一種從含釩剛玉渣中回收釩的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及一種從含釩剛玉渣中回收釩的方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種從釩鐵冶煉含釩剛玉渣中回收釩的方法，將釩鐵冶煉過程產(chǎn)生的含釩量較低的剛玉渣作為補爐料代替部分鎂砂對冶煉電爐進行補爐的同時，將含釩量較高剛玉渣與釩氧化物、鋁豆、鐵粒分批次混合后，投入到冶煉電爐中進行多期電弧冶煉；當(dāng)1、2期渣中釩含量分別降低到0.40％和0.60％以下時進行出渣，當(dāng)?shù)?期渣中釩含量降低到1.50％以下時渣鐵同出，并澆鑄于錠模中進行冷卻。本發(fā)明方法不僅能夠回收含釩剛玉渣中的釩，減少補爐鎂砂的用量，還能夠減少冶煉系統(tǒng)棄渣產(chǎn)生量。
【專利說明】
一種從含釩剛玉渣中回收釩的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及一種從含釩剛玉渣中回收釩的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 釩鐵合金作為鋼鐵冶煉過程中應(yīng)用最為廣泛的釩微合金化中間合金，其冶煉工藝 主要是基于含釩氧化物的熱還原法(如鋁熱還原法、硅熱還原法和碳熱還原法）。其中鋁熱 還原法適用于采用不同價態(tài)釩氧化物的所有牌號釩鐵合金生產(chǎn)，是目前世界范圍內(nèi)應(yīng)用最 為廣泛的釩鐵合金冶煉工藝。該工藝主要廢棄物為剛玉渣，其主要成分為65%左右的鋁熱 還原產(chǎn)物Al 2〇3，15%左右的造渣添加劑CaO, 10~15%的爐襯侵蝕MgO,以及部分V、Fe和其他 雜質(zhì)氧化物。由于該渣系含有大量Al2〇3和MgO,造成體系熔點偏高。對于含釩剛玉渣的處理， 目前主要的資源化利用途徑是將其作為生產(chǎn)工業(yè)陶瓷、低溫耐材和煉鋼保護渣等低附加值 產(chǎn)品的原材料進行銷售。特別是當(dāng)剛玉渣中全釩含量較高時，若不對其進行回收利用，不僅 會引起釩資源的極大浪費，也會進一步加重釩鐵冶煉工序的環(huán)境負擔(dān)和釩鐵合金產(chǎn)業(yè)鏈的 可持續(xù)發(fā)展。
[0003] 目前，釩鐵冶煉含釩剛玉渣綜合利用途徑主要集中于渣中釩的回收以及廢棄渣的 資源化。專利CN102560006B提供了一種釩鐵冶煉爐渣的利用方法及預(yù)熔型精煉渣，最終形 成含12Ca0 · 7Al2〇3和/或3Ca0 · Al2〇3相的渣，冷卻后可作為滿足煉鋼工藝的預(yù)熔型精煉 渣。專利CN102912158B提供了 一種利用釩精渣冶煉中釩鐵的方法，將釩精渣作為冶煉原料 進行金屬熔煉，縮短了工藝流程，降低了生產(chǎn)成本。專利CN103642988A提供了一種用剛玉渣 進行鋼水精煉的方法，該方法通過微調(diào)剛玉渣成分直接將其用于煉鋼中間包精煉工序，解 決爐渣再利用問題，且精煉脫硫效果好。
[0004] 從上述公開的技術(shù)來看，雖然目前釩鐵冶煉剛玉渣的能夠在冶金領(lǐng)域有一定的應(yīng) 用，但是其資源化利用水平以及處理能力有限，還不能滿足釩鐵冶煉大渣量、高效利用的需 求。針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明在于提供一種不僅能夠回收含釩剛玉渣中有價 元素金屬釩同時還能就近資源化含釩剛玉渣的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的發(fā)明目的是為了從鋁熱還原制備釩鐵合金過程中產(chǎn)生的含釩剛玉渣中 回收釩，從而提供了一種從含釩剛玉渣中回收釩的方法。該方法包括以下步驟：
[0006] a、每4~6個爐次冶煉結(jié)束后用含釩剛玉渣和鎂砂對冶煉爐進行補爐；
[0007] b、以含釩剛玉渣、V203、鋁、鐵、石灰為原料，采用三期冶煉，當(dāng)?shù)谝黄?、第二期冶?結(jié)束后各進行一次出渣，當(dāng)?shù)谌谝睙捊Y(jié)束后渣鐵同出，澆鑄到錠模中，冷卻除渣后即得釩 鐵合金;其中，第一期第1罐不配加含釩剛玉渣，需配加額外的鋁，配鋁量為補爐時所用含釩 剛玉渣中釩的理論鋁耗的1.20~1.30倍;除第一期第1罐外，其他每罐也需額外配加鋁，配 鋁量為每罐中含釩剛玉渣中釩的理論耗鋁的1.10~1.30倍。
[0008] 優(yōu)選的，上述方法步驟a中，補爐時含釩剛玉渣的添加量占補爐原料總量的30~ 70% 〇
[0009] 優(yōu)選的，上述方法步驟a中，補爐所采用的含釩剛玉渣中全釩含量小于2.0 %，粒度 在10mm以下。
[0010] 優(yōu)選的，上述方法步驟b中，冶煉所采用的含釩剛玉渣中全釩含量為2.0~7.0 %， 粒度在l〇mm以下。
[0011]優(yōu)選的，上述方法步驟b中，第一期、第二期、第三期的V2〇3重量比為4: 2~3:1~2; 每期的V2〇3與含釩剛玉渣重量比均為100:30~60;每期的V2〇 3與鋁重量比均為100:20~65; 每期的V2〇3與鐵重量比均為100:53~65;每期的V 2〇3與石灰重量比均為100:15~30。
[0012] 進一步的，上述方法步驟b中，第一期V203與鋁重量比為100:45~65,第二期V 203與 鋁重量比為100:35~50，第三期V2〇3與鋁重量比為100:20~40。
[0013]優(yōu)選的，上述方法步驟b中，當(dāng)?shù)谝黄谠腥C含量降低到0.40 %以下時出渣，出 渣量占總渣量的80~90 %;當(dāng)?shù)诙谠腥C含量降低到0.60 %以下時出渣，出渣量占總 渣量的80~90%;當(dāng)?shù)谌谠腥C含量降低到1.5%以下時出渣。
[0014] 進一步的，上述方法步驟b中，第一期、第二期、第三期冶煉時間分別為8 0~ 120min、40~70min、30~50min。
[0015] 本發(fā)明方法合理地在釩鐵冶煉中加入了含釩剛玉渣，優(yōu)化調(diào)整了冶煉時原料的添 加比例等參數(shù)，不僅解決了含釩剛玉渣堆積而引起的環(huán)境問題，而且能夠高效地回收含釩 剛玉渣中的釩，取得了很好的技術(shù)效果。
【具體實施方式】
[0016] 一種從鋁熱還原制備釩鐵合金過程中產(chǎn)生的含釩剛玉渣中回收釩的方法。本發(fā)明 采用如下步驟實現(xiàn)：
[0017] a、對于連續(xù)生產(chǎn)的冶煉電爐，每4~6個爐次冶煉完畢，下一爐次冶煉之前采用含 釩剛玉渣代替部分鎂砂作為補爐料對冶煉電爐進行補爐；
[0018] 優(yōu)選的，補爐采用的含釩剛玉渣占補爐原料總量的30~70%。
[0019] 優(yōu)選的，補爐采用的含釩剛玉渣中全銀含量在2.0 %以下，粒度在1 Omm以下。
[0020] b、對含釩剛玉渣進行破碎、篩分，運至釩鐵冶煉混料區(qū)進行冶煉；
[0021] 優(yōu)選的，冶煉采用的含釩剛玉渣中全釩含量為2.0~7.0 %，粒度在1 Omm以下。
[0022] c、以含釩剛玉渣、錯、鐵、石灰、V203為冶煉原料，采用三期法釩鐵冶煉工藝;第一期 第1罐不配加含釩剛玉渣，只需加入鋁、鐵、石灰、V2〇3進行引弧冶煉;然后依次加入第一期剩 余料罐和第二期料罐中的冶煉原料;當(dāng)?shù)谝黄?、第二期冶煉結(jié)束后各進行一次出渣;再加入 第三期冶煉原料，當(dāng)?shù)谌谝睙捊Y(jié)束后渣鐵同出，將冶煉渣金從冶煉電爐中傾倒進入澆鑄 錠模中，并進行冷卻;其中，第一期第1罐需配加額外還原劑鋁，配鋁量為補爐所用含釩剛玉 渣中釩的理論鋁耗的1.20~1.30倍（即對應(yīng)配鋁系數(shù)為1.20~1.30);除第1罐外，其他每罐 原料中需額外配加還原劑鋁，配鋁量為冶煉時對應(yīng)含釩剛玉渣中釩的理論鋁耗的1.10~ 1.30(即對應(yīng)配鋁系數(shù)為1.10~1.30)。
[0023]優(yōu)選的，冶煉時，第一、第二、第三期V203按照重量比4:2~3:1~2比例加入，每期的 V2〇3與含釩剛玉渣重量比均為100:30~60;每期的V2〇3與鋁重量比均為100:20~65;每期的 V2〇3與鐵重量比均為100:53~65;每期的V2〇3與石灰重量比均為100:15~30。
[0024] 進一步的，第一期V2〇3與鋁重量比為100:45~65，第二期V 2〇3與鋁重量比為100:35 ~50,第三期V2〇3與鋁重量比為100:20~40。
[0025] 優(yōu)選的，當(dāng)?shù)谝黄?、第二期渣中全釩含量分別降低到0.40%和0.60%以下時，各進 行一次出渣操作，出渣量占總渣量的80~90%;當(dāng)?shù)谌谠蠺V含量降低到1.50%以下時， 渣鐵同出。
[0026] 優(yōu)選的，各期冶煉時間分別為80~120min、40~70min、30~50min。
[0027] d、冷卻后對澆鑄錠模進行拆爐，除去釩鐵冶煉剛玉渣，得釩鐵合金餅。
[0028] 本發(fā)明方法步驟a中，在具體的生產(chǎn)過程中，不是每1爐次冶煉前都需要用含釩剛 玉渣和鎂砂進行補爐，而是每4~6個爐次冶煉結(jié)束后進行一次補爐，再冶煉4~6個爐次再 進行一次補爐，以此類推。所以，當(dāng)補爐后第1個爐次冶煉結(jié)束后，不需要進行補爐，直接進 行下一爐次冶煉，這時沒有加入剛玉渣補爐，那么這一爐次的第1罐也不用加入額外的還原 劑鋁，見實施例2;當(dāng)下一次補爐后接下來的第1爐次再在第1罐中配加額外的還原劑鋁，見 實施例1、3、4,以此類推。
[0029]需要說明的是，本發(fā)明方法步驟b中，限定了每期的V203與鋁重量比均為100:20~ 65。優(yōu)選的，第一期V2〇3與鋁重量比為100:45~65,第二期V2〇 3與鋁重量比為100:35~50,第 三期V2〇3與鋁重量比為100:20~40;此處鋁的添加量不包括需要額外配加的還原劑鋁。
[0030] 本發(fā)明方法中，未作特殊說明的，含量、比例等均指重量百分比。
[0031] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的描述，并不因此將本發(fā)明限 制在所述的實施例范圍之中。
[0032] 實施例1
[0033] 1、補爐:分別將釩含量為1.5 %剛玉渣100份、補爐鎂砂200份破碎后，混配均勻，對 冶煉電爐進行補爐操作，并在對應(yīng)第1罐原料中額外配加還原劑鋁1份。
[0034] 2、冶煉:冶煉過程分為三期，三期的三氧化二釩重量比為4: 2:2，第一期、第二期冶 煉完畢后各進行一次出渣，第三期冶煉完畢后渣鐵同出。
[0035] A、冶煉第一期:將100份V2〇3、53份鋁豆、63份鐵粒、15份石灰作為電極起弧料，插入 電極反應(yīng)完全后;加入300份V 2〇3、90份釩含量為3.50 %的剛玉渣、160份鋁豆、190份鐵粒、45 份石灰進行第一期電弧熔煉，通電105min，渣中釩含量為0.32 %進行出渣，出渣渣量480份。 [0036] B、冶煉第二期：加入200份V2〇3、60份釩含量為3.50 %的剛玉渣、82份鋁豆、125份鐵 粒、30份石灰進行第二期電弧熔煉，通電45min，渣中釩含量為0.54%進行第二次出渣，出渣 渣量300份。
[0037] C、冶煉第三期：加入200份V2〇3、60份釩含量為3.50 %的剛玉渣、56份鋁豆、125份鐵 粒、30份石灰進行第三期電弧熔煉，通電40min，渣中釩含量降低到1.23 %時，渣鐵同出。 [0038] 3、冶煉渣金從冶煉電爐中傾倒進入澆鑄錠模中過后，冷卻40min，運至水冷區(qū)。
[0039] 實施例2
[0040] 1、對于剛進行補爐的爐體，上一爐次冶煉完畢過后的直接進行第二爐次冶煉。
[0041] 2、冶煉:冶煉過程分為三期，三期氧化釩重量比為4:2:2,第一期、第二期冶煉完畢 后各進行一次出渣，第三期冶煉完畢后渣鐵同出。
[0042] A、冶煉第一期:將100份V2〇3、46份鋁豆、63份鐵粒、25份石灰作為電極起弧料;插入 電極反應(yīng)完全后，加入300份V2〇3、120份釩含量為4.20 %的剛玉渣、143份鋁豆、190份鐵粒、 75份石灰進行第一期電弧熔煉，通電116min，渣中釩含量為0.43 %進行出渣，出渣470份。 [0043] B、冶煉第二期：加入200份V2〇3、80份釩含量為4.20 %的剛玉渣、82份鋁豆、125份鐵 粒、50份石灰進行第二期電弧熔煉，通電46min，渣中釩含量為0.55 %進行出渣，出渣330份。 [0044] C、冶煉第三期：加入200份V2〇3、80份釩含量為4.20 %的剛玉渣、77.5份鋁豆，125份 鐵粒、50份石灰進行第三期電弧熔煉，通電43min，渣中釩含量為1.15 %時渣鐵同出。
[0045] 3、冶煉渣金從冶煉電爐中傾倒進入澆鑄錠模中過后，冷卻40min，運至水冷區(qū)。
[0046] 實施例3
[0047] 1、補爐:分別將釩含量為1.50 %剛玉渣150份、補爐鎂砂150份破碎后混配均勻，對 冶煉電爐進行補爐操作，并在對應(yīng)第1罐原料中額外配加還原劑鋁1.5份。
[0048] 2、冶煉:冶煉過程三期氧化釩重量比為4:3:1，第一期、第二期冶煉完畢后各進行 一次出渣，第三期冶煉完畢后渣鐵同出。
[0049] A、冶煉第一期:將100份V2〇3、56份鋁豆、63份鐵粒、30份石灰作為電極起弧料;插入 電極反應(yīng)完全后，加入300份V2〇3、150份釩含量為3.90 %的剛玉渣、166份鋁豆、190份鐵粒、 90份石灰進行第一期電弧熔煉，通電98min，渣中釩含量降低到0.28 %時進行出渣，出渣渣 量490份。
[0050] B、冶煉第二期：加入300份V2〇3、150份釩含量為3.90%的剛玉渣、121份鋁豆、190份 鐵粒、90份石灰進行第二期電弧熔煉，通電55min，當(dāng)渣中釩含量降低到0.48%時第二次出 渣，出渣渣量340份。
[0051 ] C、冶煉第三期：加入100份V2〇3、50份釩含量為3.90 %的剛玉渣、15.5份鋁豆、63份 鐵粒、30份石灰進行第三期電弧熔煉，通電34min，渣中釩含量降低到1.12 %時，渣鐵同出。 [0052] 3、冶煉渣金從冶煉電爐中傾倒進入澆鑄錠模中過后，靜置30min。
[0053] 實施例4
[0054] 1、補爐:分別將釩含量為1.50 %剛玉渣150份、補爐鎂砂150份破碎后混配均勻，對 冶煉電爐進行補爐操作，并在對應(yīng)第1罐原料中額外配加還原劑鋁1.5份。
[0055] 2、冶煉:冶煉過程三期氧化釩重量比為4: 3:1，第一期、第二期冶煉完畢后各進行 一次出渣，第三期冶煉完畢后渣鐵同出。
[0056] A、冶煉第一期:將100份V2〇3、50份鋁豆、63份鐵粒、30份石灰作為電極起弧料;插入 電極反應(yīng)完全后，加入300份V2〇3、150份釩含量為3.70 %的剛玉渣、153份鋁豆、190份鐵粒、 90份石灰進行第一期電弧熔煉，通電120min，，渣中釩含量降低到0.38%時出渣，出渣500 份。
[0057] B、冶煉第二期：加入300份V2〇3、150份釩含量為3.70 %的剛玉渣、128份鋁豆、190份 鐵粒、90份石灰進行第二期電弧熔煉，通電70min，渣中釩含量降低到0.57 %時第二次出渣， 出渣400份。
[0058] C、冶煉第三期:加入100份V2〇3、100份釩含量為3.70 %的剛玉渣、27份鋁豆、63份鐵 粒、30份石灰進行第三期電弧熔煉，通電45min，渣中釩含量降低到1.30 %時，渣鐵同出。 [0059] 3、冶煉渣金從冶煉電爐中傾倒進入澆鑄錠模中過后，靜置30min，并運至水冷區(qū)。
[0060] 對比例
[0061] 1、補爐:采用300份破碎后的鎂砂對冶煉電爐進行補爐。
[0062] 2、冶煉:冶煉過程三期氧化釩重量比為4:2:2,第一期、第二期冶煉完畢后各進行 一次出渣，第三期冶煉完畢后渣鐵同出。
[0063] A、冶煉第一期:將400份V2〇3、199份鋁豆、250份鐵粒、80份石灰混勻后加入電爐中， 并插入電極進行第一期熔煉，通電90min，渣中釩含量降低到0.42%進行出渣，出渣渣量350 份。
[0064] B、冶煉第二期:加入200份V2〇3、79份鋁豆、125份鐵粒、40份石灰進行第二期電弧熔 煉，通電50min，渣中釩含量降低到0.62%時第二次出渣，出渣250份。
[0065] C、冶煉第三期：加入200份V2〇3、58份鋁豆、125份鐵粒、40份石灰進行第三期電弧熔 煉，通電40min，渣中釩含量降低到1.50 %時，渣鐵同出。
[0066]表 1
[0068]綜上可以看出，本發(fā)明在釩鐵冶煉領(lǐng)域加入了釩鐵冶煉含釩剛玉渣，并合理地調(diào) 整了各個參數(shù)，使通過與常規(guī)方法相同能耗的前提下，釩損失與現(xiàn)有方法的釩損失相當(dāng)，并 額外回收了含釩剛玉渣中的釩，同時大量的就近消耗了釩鐵冶煉廢棄剛玉渣。所以，本發(fā)明 方法提供了一條更好地回收含釩剛玉渣中的釩的方法。
【主權(quán)項】
1. 一種從含釩剛玉渣中回收釩的方法，其特征在于:包括以下步驟： a、 每4~6個爐次冶煉結(jié)束后用含釩剛玉渣和鎂砂對冶煉爐進行補爐； b、 以含釩剛玉渣、V2O3、鋁、鐵、石灰為原料，采用三期冶煉，當(dāng)?shù)谝黄?、第二期冶煉結(jié)束 后各進行一次出渣，當(dāng)?shù)谌谝睙捊Y(jié)束后渣鐵同出，澆鑄到錠模中，冷卻除渣后即得釩鐵合 金;其中，第一期第1罐不配加含釩剛玉渣，需配加額外的鋁，配鋁量為補爐時所用含釩剛玉 渣中釩的理論鋁耗的1.20~1.30倍；除第一期第1罐外，其他每罐也需額外配加鋁，配鋁量 為每罐中含釩剛玉渣中釩的理論耗鋁的1.10~1.30倍。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含釩剛玉渣中回收釩的方法，其特征在于:步驟a中，補爐時 含釩剛玉渣的添加量占補爐原料總量的30~70%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含釩剛玉渣中回收釩的方法，其特征在于:步驟a中，補爐所 采用的含釩剛玉渣中全釩含量小于2.0%，粒度在IOmm以下。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含釩剛玉渣中回收釩的方法，其特征在于:步驟b中，冶煉所 采用的含釩剛玉渣中全釩含量為2.0~7.0%，粒度在IOmm以下。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含釩剛玉渣中回收釩的方法，其特征在于：步驟b中，第一 期、第二期、第三期的V2O 3重量比為4: 2~3:1~2;每期的V2O3與含釩剛玉渣重量比均為100: 30~60;每期的V 2O3與鋁重量比均為100: 20~65;每期的V2O3與鐵重量比均為100:53~65; 每期的V2O 3與石灰重量比均為100:15~30。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的從含釩剛玉渣中回收釩的方法，其特征在于:步驟b中，第一期 V2O3與鋁重量比為100:45~65,第二期V2O3與鋁重量比為100:35~50,第三期V 2O3與鋁重量 比為100:20~40。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含釩剛玉渣中回收釩的方法，其特征在于:步驟b中，當(dāng)?shù)谝?期渣中全釩含量降低到0.40%以下時出渣，出渣量占總渣量的80~90%;當(dāng)?shù)诙谠腥?釩含量降低到〇. 60%以下時出渣，出渣量占總渣量的80~90 % ;當(dāng)?shù)谌谠腥C含量降 低到1.5%以下時出渣。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的從含釩剛玉渣中回收釩的方法，其特征在于：步驟b中，第 一期、第二期、第三期冶煉時間分別為80~120min、40~70min、30~50min。
【文檔編號】C22B7/04GK105886787SQ201610317201
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】余彬, 孫朝暉, 唐紅建, 景涵, 杜光超, 陳海軍, 尹丹鳳, 劉武漢, 鐘國梅, 梁彬, 王唐林
【申請人】攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司