2O 0,42. Основность 0,26.In the converters, 6 melts were carried out during the devanadation of vanadium-containing cast iron, the composition of which according to Mn was regulated by an agglomerate containing, wt.%: Fe total. 25.58; FeO 15.30; CaO 4.80; MgO 1.91; SiO 2 18.71; TiO 2 2.27; Al 2 O 3 2.60; V 2 O 5 0.83; Cr 2 O 3 1.23; MnO 19.56; MnO 2 211.97; P 2 O 5 0.42; SO 3 0.35; R 2 O 0.42. Basicity 0.26.
В результате продувки плавок с расходом воздуха 30000-32000 м3/ч получили полупродукт с температурой 1385-1460°С, химический состав которого приведен в табл.1.As a result of purging the heats with an air flow rate of 30,000-32,000 m 3 / h, an intermediate was obtained with a temperature of 1385-1460 ° C, the chemical composition of which is given in Table 1.
При этом за счет снижения вязкости ванадийсодержащих шлаков при повышении в них концентрации оксидов марганца с 11,7 до 26,4% и снижения концентрации вюстита (FeO) с 32,1 до 5,8%, содержание металловключений в шлаках сократилось с 23,0 до 3,2%, а выход годного полупродукта увеличился на 1,5-1,8% (табл.2).At the same time, due to a decrease in the viscosity of vanadium-containing slag with an increase in the concentration of manganese oxides from 11.7 to 26.4% and a decrease in the concentration of wustite (FeO) from 32.1 to 5.8%, the content of metal inclusions in the slag decreased from 23.0 up to 3.2%, and the yield of intermediate was increased by 1.5-1.8% (Table 2).
Высокомарганцовистые ванадийсодержащие шлаки в конвертере получали в жидком состоянии. При сливе в шлаковые емкости эти шлаки практически не реагируют с попадающим полупродуктом и после кристаллизации содержат меньше дисперсного железа и металловключений.High manganese vanadium containing slags in the converter were obtained in a liquid state. When draining into slag tanks, these slags practically do not react with the ingress intermediate and, after crystallization, contain less dispersed iron and metal inclusions.
После охлаждения шлаки выкантовывали на шлаковый двор, дробили до фракции менее 200 мм и отбирали пробу.After cooling, the slag was tipped onto a slag yard, crushed to a fraction of less than 200 mm, and a sample was taken.
Полупродукт передавали в мартеновский цех для переработки на сталь.The intermediate product was transferred to the open-hearth workshop for processing to steel.
Использование предлагаемой технологии по сравнению с известной позволит при сохранении всех преимуществ переработки ванадийсодержащих чугунов в конвертерах получать товарные ванадийсодержащие шлаки с заданными физико-химическими свойствами для переработки по различным технологиям, увеличить выход годного и повысить в шлаке концентрации оксидов ванадия и марганца.Using the proposed technology in comparison with the known one, while maintaining all the advantages of processing vanadium-containing cast irons in converters, obtain commodity vanadium-containing slags with specified physicochemical properties for processing by various technologies, increase the yield and increase the concentration of vanadium and manganese oxides in the slag.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KZ20080307 | 2008-03-19 | ||
KZ2008/0307.1 | 2008-03-19 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008119926A RU2008119926A (en) | 2009-11-27 |
RU2385349C2 true RU2385349C2 (en) | 2010-03-27 |
Family
ID=41476246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008119926/02A RU2385349C2 (en) | 2008-03-19 | 2008-05-21 | Procedure for processing vanadium containing iron |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2385349C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104131131A (en) * | 2014-07-18 | 2014-11-05 | 重庆大学 | Method for adding coolant in vanadium extraction process by oxidizing vanadium-containing molten iron |
-
2008
- 2008-05-21 RU RU2008119926/02A patent/RU2385349C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104131131A (en) * | 2014-07-18 | 2014-11-05 | 重庆大学 | Method for adding coolant in vanadium extraction process by oxidizing vanadium-containing molten iron |
CN104131131B (en) * | 2014-07-18 | 2015-12-09 | 重庆大学 | A method for adding coolant to vanadium-containing molten iron oxidation process for vanadium extraction |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008119926A (en) | 2009-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5408369B2 (en) | Hot metal pretreatment method | |
AU2004238885B2 (en) | Method for utilizing slag | |
AU706170B2 (en) | Process for the production of hydraulic binders and/or alloys, such as, e.g., ferrochromium or ferrovanadium | |
JP5954551B2 (en) | Converter steelmaking | |
JP6164151B2 (en) | Method for refining molten iron using a converter-type refining furnace | |
CN102943148B (en) | Method for producing high-purity stainless steel | |
WO2002092860A1 (en) | Granular metallic iron | |
US3645719A (en) | Slagging in basic steel-making process and compositions therefor | |
JP5408379B2 (en) | Hot metal pretreatment method | |
RU2385349C2 (en) | Procedure for processing vanadium containing iron | |
US3897244A (en) | Method for refining iron-base metal | |
JP2014189838A (en) | Desulfurization treatment method of molten steel | |
RU2205232C1 (en) | Magnesian flux for steelmaking and method of producing the same | |
RU2566230C2 (en) | Method of processing in oxygen converter of low-siliceous vanadium-bearing molten metal | |
RU2641436C1 (en) | Method of recovering vanadium from natural-alloyed vanadium cast iron | |
JP2007270238A (en) | Method for applying dephosphorize-treatment to molten iron | |
CN115335347A (en) | Dephosphorization slag | |
RU2201968C2 (en) | Method of conversion of vanadium iron | |
SU1186682A1 (en) | Exothermic briquette for alloying and deoxidizing cast iron | |
US2227287A (en) | Chromium metallurgy | |
RU2092573C1 (en) | Charge preparation for metallurgical refining process | |
RU2105073C1 (en) | Vanadium slag treatment method | |
JPH10265827A (en) | Regenerating/utilizing method of refined slag in chromium-containing steel and regenerating/utilizing method of metallic component contained in the slag | |
RU2092571C1 (en) | Composite charge for making steel | |
RU2131927C1 (en) | Method of pyrometallurgical processing of vanadium-containing and iron-ore materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120522 |