專利名稱：電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用電鋁熱法來生產(chǎn)釩鐵的方法。
背景技術(shù)：
釩在鋼中起脫氧和細(xì)化晶粒的作用，少量的釩就可以改善鋼的性能并提高鋼的耐磨性、韌性和強(qiáng)度。釩鐵(釩鐵合金)因具有合金化程度高、釩收率高、雜質(zhì)含量低等優(yōu)點(diǎn)而成為冶煉含釩鋼種的主要合金添加劑。冶煉釩鐵的方法一般包括碳熱法、硅熱法、鋁熱法和電鋁熱法。由于電鋁熱法具有生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟、裝備水平比較先進(jìn)、產(chǎn)品質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，所以目前一般采用電鋁熱法來生產(chǎn)釩鐵。在采用電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的過程中，利用鋁來還原釩氧化物從而形成釩鐵合金。然而，由于全部的冶金原料一次性加入冶煉爐中進(jìn)行還原反應(yīng)，所以配入的鋁不宜過量，否則釩鐵中的鋁超標(biāo)而影響釩鐵的質(zhì)量，這導(dǎo)致冶金渣中的釩含量高而影響電鋁熱法冶金過程中釩的收得率。此外，傳統(tǒng)的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵存在單爐產(chǎn)能低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種采用可傾翻電弧爐兩次出貧渣的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法。根據(jù)本發(fā)明的一方面，電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法包括a)配混包括釩氧化物、鋁粒、鐵屑和石灰的冶金原料山)將一部分冶金原料加入電弧爐中進(jìn)行冶煉，并在冶煉渣中的V含量不大于O. 5%時(shí)出渣；c)將另一部分冶金原料加入電弧爐中進(jìn)行冶煉，并在冶煉渣中的V含量不大于O. 5%時(shí)出渣；d)將五氧化二釩和石灰加入電弧爐進(jìn)行精煉，并在釩鐵合金液中的鋁含量不大于1. 5%時(shí)出釩鐵合金液和含釩富渣。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，冶金原料還可以包括含釩富渣。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，優(yōu)選地，冶煉原料還可以包括步驟d)中的含釩富渣。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述一部分冶金原料按重量百分比可以為冶金原料總量的55%-65%。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，優(yōu)選地，所述一部分冶金原料按重量百分比可以為冶金原料總量的60%。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，釩氧化物可以為五氧化二釩和/或三氧化二釩。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，冶金原料中的鋁可以按理論配入量的102%_120%配入。 根據(jù)本發(fā)明的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法可以有效地控制貧渣中的釩含量，從而提高釩的收得率。此外，根據(jù)本發(fā)明的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法通過兩次出貧渣可以提單爐的產(chǎn)能。
具體實(shí)施方式
根據(jù)本發(fā)明的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法在電弧爐中進(jìn)行，其包括還原階段和精煉階段。在還原階段，先將一部分冶金原料加入電弧爐中，當(dāng)冶煉到冶煉渣中釩含量不大于
O.5%時(shí)傾翻電弧爐進(jìn)行出渣；然后將剩余的冶金原料加入電弧爐中，當(dāng)冶煉到冶煉渣中釩含量不大于O. 5%時(shí)傾翻電弧爐進(jìn)行出渣，之后，冶煉進(jìn)入精煉階段。在精煉階段，將氧化劑加入電弧爐中，通過氧化劑將釩鐵合金液中的過量的鋁除去，從而使釩鐵中的鋁含量達(dá)到釩鐵的要求。下面將參照示例性實(shí)施例來詳細(xì)地描述本發(fā)明的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法。首先，進(jìn)行配混冶金原料，這里，冶金原料可以包括釩氧化物、鋁粒、鐵屑和石灰等。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，釩氧化物可以包括五氧化二釩和/或三氧化二釩。例如，五氧化二釩的純度可以不小于95. 0%，五氧化二釩可以是不大于55X55mm的片狀，其厚度可以不大于5mm。再例如，三氧化二釩可以是粉末狀，其釩含量可以不小于64. 0%。例如，鋁粒按重量百分比可以包含大于99. 2%的Al、小于O. 13%的Fe、小于O. 005%的C、小于O. 1%的S1、小于O. 05%的P和小于O. 0016%的S等，鋁粒的粒度可以為10mm-15mm。再例如，鐵屑可以包含小于O. 4%的C以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，鐵屑的粒度可以為不大于15mm。又例如，石灰按重量百分比可以包含不小于85%的CaO、小于5%的MgO、不大于3. 5%的S和不大于O. 03%的P，酌減不大于7%。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不限于以上例舉的鋁粒、鐵屑和氧化鈣，以上例舉的關(guān)于鋁粒、鐵屑和氧化鈣的具體參數(shù)僅是示例性的。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，可以按照所需理論配入量的102%_120%配入鋁粒，以該量配入鋁?？梢杂行У亟档外C氧化物被還原產(chǎn)生的貧渣中的釩含量，從而可以減少冶煉過程中的釩損失。這里，鋁粒的理論配入量是指按化學(xué)計(jì)量計(jì)算還原釩氧化物所需的鋁粒的量。此外，根據(jù)本發(fā)明 的示例性實(shí)施例，可以根據(jù)預(yù)期得到的釩鐵合金成分來確定冶煉原料中的釩氧化物、鐵屑和氧化鈣的量。因此，本發(fā)明的冶金原料的各組分的量不受具體的限制。接下來，將配好的一部分冶金原料加入電弧爐中進(jìn)行冶煉，在冶煉渣的V含量不大于O. 5%時(shí)傾翻電弧爐進(jìn)行出渣操作，從而將貧渣從電弧爐內(nèi)傾倒出來，該過程可以稱作還原一期。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在還原一期加入的冶金原料可以為配好的冶金原料的總量的55%-65%，優(yōu)選地，可以為60%。在實(shí)際操作中，可以先將還原一期中待加入的冶金原料的一部分加入電弧爐的底部進(jìn)行引弧，待原料熔化后，將還原一期中待加入的冶金原料的剩余部分加入電弧爐中進(jìn)行冶煉出渣。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，由于無五氧化二釩的引弧效果好，所以可以使用配混好的五氧化二釩來引弧，即，使用包括五氧化二釩、鋁粒、鐵屑和石灰的冶金原料來引弧。然而，本發(fā)明不限于此，例如，可以使用配混好的三氧化二釩來弓丨弧(即，使用包括三氧化釩、鋁粒、鐵屑和石灰的冶金原料來引弧)，或者可以使用配混在一起的三氧化二釩和五氧化二釩來引弧(即，使用包括五氧化二釩、三氧化二釩、鋁粒、鐵屑和石灰的冶金原料來弓I弧)。然后，將配好的另一部分冶金原料(B卩，配混好的冶金原料中的除還原一期加入的冶金原料之外的剩余的冶金原料)加入電弧爐中進(jìn)行冶煉，在冶煉渣到冶金渣中V含量不大于O. 5%時(shí)傾翻電弧爐進(jìn)行出渣操作，從而將貧渣從電弧爐內(nèi)傾倒出來，該過程可以稱為還原二期。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，還原二期加入的冶金原料可以為配好的冶金原料的總量的35%-45%，優(yōu)選地，可以為40%。通過將一部分冶煉原料加入電弧爐中先進(jìn)行冶煉，倒出貧渣后加入剩余部分的冶煉原料進(jìn)行冶煉，可以節(jié)省電弧爐內(nèi)的空間，因此，可以提高單爐的產(chǎn)能(單爐出鋼量)。即，先將一部分貧渣倒出電弧爐，可以節(jié)省電弧爐內(nèi)的空間，從而可以提高加入電弧爐中的冶金原料的總量，因此，可以提高單爐的出鋼量。接下來，在完成對(duì)上述對(duì)釩氧化物的還原之后，在電弧爐內(nèi)對(duì)得到的釩鐵合金液進(jìn)行除鋁精煉。根據(jù)本發(fā)明的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，在該步驟中，將五氧化二釩和石灰加入電弧爐中進(jìn)行精煉，并在釩鐵合金液中的鋁含量不大于1. 5%時(shí)出釩鐵合金液和含釩富渣。這里，五氧化二釩可以將釩鐵合金液中的過量的鋁氧化成氧化鋁，從而可以降低釩鐵合金液中的鋁含量，使釩鐵質(zhì)量達(dá)到要求。這里加入的五氧化二釩和石灰的量可以根據(jù)預(yù)期得到的釩鐵中的鋁含量而確定，因此，不受具體的限制。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，接下來，可以將得到的釩鐵合金液澆注到組合式錠模中，待釩鐵合金液冷卻后脫模得到合金餅(錠)，最后將合金餅破碎后可以得到成品釩鐵。根據(jù)本發(fā)明的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，在可傾翻的電弧爐中先用鋁還原釩氧化物，然后用五氧化二釩氧化得到的釩鐵合金液中的鋁，因此，可以配入過量的鋁來保證釩的收得率，同時(shí)可以確保得到的鋼鐵中的鋁含量的要求。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在冶煉過程中，引弧二次電壓可以為190V、冶煉二次電壓可以為135V，電流可以為12000A-15000A，冶煉溫度可以為1900°C -2000°C，然而，本發(fā)明不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際的冶煉情況來調(diào)整這些參數(shù)。此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在還原釩氧化物過程中加入的冶金原料還可以包括含釩富渣，優(yōu)選地，可以包括在精煉釩鐵合金液后得到的含釩富渣，從而可以進(jìn)一步回收加入的釩而提高釩的收得率。然而，本發(fā)明 不限于此，例如，冶金原料還可以包括含釩細(xì)粉、含釩殘合金等的含釩物料。下面將參照具體實(shí)例來詳細(xì)地說明本發(fā)明的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法。示例 I配混7罐包括三氧化二釩、鋁粒、鐵屑和石灰的冶金原料以及I罐包括五氧化二釩、鋁粒、鐵屑和石灰的冶金原料，其中，每罐包括三氧化二釩的冶金原料包括IOOOkg的三氧化二釩、488kg的鋁粒、530kg的鐵屑、300kg的氧化鈣，每罐包括五氧化二釩的冶金原料包括IOOOkg的五氧化二釩、583kg的鋁粒、530kg的鐵屑、300kg的氧化鈣。將配混好的五氧化二釩罐料(2413kg)加入公稱容量為IOt的電弧爐中進(jìn)行冶煉，采用190V的二次電壓以及8000A的電流進(jìn)行引弧，待物料全部熔化形成熔池后，加入4罐配混好的三氧化二釩(9272kg)，調(diào)整二次電壓為135V，電流為13000A，通電20min后待渣中釩含量不大于O. 5%時(shí)，將電弧爐中的貧渣出渣至渣盤，從而完成還原一期的冶煉。加入剩余3罐配混好的三氧化二釩(6954kg)，采用135V的二次電壓以及13000A的電流，通電20分鐘后待渣中釩含量不大于O. 5%時(shí)，將電弧爐中的貧渣出渣至渣盤，從而完成釩氧化物的還原。然后進(jìn)入釩鐵合金液的氧化精煉階段，向釩鐵合金液中加入800kg的五氧化二釩和200kg的氧化鈣，采用135V的二次電壓以及13000A的電流，通電IOmin精煉后釩鐵合金液中的鋁含量大于1. 5%。渣鐵同出至鐵水包內(nèi)，接下來，將釩鐵合金液澆注至錠模中，自然冷卻后脫模水淬，從而得到含釩富渣和釩鐵。最后，將得到的釩鐵破碎包裝，從而得到成品釩鐵，其中，得到的釩鐵包含48. 5%的釩，釩綜合回收率達(dá)到95. 5%。此外，通過兩次加入冶煉原料和兩次出渣，將單爐出鋼量提高了 40%。示例 2配混9罐包括三氧化二釩、鋁粒、鐵屑和石灰的冶金原料以及I罐包括五氧化二釩、鋁粒、鐵屑和石灰的冶金原料，其中，每罐包括三氧化二釩的冶金原料包括IOOOkg的三氧化二釩、458kg的鋁粒、530kg的鐵屑、300kg的氧化鈣，每罐包括五氧化二釩的冶金原料包括IOOOkg的五氧化二釩、548kg的鋁粒、530kg的鐵屑、300kg的氧化鈣。將配混好的五氧化二釩罐料(2378kg)加入公稱容量為IOt的電弧爐中進(jìn)行冶煉，采用190V的二次電壓和8000A的電流進(jìn)行引弧，待物料全部熔化形成熔池后，加入5罐配好的三氧化二釩(11440kg)，調(diào)整二次電壓為135V，電流為13500A，通電20min后待渣中釩含量不大于O. 5%時(shí)，從而完成還原一期的冶煉。加入剩余4罐配好的三氧化二釩(9152kg)，采用135V的二次電壓以及13500A的電流，通電20分鐘后待渣中釩含量不大于O. 5%時(shí)，將電弧爐中的貧渣出渣至渣盤，從而完成釩氧化物的還原。然后進(jìn)入釩鐵合金液的氧化精煉階段，向釩鐵合金液中加入500kg的五氧化二釩和200kg的氧化鈣，采用135V的二次電壓以及13500A的電流，通電IOmin精煉后釩鐵合金液中的鋁含量不大于1.5%。渣鐵同出至鐵水包內(nèi)，接下來，將釩鐵合金液澆注至錠模中，自然冷卻后脫模水淬，從而得到含釩富渣和釩鐵。最后，將得到的鑰;鐵破碎包裝，從而得到成品鑰;鐵，其中，得到的鑰;鐵包含51%的I凡,鑰;綜合回收率達(dá)到95. 3%。此外，通過兩次加入冶煉原料和兩次出渣，將單爐出鋼量提高了 40%。示例 3 配混5罐包括三氧化二釩、鋁粒、鐵屑和石灰的冶金原料以及I罐包括五氧化二釩、鋁粒、鐵屑和石灰的冶金原料，其中，每罐包括三氧化二釩的冶金原料包括IOOOkg的三氧化二釩、417kg的鋁粒、530kg的鐵屑、300kg的氧化鈣，每罐包括五氧化二釩的冶金原料包括IOOOkg的五氧化二釩、499kg的鋁粒、530kg的鐵屑、300kg的氧化鈣。將配混好的五氧化二釩罐料(2329kg)加入公稱容量為IOt的電弧爐中進(jìn)行冶煉，采用190V的二次電壓以及8000A的電流進(jìn)行引弧，待物料全部熔化形成熔池后，加入配好的三氧化二釩3罐(6741kg)，調(diào)整二次電壓為135V，電流為14000A，通電20min后待渣中釩含量不大于O. 5%時(shí)，將電弧爐中的貧渣出渣至渣盤，從而完成還原一期的冶煉；加入剩余3罐配好的三氧化二釩(6741kg)，采用135V的二次電壓以及14000A的電流，通電20分鐘后待渣中釩含量不大于O. 5%時(shí)，將電弧爐中的貧渣出渣至渣盤，從而完成釩氧化物的還原。然后進(jìn)入釩鐵合金液的氧化精煉階段，向釩鐵合金液中加入500kg的五氧化二釩和200kg的氧化鈣，采用135V的二次電壓以及14000A的電流，通電IOmin精煉后釩鐵合金液中的鋁含量不大于1.5%。渣鐵同出至鐵水包內(nèi)，接下來，將釩鐵合金液澆注至錠模中，自然冷卻后脫模水淬，從而得到含釩富渣和釩鐵。最后，將得到的釩鐵破碎包裝，從而得到成品釩鐵，其中，得到的釩鐵包含53%的釩，釩綜合回收率達(dá)到95. 0%。此外，通過兩次加入冶煉原料和兩次出渣，將單爐出鋼量提高了 40%。
權(quán)利要求
1.一種電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于，所述方法包括 a)配混包括釩氧化物、鋁粒、鐵屑和石灰的冶金原料； b)將一部分冶金原料加入電弧爐中進(jìn)行冶煉，并在冶煉渣中的V含量不大于O.5%時(shí)出渣； c)將另一部分冶金原料加入電弧爐中進(jìn)行冶煉，并在冶煉渣中的V含量不大于O.5%時(shí)出渣； d)將五氧化二釩和石灰加入電弧爐進(jìn)行精煉，并在釩鐵合金液中的鋁含量不大于1.5%時(shí)出釩鐵合金液和含釩富渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于，冶金原料還包括含釩富渣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于，冶煉原料還包括步驟d)中的含釩富渣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于，所述一部分冶金原料按重量百分比為冶金原料總量的55% -65%。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于，所述一部分冶金原料按重量百分比為冶金原料總量的60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于，釩氧化物為五氧化二釩和/或三氧化二釩。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于，冶金原料中的鋁按理論配入量的102% -120%配入。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法。該電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法包括a)配混包括釩氧化物、鋁粒、鐵屑和石灰的冶金原料；b)將一部分冶金原料加入電弧爐中進(jìn)行冶煉，并在冶煉渣中的V含量不大于0.5％時(shí)出渣；c)將另一部分冶金原料加入電弧爐中進(jìn)行冶煉，并在冶煉渣中的V含量不大于0.5％時(shí)出渣；d)將五氧化二釩和石灰加入電弧爐進(jìn)行精煉，并在釩鐵合金液中的鋁含量不大于1.5％時(shí)出釩鐵合金液和含釩富渣。根據(jù)本發(fā)明的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法可以提高釩的收得率并可以有效地控制釩鐵中的鋁殘余量，此外，可以提高釩鐵的單爐產(chǎn)能。
文檔編號(hào)C22C35/00GK103045928SQ20121059055
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者李月鵬, 劉鑫, 劉武漢, 劉恢前, 徐海斌, 哈春濤, 鐘國(guó)梅, 游云帥, 馬瓊 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)西昌鋼釩有限公司