一种含钒铁水提取五氧化二钒同步脱磷的方法

摘要

本发明涉及一种含钒铁水提取五氧化二钒同步脱磷的方法，特别是对含钒铁水实现一步提钒和脱磷预处理工艺，属于含钒铁水冶金技术领域。所述方法对脱硫后的铁水采用转炉供氧和辅助剂进行提钒(脱硅、钛)和同步脱磷，半钢倒出后钒渣在提钒转炉中继续供氧氧化；控制供氧结束后渣中的VO2(4价态钒)/TV摩尔比＜0.1，以促使钒渣中生成的V2O5与加入的钙化合物充分反应生成钒酸钙；从得到的钒渣中提取五氧化二钒。该方法简化了铁水多段组合式处理过程，提钒与脱磷同步进行，为转炉炼钢少渣操作提供了有利的条件，提高了炼钢生产效率；利用含钒冶金渣的余热进行氧化，缩减钒化工冶金流程中的钒渣焙烧工序，提高钒产品生产效率，降低能耗。

权利要求

1.一种含钒铁水提取五氧化二钒同步脱磷的方法，所述方法采用两段组合方式对含钒铁水进行预处理，第一段采用铁水预脱硫工艺，第二段采用转炉供氧进行提钒、脱硅、脱钛和同步脱磷；

所述方法具体包括以下步骤：

(1)将含钒铁水进行预脱硫，然后采用转炉供氧进行提钒、脱硅、脱钛和同步脱磷；

(2)半钢倒出后，继续对钒渣于转炉中供氧；

(3)从得到的钒渣中提取五氧化二钒；

步骤(1)采用转炉供氧并添加提钒脱磷剂进行提钒、脱硅、脱钛和同步脱磷；

所述提钒脱磷剂按各组分占的质量百分比包括以下组分：CaO 65～84％，MgO 0.5～15％，SiO2 0.5～6％，P元素含量为0～0.05％，S元素含量为0～0.2％，余量为Al、Mn和Fe元素含量；

采用转炉供氧进行提钒、脱硅、脱钛和同步脱磷，供氧压力控制在0.6MPa～1.2MPa；

步骤(2)半钢倒出后，继续对钒渣于转炉中供氧，供氧压力为0.2MPa～0.5MPa，枪位控制在300mm～600mm；

控制步骤(2)供氧结束后钒渣中的VO2/TV摩尔比＜0.1。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁水预脱硫工艺为铁水包单吹颗粒镁脱硫。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提钒脱磷剂的加入量为5～25kg/t含钒铁水。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述提钒脱磷剂的加入量为8～20kg/t含钒铁水。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提钒脱磷剂由高位料仓投入。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，供氧采用顶吹、底吹或侧吹中的一种或至少两种的组合进行。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，半钢中V＜0.04％，Si＜0.03％，Ti＜0.05％，P＜0.04％。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)钒渣中CaO/V2O5摩尔比为0.1～5。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(3)钒渣中CaO/V2O5摩尔比为1～3。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将步骤(3)得到的钒渣经过湿法冶金得到含钒溶液，含钒溶液经过处理得到五氧化二钒。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，钒渣通过酸浸、碱浸、铵浸、氨浸或碳酸化浸出得到含钒溶液。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，含钒溶液经过沉钒-产品转化后得到五氧化二钒。

说明书

一种含钒铁水提取五氧化二钒同步脱磷的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种含钒铁水提取五氧化二钒同步脱磷的方法，特别是对含钒铁水实现一步提钒和脱磷预处理工艺，属于含钒铁水冶金技术领域。

背景技术

[0002] 铁水预处理是指铁水进入炼钢炉之前的各种处理，分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理两大类。普通铁水预处理包括铁水脱硫、铁水脱硅和铁水脱磷；特殊铁水预处理一般是针对铁水中含有的特殊元素进行提纯精炼或资源综合利用，如铁水提钒、提铌、脱铬等预处理工艺。

[0003] 铁水预处理技术从上个世纪六、七十年代发展起来到现在已经广泛地应用于各国，用于提高铁水质量，其技术也已经得到迅速的发展，目前，铁水预处理工艺方法主要有：机械搅拌法、吹气搅拌法、包括顶吹喷粉法和底吹法，喂丝法近年来也开始得到应用。从处理熔剂的选择来看主要是石灰系、碳化钙系、镁系三类脱硫剂，可以单独使用，可以复合应用。

[0004] 以钒铁矿为原料的钢铁企业，炼钢所使用的铁水中含钒、钛等微量元素，简称含钒铁水，为提取含钒铁水中的钒元素，采用转炉双联工艺，即含钒铁水先经过转炉提钒后炼成半钢，再用半钢进行转炉炼钢。转炉提钒过程在钒氧化的同时也存在对铁水硅和钛的氧化，提钒后所得的半钢中硅和钛含量均小于0.05％，因此，可以利用该环节完成铁水三脱中的脱硅处理。

[0005] 转炉提钒所得含钒炉渣(简称钒渣)对氧化钙有严格的要求，因此转炉提钒过程难于实现铁水三脱中的脱磷功能，加大了转炉炼钢工序中采用少渣操作工艺的难度。另外，为保证本钒渣中低氧化钙含量，铁水脱硫不应选择石灰系、碳化钙系脱硫剂。

[0006] 上述原因表明，含钒铁水实现提钒和脱磷的铁水预处理工艺与普通铁水预处理工艺有很大区别。现有含钒铁水预处理技术CN102162019A为铁水包单吹颗粒镁脱硫→提钒转炉提钒，同时脱硅、钛元素→出半钢过程脱磷→扒渣→炼钢，该方法提钒与脱磷分开，流程长，生产效率低。

发明内容

[0007] 基于此，本发明的目的之一在于简化铁水多段组合式预处理方法，将提钒与脱磷步骤合并，实现提钒、脱硅、脱钛与脱磷同步进行。此外，该方法还可为炼钢工序提供优质低P和低S半钢，减轻炼钢转炉的脱P任务，为炼钢工序中采用少渣操作工艺提供了有利条件。

[0008] 本发明的目的之二在于提供一种含钒铁水提取五氧化二钒同步脱磷的方法，该方法充分利用了含钒冶金渣的余热进行氧化，缩减钒化工冶金流程中的钒渣焙烧工序，提高钒产品生产效率，降低能耗。

[0009] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

[0010] 一种含钒铁水提取五氧化二钒同步脱磷的方法，所述方法采用两段组合方式对含钒铁水进行预处理，第一段采用铁水预脱硫工艺，第二段采用转炉供氧进行提钒、脱硅、脱钛和同步脱磷。

[0011] 优选地，所述方法具体包括以下步骤：

[0012] (1)将含钒铁水进行预脱硫，然后采用转炉供氧进行提钒、脱硅、脱钛和同步脱磷；

[0013] (2)半钢倒出后，继续对钒渣于转炉中供氧；

[0014] (3)从得到的钒渣中提取五氧化二钒。

[0015] 上述方法按流程表示如下：含钒高炉铁水→铁水预脱硫→转炉提钒(脱硅、钛)脱磷→出半钢→钒渣于转炉中继续供氧氧化→出渣→提钒。

[0016] 优选地，所述铁水预脱硫工艺为铁水包单吹颗粒镁脱硫。

[0017] 优选地，采用转炉供氧并添加提钒脱磷剂进行提钒、脱硅、脱钛和同步脱磷。

[0018] 优选地，所述提钒脱磷剂按各组分占的质量百分比包括以下组分：

[0019] CaO 65～100％，MgO 0～15％，SiO20～6％，P元素含量为0～0.05％，S元素含量为0～0.2％，余量为Al、Mn和Fe元素含量。

[0020] 所述CaO的含量例如为66％、68％、70％、72％、74％、76％、78％、80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、96％、98％或100％。当CaO含量为100％时，即所述提钒脱磷剂中仅含有CaO组分。

[0021] 所述MgO的含量例如为0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％或14％。

[0022] 所述SiO2的含量例如为0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％或5.5％。

[0023] 所述P元素的含量例如为0.005％、0.01％、0.02％、0.03％或0.04％。

[0024] 所述S元素的含量例如为0.01％、0.03％、0.05％、0.07％、0.09％、0.11％、0.013％、0.15％、0.17％或0.19％。

[0025] 示例性的提钒脱磷剂的组成为CaO 100％，即仅含有CaO。

[0026] 优选地，所述提钒脱磷剂的加入量为5～25kg/t含钒铁水，优选为8～20kg/t含钒铁水。

[0027] 所述提钒脱磷剂的加入量例如为6kg/t含钒铁水、8kg/t含钒铁水、10kg/t含钒铁水、12kg/t含钒铁水、14kg/t含钒铁水、16kg/t含钒铁水、18kg/t含钒铁水、20kg/t含钒铁水、22kg/t含钒铁水或24kg/t含钒铁水。

[0028] 优选地，所述提钒脱磷剂由高位料仓投入。

[0029] 优选地，供氧采用顶吹、底吹或侧吹中的一种或至少两种的组合进行。

[0030] 优选地，采用转炉供氧进行提钒、脱硅、脱钛和同步脱磷，供氧压力控制在0.6MPa～1.2MPa，例如0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.1MPa或1.2MPa。

[0031] 优选地，半钢中V＜0.04％，Si＜0.03％，Ti＜0.05％，P＜0.04％。采用上述方法得到的半钢中V、Si、Ti和P的含量都极少，实现了深度提钒脱磷脱钛脱硅。

[0032] 优选地，半钢倒出后，继续对钒渣于转炉中供氧，供氧压力为0.2MPa～0.5MPa，枪位控制在300mm～600mm。

[0033] 优选地，为保证供氧量大于含钒渣中各组分全部氧化成最高价氧化物所需的氧量，需以含钒渣中的VO2(4价态钒)/TV作为检验氧化程度的指标，因此，控制步骤(2)供氧结束后钒渣中的VO2/TV摩尔比＜0.1，以促使钒渣中生成的V2O5与加入的钙化合物(即前述提钒脱磷剂中的CaO)反应生成钒酸钙。

[0034] 在本发明中，TV表示全钒。

[0035] 优选地，步骤(3)钒渣中CaO/V2O5摩尔比为0.1～5，例如0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、或4.5，优选为1～3。

[0036] 优选地，将得到的钒渣经过湿法冶金得到含钒溶液，含钒溶液经过处理得到五氧化二钒。

[0037] 优选地，钒渣通过酸浸、碱浸、铵浸、氨浸或碳酸化浸出得到含钒溶液。

[0038] 优选地，含钒溶液经过沉钒-产品转化后得到五氧化二钒。

[0039] 示例性的一种含钒铁水提取五氧化二钒同步脱磷的方法，包括以下步骤：

[0040] (1)将含钒铁水进行预脱硫，然后将脱硫后的含钒铁水兑入转炉，供氧并加入提钒脱磷剂，其加入量为5～25kg/t含钒铁水，进行提钒、脱硅、脱钛和同步脱磷，由于铁水中的硅、钛元素与氧结合能力高于钒，在提钒过程中铁水中的硅、钛优先被氧化，达到深程度脱硅、脱钛的目的，且实现了提钒脱磷；

[0041] (2)半钢倒出后，继续对钒渣进行供氧氧化，保证供氧量大于含钒渣中各组分全部氧化成最高价氧化物所需的氧量，控制供氧结束后钒渣中的VO2/TV＜0.1；

[0042] (3)步骤(2)得到的钒渣通过酸浸、碱浸、铵浸、氨浸或碳酸化浸出得到含钒溶液，含钒溶液经过沉钒-产品转化后得到五氧化二钒。

[0043] 与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0044] 本发明采用一步提钒脱磷，简化了铁水多段组合式处理过程，提钒与脱磷同步进行，简化了操作流程，为转炉炼钢少渣操作提供了有利的条件，提高了炼钢生产效率；并充分利用含钒冶金渣的余热进行氧化，缩减钒化工冶金流程中的钒渣焙烧工序，提高钒产品生产效率，降低能耗。

[0045] 采用本发明的方法对脱硫后的铁水进行提钒、脱硅、脱钛和脱磷前后铁水中各组分含量变化如下表所示：

[0046]

[0047] 钒渣提钒前后各组分含量变化如下表所示：

[0048]组成 w(V2O5) w(CaO) P浸出率 V2O5(5价态钒)/TV
钒渣 5～20％ 2～25％ -- ＞90％
湿法提钒后渣 ≤1.0％ 3～30％ ≤10％ ＜10％

具体实施方式

[0049] 下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

[0050] 一种含钒铁水提取五氧化二钒同步脱磷的方法，包括以下步骤：

[0051] (1)将含钒铁水进行预脱硫，然后将脱硫后的含钒铁水兑入转炉，供氧并加入提钒脱磷剂，其加入量为5～25kg/t含钒铁水，进行提钒、脱硅、脱钛和同步脱磷，由于铁水中的硅、钛元素与氧结合能力高于钒，在提钒过程中铁水中的硅、钛优先被氧化，达到深程度脱硅、脱钛的目的，且实现了提钒脱磷；

[0052] (2)半钢倒出后，继续对钒渣进行供氧氧化，保证供氧量大于含钒渣中各组分全部氧化成最高价氧化物所需的氧量，控制供氧结束后钒渣中的VO2/TV＜0.1；

[0053] (3)步骤(2)得到的钒渣通过酸浸、碱浸、铵浸、氨浸或碳酸化浸出得到含钒溶液，含钒溶液经过沉钒-产品转化后得到五氧化二钒。

[0054] 实施例1：

[0055] 脱硫铁水成分为：

[0056]脱硫铁水 w[V] w[Si] w[Ti] w[P] w[S]
提钒脱磷前 0.30％ 0.20％ 0.20％ 0.13％ 0.010

[0057] (1)提钒脱磷：向脱硫后的铁水中采用顶底复吹方式供氧，并鼓入10kg/t铁水的提钒脱磷剂，其成分为CaO 65％，MgO 10％，其它元素含量为余量，供氧压力控制在0.9MPa；

[0058]

[0059] (2)钒渣氧化：半钢倒出后，继续对钒渣进行供氧氧化，氧气压力控制在0.4MPa，供氧结束后渣中的VO2/TV为0.05；

[0060] (3)湿法冶金提钒：钒渣通过碳酸氢铵浸出提钒，提钒尾渣中V2O5含量为0.70％。

[0061] 按照本方法得到V2O5产品纯度达到99.5％。

[0062] 实施例2：

[0063] 脱硫铁水成分为：

[0064]脱硫铁水 w[V] w[Si] w[Ti] w[P] w[S]
提钒脱磷前 0.38％ 0.15％ 0.16％ 0.10％ 0.008

[0065] (1)提钒脱磷：向脱硫后的铁水中采用顶底复吹方式供氧，并鼓入15kg/t铁水的提钒脱磷剂，其成分为CaO 70％，MgO 8％，其他元素含量为余量，供氧压力控制在0.85MPa；

[0066]

[0067] (2)钒渣氧化：半钢倒出后，继续对钒渣进行供氧氧化，氧气压力控制在0.3MPa，供氧结束后渣中的VO2/TV为0.08；

[0068] (3)湿法冶金提钒：钒渣通过碳酸铵浸出提钒，提钒尾渣中V2O5含量为0.85％。

[0069] 按照本方法得到V2O5产品纯度达到99.9％。

[0070] 实施例3

[0071] 脱硫铁水成分为：

[0072]脱硫铁水 w[V] w[Si] w[Ti] w[P] w[S]
提钒脱磷前 0.38％ 0.15％ 0.16％ 0.10％ 0.008

[0073] (1)提钒脱磷：向脱硫后的铁水中采用顶底复吹方式供氧，并鼓入5kg/t铁水的提钒脱磷剂，其成分为CaO 100％，供氧压力控制在1.2MPa；

[0074]

[0075] (2)钒渣氧化：半钢倒出后，继续对钒渣进行供氧氧化，氧气压力控制在0.5MPa，供氧结束后渣中的VO2/TV为0.08；

[0076] (3)湿法冶金提钒：钒渣通过碳酸铵浸出提钒，提钒尾渣中V2O5含量为0.85％。

[0077] 按照本方法得到V2O5产品纯度达到99.9％。

[0078] 对比例1

[0079] 硫铁水成分为：

[0080]脱硫铁水 w[V] w[Si] w[Ti] w[P] w[S]
提钒脱磷前 0.38％ 0.15％ 0.16％ 0.10％ 0.008

[0081] (1)提钒脱磷：向脱硫后的铁水中采用顶底复吹方式供氧，并鼓入5kg/t铁水的提钒脱磷剂，其成分为重量百分比为30％的CaO、40％的TFe、3％的SiO2、5％的MgO和1％的Al2O3，余量为杂质，供氧压力控制在1.2MPa；

[0082]

[0083] (2)钒渣氧化：半钢倒出后，继续对钒渣进行供氧氧化，氧气压力控制在0.5MPa，供氧结束后渣中的VO2/TV为0.08；

[0084] (3)湿法冶金提钒：钒渣通过碳酸铵浸出提钒，提钒尾渣中V2O5含量为1.45％。

[0085] 按照本方法得到V2O5产品纯度达到98.9％。

[0086] 申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。