реагентная добавка преимущественно для производства известково-магнезиального ванадиевого шлака

Формула изобретения

1. Реагентная добавка преимущественно для производства известково-магнезиального ванадиевого шлака, содержащая известняк, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит доломит при следующем соотношении компонентов, мас.

Доломит 60-87

Известняк 13-40

2. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что доломит имеет следующий состав, мас.

Окись кальция 30-37

Окись магния 16-21

Двуокись кремния 0,2-2,4

Окись железа 0,3-2,5

Окись алюминия 0,1-0,3

Двуокись углерода Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее, к реагентной добавке, используемой для химической переработки ванадиевого шлака в техническую пятиокись ванадия.

Известна реагентная добавка для химического извлечения ванадия из конвертерного шлака по извесково-кислотной технологии. В качестве такой добавки используется известняк, который смешивается с шлаком либо в процессе их совместного измельчения в твердом состоянии в шаровых мельницах [1] либо при введении добавки в шлак в процессе его получения в конвертере [2] Второй способ смешения реагентной добавки с шлаком является более эффективным, так как устраняются потери ее в процессе смешения с шлаком и в процессе окислительного обжига шихты, обеспечивается наиболее тесный контакт между реагентной добавкой и ванадийсодержащей фазой шлака, что создает условия для наиболее полного протекания реакций между ними с образованием кислотно-растворимых соединений ванадия в количестве более 90% [2]

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой реагентной добавке является известняк, вводимый в конвертер при получении известкового ванадиевого шлака [2]

Основными недостатками этой реагентной добавки являются повышение содержания фосфора в шлаке и недостаточно высокое извлечение ванадия на первой стадии выщелачивания (pН-ное, таблица). Это приводит к повышению содержания фосфора в получаемой из шлака технической пятиокиси ванадия выше допустимых пределов и феррованадии, выплавленном с использованием этой пятиокиси ванадия.

Более целесообразно ввести в состав реагентной добавки дополнительный компонент, снижающий поступление фосфора и других нежелательных примесей в шлак в процессе получения его в конвертере совместно с реагентной добавкой и в то же время не снижающей извлечение ванадия из шлаков в процессе его химической переработки. Экспериментально установлено, что таким компонентом может быть доломит в смеси в определенном соотношении его с известняком, при котором содержание окиси магния и фосфора получается на оптимальном уровне.

В основу изобретения поставлена задача повышения извлечения ванадия из шлака при оптимальном содержании в нем фосфора и оксида магния за счет использования новой комплексной реагентной добавки.

Поставленная задача достигается тем, что в качестве реагентной добавки, вводимой в шлак при его получении в конвертере, используется смесь, состоящая из двух компонентов доломита и известняка в соотношении, мас.

доломит 60-87

известняк 13-40

При этом целесообразно использовать доломит следующего состава мас.

окись кальция 30-37

окись магния 16-21

двуокись кремния 0,2-2,4

окись железа 0,3-2,5

окись алюминия 0,1-0,3

двуокись углерода остальное.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в качестве реагентной добавки вместо одного применяется смесь двух материалов доломита и известняка в определенном количественном их соотношении.

Отличительными признаками заявляемого изобретения является то, что доломит и известняк находятся в соотношении мас.

доломит 60-87

известняк 13-40,

а применяемый доломит имеет следующий состав, мас.

окись кальция 30-37

окись магния 16-21

двуокись кремния 0,2-2,4

окись железа 0,3-2,5

окись алюминия 0,1-0,3

двуокись углерода остальное

Реагентная добавка, состоящая из смеси двух материалов для извлечения ванадия из известково-магнезиальных ванадиевых шлаков по извесково-кислотной технологической схеме ранее не применялась. Поэтому предполагаемое изобретение соответствует критерию "новизна".

Отличительными признаками предполагаемого изобретения являются соотношение количеств доломита и известняка в составе реагентной добавки и состав доломита.

Количественное соотношение реагентной добавки и шлака определяется, исходя из условий получения в шлаке соотношения CaO/Y₂O₅ в пределах 0,28-0,50, то есть такого же, как по известной технологии введения реагентной добавки в конвертер [1]

Заявляемые количественные соотношения доломита и известняка и состав доломита являются существенными признаками, обеспечивающими технический результат от использования реагента.

Использование для решения той же задачи одного известняка не обеспечивает максимально возможного извлечения ванадия из шлака и содержание фосфора менее 0,08 мас. при колебаниях его от 0,04 до 0,11 мас. что может привести к получению брака получаемых из него технической пятиокиси ванадия и феррованадия [2]

Применение же одного магнийсодержащего реагента не обеспечивает извлечения ванадия более 85 мас. [3]

Это объясняется тем, что при использовании одного известняка в процессе окислительного обжига шлака образуются ванадаты кальция неоптимального состава: повышение концентрации оксида кальция в них способствует развитию гидролитического осаждения ванадия в тот момент, когда растворение ванадия из обожженной шихты еще не завершилось, и тем самым повышает потери ванадия с отвалами.

При использовании одного доломита (или другого магнийсодержащего реагента) избыток оксида магния приводит к образованию преимущественно метаванадата магния, что снижает извлечение ванадия на первой основной стадии выщелачивания шлака, что подтвердилось при исследовании состава продуктов окисления шлака.

Экспериментально установлено, что в продуктах окисления шлака, полученного с введением заявляемой реагентной добавки, оксид магния преимущественно входит в состав соединения на основе пированадата марганца, растворимого в слабой серной кислоте. Это обеспечивает повышение извлечения ванадия на основной стадии выщелачивания.

Снижение содержания фосфора в шлаке при введении в конвертер заявляемой реагентной добавки объясняется тем, что в присутствии оксида магния снижается активность оксида кальция, что затрудняет переход фосфора из металла в шлак.

Экспериментально установлено что содержание оксида магния в шлаке при заявляемом соотношении доломита и известняка находится на оптимальном уровне, не превышающем 5,0 мас.

Таким образом, применение в качестве реагентной добавки одного доломита или одного известняка не обеспечивает того эффекта, который достигается при использовании их смеси в определенном соотношении.

Использование доломита заявляемого состава в качестве компонента предлагаемой реагентной добавки облегчает достижение оптимального соотношения смеси доломита и известняка, поскольку обеспечивает оптимальные концентрации оксида кальция и оксида магния в шлаке и соотношение CaO/Y₂O₅ в требуемых пределах (0,28-0,50). Вносимые же с доломитом в шлак нежелательные примеси оксиды кремния, титана, алюминия в заявленных пределах не ухудшают технологические свойства шлаков, что подтвердилось экспериментально.

Заявленное соотношение доломита и известняка в реагентной добавке оптимально, так как снижение содержания доломита менее 60 мас. не обеспечивает повышение извлечения ванадия из шлака, но при этом повышается содержание в нем фосфора (таблица, п.2) выше допустимого.

При содержании доломита более 87 мас. увеличивается содержание окиси магния в шлаке выше оптимального, при этом снижается извлечение ванадия из шлака, хотя обеспечивается низкое содержание фосфора в нем (таблица, п.3), при этом возможно снижение отношения CaO/Y₂O₅ ниже оптимального, требуемого техническими условиями на известняково-магнезиальный ванадиевый шлак, что также обусловливает снижение извлечения ванадия (таблица, п.3).

При соотношении доломита и известняка в заявленных пределах достигается повышение извлечения ванадия из шлака при снижении содержания фосфора в нем и оксида магния и оптимальном соотношении CaO/Y₂O₅ (таблица п.4, 5, 6).

Пример 1. В конвертер после заливки 172 т жидкого чугуна ввели с окалиной 800 кг доломита и 100 кг известняка при соотношении 88,9% доломита и 11,1% известняка. После продувки чугуна кислородом получили ванадиевый шлак состава, мас. 16,0 SiO₂, 4,5 CaO, 6,0 MgO, 18,6 Y₂O₅, 26,5 Fe общ. 7,6 TiO₂, 1,5 Al₂O₃, 0,06 P, 2,5 Cr₂O₃, 8,8 м.включений при СаO/Y₂O₅ 0,24.

Этот шлак в качестве готовой шихты использовали для окислительного обжига и получения технической пятиокиси ванадия по известняково-кислотной технологии в лабораторных условиях. Извлечение ванадия в слабокислотный раствор (pН-ное) составило 74,8 мас. технологическое (общее) 80,5%

Пример 2. После заливки в конвертер 172 г чугуна на его поверхность наряду с окалиной ввели 750 т доломита и 200 кг известняка при соотношении 78,9% доломита и 21,1% известняка.

После продувки чугуна получили шлак состава, мас. 16,8 SiO₂, 5,1 CaO, 4,7 MgO, 8,5 MnO, 18,2 Y₂O₅, 25,4 Fe общ. 7,8 TiO₂, 2,0 Al₂O₃, 2,6 Cr₂O₃, 0,04 P, 9,9 м.включений, CaO/Y₂O₅ 0,28. Извлечение ванадия составило: pН-ное 87,8% общее 95,0%

Таким образом, при использовании заявляемой реагентной добавки обеспечивается получение шлака с оптимальным соотношением CaO/Y₂O₅ и содержанием окиси магния, фосфора, пятиокиси ванадия. Это позволяет увеличить извлечение из шлака ванадия и получить пятиокись ванадия высокого качества.