一种提钒冷却剂及其制备方法和使用方法

摘要

本发明涉及一种提钒冷却剂及其制备方法和使用方法，属于冶金领域。本发明提供了一种新型提钒冷却剂，克服了现有技术冷却剂使用复杂、提钒工艺操作难度大等缺陷。所述提钒冷却剂，含有80%～95%的铁的氧化物，3～6%的SiO2、0.1～0.6%的V2O5、1～3%MgCL2，其余为不可避免的少量杂质元素，总量为100%。本发明提钒冷却剂采用含钒铁精矿粉与氧化铁皮(或提钒污泥)和结合剂配制并压制而成的冷却剂不仅制备方法简单、冷却强度高，在提钒使用过程中使用方法简单，提钒工艺更加顺行，钒渣品位和半钢质量更加稳定；在达到“脱钒保碳”目的的同时，将冷却剂中大部分铁资源和钒资源充分回收。

权利要求

1、提钒冷却剂，其特征在于：以提钒冷却剂总重量为100％计，含有80％～95％的铁的氧 化物，3～6％的SiO2、0.1～0.6％的V2O5、1～3％MgCl2，其余是不可避免的杂质元素，总量为 100％。

2、根据权利要求1所述的提钒冷却剂，其特征在于：所述铁的氧化物来源于含钒铁精矿 、氧化铁皮或提钒污泥，主要为FeO和Fe2O3的混合物；所述的SiO2来源于提钒污泥或含钒铁 精矿以及结合剂；所述的V2O5来源于含钒铁精矿粉或提钒污泥；所述的MgCl2来源于结合剂。

3、制备权利要求1所述的提钒冷却剂的方法，其特征在于该方法的步骤为：(a)将原料含硅铁、含钒铁精矿和结合剂混合并搅拌均匀，所述含硅铁为氧化铁皮、 提钒污泥中的至少一种，提钒污泥来源于提钒的除尘灰；

其中，含硅铁、含钒铁精矿的用量以使得提钒冷却剂中铁的氧化物、SiO2、V2O5、MgCl2 的重量百分比达到下列比例为准：铁的氧化物80％～95％、SiO23～6％、V2O50.1～0.6％、 MgCl21～3％；结合剂的用量为原料总重量的4-6％；

(b)混合搅拌后的物料进入对辊压球机压制成球团；

(c)压制后的球团经过振动筛进行分筛处理，将分筛处理后的球团干燥至水含量小于 球团总质量的5.0％。

4、根据权利要求3所述的制备提钒冷却剂的方法，其特征在于：a步骤所述的原料氧化 铁皮中Fe2O3、FeO、SiO2、V2O5的重量百分含量为：Fe2O327～33％、FeO 60～65％、SiO22～ 8％、V2O50～0.07％；

提钒污泥中Fe2O3、FeO、SiO2、V2O5的重量百分含量为：Fe2O327～33％、FeO 60～65％、 SiO22～8％、V2O50～0.07％；

含钒铁精矿中Fe2O3、FeO、SiO2、V2O5的重量百分含量为：Fe2O350～55％、FeO 30～ 40％、SiO22～8％、V2O50.2～0.8％；

结合剂为MgCl2和膨润土的混合，二者重量配比1～3∶2～4。

5、根据权利要求3所述的制备提钒冷却剂的方法，其特征在于：a步骤所述的原料氧化 铁皮、提钒污泥、含钒铁精矿与结合剂的用量采用下列配比，以混合物总质量为100％计，提钒污泥55％～80％，含钒铁精矿15％～40％，结合剂4-6％；或氧化铁皮55％～80％，含钒铁精矿15％～40％，结合剂4-6％；或氧化铁皮25％～40％、提钒污泥25％～40％、含钒铁精矿15％～40％，结合剂4-6％。

6、根据权利要求3所述的制备提钒冷却剂的方法，其特征在于：步骤(b)中球团粒度8 ～12mm。

7、权利要求1所述的提钒冷却剂的使用方法，其特征在于由以下步骤完成：a、含钒铁水入炉后通过氧枪供氧，供氧压力为0.6～0.8MPa，供氧量为8～12m3/t铁水 ，供氧时间为240～340秒；

b、向炉内加入提钒冷却剂进行炉温控制，在吹氧结束后的熔池温度为1360～1420℃， 获得钒渣和半钢。

8、根据权利要求7所述的提钒冷却剂的使用方法，其特征在于：提钒冷却剂加入方式采 用一次性连续加入，加入量为22～30Kg/t铁水，加入时间为氧枪开吹氧0～3.0min全部加完 。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于铁水提钒的冷却剂及其制备方法和使用方法，属于冶金领域。

背景技术

为了保证资源的有效利用，在炼钢之前通常要进行提钒工艺，即：利用选择性氧化的原 理，将铁水中的钒氧化成高价稳定的钒氧化物制取钒渣；在反应过程中通过加入冷却剂控制 熔池温度，使熔池温度保持在碳钒转换温度以下，以达到“脱钒保碳”的目的。
现有技术中冷却剂采用生铁块、普通铁矿石和铁皮球混合使用，一方面种类多，吹钒过 程氧枪枪位和氧量难控制；另一方面加入时间长，通常需要5分钟，且生铁块加入必须从炉 前加入，即需要倒炉，加大了铁损，对含钒铁水提钒后获得：钒渣中V2O5含量为13％～16％， 钒的收率为74％～76％，半钢中C含量为3.4％～3.9％，且存在钒渣品位不高且半钢质量波动大 ，钒收率不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术冷却剂使用复杂、提钒工艺操作难度大等 缺陷，提供一种新型提钒冷却剂。
本发明的技术方案：
本发明提供的提钒冷却剂以提钒冷却剂总重量为基准，含有80％～95％的铁的氧化物，3 ～6％的SiO2、0.1～0.6％的V2O5、1～3％MgCl2，其余是不可避免的杂质元素TiO2、Cr2O3，P、 S等，总量100％。
其中，所述铁的氧化物来源于含硅铁(氧化铁皮或提钒污泥)和含钒铁精矿，主要为 FeO和Fe2O3的混合物。所述的SiO2来源于提钒污泥、含钒铁精矿以及结合剂；所述的V2O5源 于含钒铁精矿粉或提钒污泥。所述的MgCl2来源于结合剂。
本法明第二个所要解决的技术问题是提供该提钒冷却剂的制备方法。该方法的步骤为：
(a)含硅铁(氧化铁皮、提钒污泥中的至少一种)、含钒铁精矿和结合剂混合并搅拌 均匀；其中，含氧化铁皮、提钒污泥、含钒铁精矿的用量以使得提钒冷却剂中铁的氧化物、 SiO2、V2O5、MgCl2的中重量百分比达到下列比例为准：铁的氧化物80％～95％、SiO2 3～6％、 V2O5 0.1～0.6％、MgCl2 1～3％。结合剂的用量为总原料质量的4-6％。
(b)混合搅拌后的物料进入对辊压球机压制成球团；
(c)压制后的球团经过振动筛进行分筛处理，将分筛处理后的球团干燥至水含量小于 球团总质量的5.0％。通常为了节约和干燥均匀的原则，可采用自然干燥48～72小时。
上述提钒污泥来源于提钒的除尘灰。所述氧化铁皮中Fe2O3、FeO、SiO2、V2O5的重量百 分含量为：Fe2O3 27～33％、FeO 60～65％、SiO2 2～8％、V2O5 0～0.07％。
所述提钒污泥中Fe2O3、FeO、SiO2、V2O5的重量百分含量为：Fe2O3 27～33％、FeO 60～ 65％、SiO2 2～8％、V2O5 0～0.07％。
所述含钒铁精矿中Fe2O3、FeO、SiO2、V2O5的重量百分含量为：Fe2O3 50～55％、FeO 30 ～40％、SiO2 2～8％、V2O5 0.2～0.8％。
所述结合剂为MgCl2和膨润土混合，二者比例分别为总原料质量的1～3％和2～4％。
氧化铁皮、提钒污泥、含钒铁精矿与结合剂的用量可以采用下列配比，以混合物总质量 为100％计，
提钒污泥55％～80％，含钒铁精矿15％～40％，结合剂4-6％；或
氧化铁皮55％～80％，含钒铁精矿15％～40％，结合剂4-6％；或
氧化铁皮25％～40％、提钒污泥25％～40％、含钒铁精矿15％～40％，结合剂4-6％。
为了防止在下料仓使用过程中击碎粉化，上述方法步骤(b)中球团粒度8～12mm，落下 强度：8～12次/球(1M橡胶板)。
上述方法步骤(b)中球团形状球团可以是球形，也可以是椭球型。优选球型，便于下 料。
由于水分过大大，在提钒过程中会出现烟尘量大，可能发生炉内大喷的危险现象，上述 方法步骤(c)中球团要求干燥至水份要求小于球团总质量的5.0％。
本发明第三个所要解决的技术问题是提供该提钒冷却剂的使用方法。该方法包括通过氧 枪一定氧压力和氧量对铁水进行供氧，并向炉内加入提钒冷却剂进行炉温控制，即在吹氧结 束后的熔池温度为1360～1420℃，供氧一定时间后，获得钒渣和半钢。其中，所述提钒冷却 剂为本发明所提供的提钒冷却剂。
其中，上述氧枪供氧压力为0.6～0.8MPa，供氧量为8～12m3/t铁水，供氧时间为240～ 340秒。
其中，上述提钒冷却剂加入方式采用一次性连续加入，加入量为22～30Kg/t铁水，加 入时间为氧枪开吹氧0～3.0min全部加完。
本发明用含钒铁精矿粉、氧化铁皮(或提钒污泥)和结合剂配制并压制而成的冷却剂不
仅制备方法简单、冷却强度高(冷却强度指加入1kg冷却剂可以降低1t铁水的温度值， 原冷却剂冷却强度为2～3℃.Kg/t铁水，本发明的冷却剂冷却强度3～4℃.Kg/t铁水)，还有 一部分钒资源，在提钒过程中可以回收；同时，在提钒使用过程中使用方法简单，提钒工艺 更加顺行，钒渣品位和半钢质量更加稳定；在达到“脱钒保碳”目的的同时，也能将冷却剂 中大部分铁资源和钒资源充分回收。

具体实施方式

为了更好地理解本发明、下面结合实施例进一步说明本发明。
在下述的实施例中所采用的含钒铁精矿粉、氧化铁皮、提钒污泥的主要组成如表1所示 。
表1

实施例1
将上述表1中的含钒铁精矿粉、氧化铁皮、结合剂按质量比为20∶75∶5进入碾轮混砂机 混合搅拌，搅拌均匀后加入到对称压球机中，调节对称压球机的压力15MPa，挤压出直径为 8～12mm的球形颗粒，将球形颗粒自然干燥72小时，即得球团提钒冷却剂。
经检测，得到的球团提钒冷却剂成分为：Fe2O336.03％、FeO55.6％、V2O50.15％、 SiO24.83％、MgCl22.74％。将制得的球团提钒冷却剂用于攀钢现含钒铁水转炉提钒条件下的 炉温控制，含钒铁水的主要成分为：4.48％C、0.292％V、0.21％Mn、0.19％Si、0.007％S、 0.078％P，余量为Fe；含钒铁水兑入转炉后，下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.7MPa，供氧流 量为16000～18000Nm3/h；在开始吹氧的同时，向炉内加入球团提钒冷却剂，加入方式采用 一次性连续加入，并在开吹供氧3min内将冷却剂全部加完，球团提钒冷却剂的加入量为23 Kg/t铁水，供氧时间为280秒时提升氧枪停止供氧，测得熔池温度为1384℃，出炉并获得合 格的钒渣和半钢，钒渣的主要成分：16.47％V2O5、27.7％TFe、1.32％CaO、15.55％SiO2；半钢 的主要成分：3.81％C、0.031％V、0.082％P、0.008％S，余量为Fe。以上均为重量百分比，百 分数之和为100％。
实施例2
将上述表1中的含钒铁精矿粉、氧化铁皮、结合剂按质量比为40∶55∶5进入碾轮混砂机 混合搅拌，搅拌均匀后加入到对称压球机中，调节对称压球机的压力15MPa，挤压出直径为8 ～12mm的球形颗粒，将球形颗粒自然干燥56小时，即得球团提钒冷却剂。
经检测，得到的球团提钒冷却剂成分为：Fe2O3 37.85％、FeO 48.19％、V2O5 0.22％、 SiO2 5.70％、MgCl2 1.28％。余量为杂质元素含量，如TiO2、Cr2O3，P、S等。将制得的球团提 钒冷却剂用于攀钢现含钒铁水转炉提钒条件下的炉温控制，含钒铁水的主要成分为：4.50 ％C、0.295％V、0.23％Mn、0.178％Si、0.003％S、0.074％P，余量为Fe；含钒铁水兑入转炉后 ，下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.73MPa，供氧流量为16000～18000Nm3/h；在开始吹氧的同 时，向炉内加入球团提钒冷却剂，加入方式采用一次性连续加入，并在开吹供氧3min内将冷 却剂全部加完，球团提钒冷却剂的加入量为28.4Kg/t铁水，供氧时间为301秒时提升氧枪 停止供氧，测得熔池温度为1401℃，出炉并获得合格的钒渣和半钢，钒渣的主要成分： 17.11％V2O5、26.49％TFe、2.09％CaO、13.53％SiO2；半钢的主要成分：3.86％C、0.04％V、 0.077％P、0.004％S，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。
实施例3
将上述表1中的含钒铁精矿粉、提钒污泥、结合剂按质量比为35∶60∶5进入碾轮混砂机 混合搅拌，搅拌均匀后加入到对称压球机中，调节对称压球机的压力15MPa，挤压出直径为 8～12mm的球形颗粒，将球形颗粒自然干燥72小时，即得球团提钒冷却剂。
经检测，得到的球团提钒冷却剂成分为：Fe2O335.4％、FeO48.58％、V2O5 0.23％、 SiO2 5.36％、MgCl2 2.05％，余量为杂质元素含量，如TiO2、Cr2O3，P、S等。将制得的球团提 钒冷却剂用于攀钢现含钒铁水转炉提钒条件下的炉温控制，含钒铁水的主要成分为：4.64 ％C、0.276％V、0.21％Mn、0.166％Si、0.058％S、0.078％P，余量为Fe；含钒铁水兑入转炉后 ，下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.75MPa，供氧流量为16000～18000Nm3/h；在开始吹氧的同 时，向炉内加入球团提钒冷却剂，加入方式采用一次性连续加入，并在开吹供氧3min内将冷 却剂全部加完，球团提钒冷却剂的加入量为28.8Kg/t铁水，供氧时间为322秒时提升氧枪 停止供氧，测得熔池温度为1396℃，出炉并获得合格的钒渣和半钢，钒渣的主要成分： 16.74％V2O5、27.23％TFe、1.89％CaO、13.96％SiO2；半钢的主要成分：3.77％C、0.038％V、 0.078％P、0.059％S，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。
实施例4
将上述表1中的含钒铁精矿粉、氧化铁皮、提钒污泥、结合剂按质量比为15∶40∶40∶ 5进入碾轮混砂机混合搅拌，搅拌均匀后加入到对称压球机中，调节对称压球机的压力 15MPa，挤压出直径为8～12mm的球形颗粒，将球形颗粒自然干燥72小时，即得球团提钒 冷却剂。
经检测，得到的球团提钒冷却剂成分为：Fe2O337.2％、FeO49.43％、V2O5 0.17％、 SiO25.40％、MgCl2 2.78％，余量为杂质元素含量，如TiO2、Cr2O3，P、S等。将制得的球团提 钒冷却剂用于攀钢现含钒铁水转炉提钒条件下的炉温控制，含钒铁水的主要成分为：4.43 ％C、0.284％V、0.22％Mn、0.183％Si、0.008％S、0.073％P，余量为Fe；含钒铁水兑入转炉后 ，下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.75MPa，供氧流量为16000～18000Nm3/h；在开始吹氧的同 时，向炉内加入球团提钒冷却剂，加入方式采用一次性连续加入，并在开吹供氧3min内将冷 却剂全部加完，球团提钒冷却剂的加入量为28.8Kg/t铁水，供氧时间为322秒时提升氧枪 停止供氧，测得熔池温度为1396℃，出炉并获得合格的钒渣和半钢，钒渣的主要成分： 15.93％V2O5、24.86％TFe、2.14％CaO、15.82％SiO2；半钢的主要成分：4.07％C、0.043％V、 0.072％P、0.009％S，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。
对上述实施例1、2、3中计算得出钒的收率分别为：77.1％、78.2％、77.8％。采用上述的 提钒冷却剂进行含钒铁水提钒，与原有的技术相比：(1)提钒的工艺更加顺行，充分回收 冷却剂中的钒资源和铁资源；(2)钒的收得率提高2％～3％；(3)钒渣中V2O5含量提高1％～ 2％；(4)获得半钢C含量提高0.1％～0.3％。
采用上述的提钒冷却剂与现有技术提供的冷却剂相比：(1)种类少，冷却强度高，制 备方法和使用方法简单。(2)可以将提钒污泥(提钒除尘灰)循环经济利用。(3)提高了 钒资源的利用率。