способ пирометаллургической переработки ванадийсодержащих и железорудных материалов

Формула изобретения

1. Способ пирометаллургической переработки ванадийсодержащих и железорудных материалов, включающий загрузку в доменную печь окатышей, агломерата, кокса, флюса и основного ванадийсодержащего сталеплавильного шлака или основного ванадийсодержащего сталеплавильного шлака в качестве ванадийсодержащего материала и флюса, выплавку ванадиевого чугуна и последующую его переработку в сталеплавильном агрегате с извлечением ванадия в кислый шлак, отличающийся тем, что ванадиевый чугун предварительно перерабатывают в сталеплавильном агрегате монопроцессом с извлечением ванадия в основной сталеплавильный шлак с последующей его загрузкой в доменную печь в качестве ванадийсодержащего материала и флюса, после чего выплавляют ванадиевый чугун и перерабатывают его в сталеплавильном агрегате с получением кислого шлака с повышенным содержанием ванадия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что получают основной ванадийсодержащий сталеплавильный шлак с отношением в нем CaO/SiO₂ в интервале 2,8 4,0.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при загрузке в доменную печь окатышей, агломерата, и основного ванадийсодержащего сталеплавильного шлака выплавляют чугун с содержанием ванадия до 0,45 мас.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при загрузке в доменную печь ванадийсодержащего основного сталеплавильного шлака и ванадийсодержащих окатышей и агломерата выплавляют чугун с содержанием ванадия в интервале 0,45 1,0 мас.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии в частности к способу переработки ванадийсодержащих и железорудных материалов с получением стали и извлечением ванадия в шлак, годный для дальнейшего использования.

Известен способ выплавки в доменной печи ванадиевого чугуна из титаномагнетитового сырья с использованием ванадийсодержащих отходов, представляющих собой смесь некоторых побочных продуктов доменного и конвертерного переделов, содержащих Fe 35-44% V 0,7-1,0% Р до 0,5% Mn 2% [1]

Использование отходов с максимальным содержанием ванадия до 1,0% не позволяет увеличить их расход более 60 кг/т чугуна из-за ухудшения качества чугуна и экономических показателей доменного процесса. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ пирометаллургической переработки ванадийсодержащих и железорудных материалов путем загрузки в доменную печь окатышей, агломерата, кокса, флюса и основного ванадийсодержащего сталеплавильного шлака, выплавки ванадиевого чугуна и переработки его в сталеплавильном агрегате с извлечением ванадия в кислый шлак [2]

Этот способ предусматривает переработку ванадиевых чугунов дуплекс-процессом, который позволяет получить товарный ванадиевый шлак, содержащий более 14% V₂О₅ и металл-полупродукт для переработки на сталь. Такая технология сдерживает рост производства объема металла из-за потерь агрегатного времени, что не соответствует требованиям экономики, а именно: доход от производства ванадиевого шлака дуплекспроцессом существенно ниже, чем от производства стали монопроцессом.

Задачей изобретения является разработка экономически целесообразной технологии переработки ванадийсодержащих и железорудных материалов.

Техническим результатом является повышение производства стали при максимально возможном извлечении ванадия из исходного сырья.

Технический результат достигается тем, что в известном способе пирометаллургической переработки ванадийсодержащих и железорудных материалов, предусматривающем загрузку в доменную печь окатышей, агломерата, кокса, флюса и основного ванадийсодержащего сталеплавильного шлака или основного ванадийсодержащего сталеплавильного шлака в качестве ванадийсодержащего материала и флюса выплавку ванадиевого чугуна и переработку его в сталеплавильном агрегате с извлечением ванадия в кислый шлак, по изобретению ванадиевый чугун предварительно перерабатывают в сталеплавильном агрегате монопроцессом с извлечением ванадия с основной сталеплавильный шлак с последующей загрузкой его в доменную печь в качестве ванадийсодержащего материала и флюса, после чего выплавляют ванадиевый чугун, перерабатывают его в сталеплавильном агрегате с получением кислого шлака с повышенным содержанием ванадия.

При этом наиболее предпочтительным является получение основного ванадийсодержащего сталеплавильного шлака с отношением в нем CаО/SiO₂ в интервале 2,8-4,0.

Способ по изобретению позволяет при загрузке в доменную печь не содержащих ванадий окатышей и агломерата совместно с основным ванадийсодержащим сталеплавильным шлаком выплавлять чугун с содержанием ванадия до 0,45 мас. а при загрузке основного шлака и ванадийсодержащих окатышей и агломерата выплавлять чугун с содержанием ванадия в интервале 0,45-1,0 мас.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По изобретению предусматривается загружать в доменную печь окатыши, агломерат, кокс, флюс и дополнительно в качестве ванадийсодержащего материала и флюса основной шлак, полученный при переработке ванадиевого чугуна в сталеплавильном агрегате монопроцессом, или ванадийсодержащий основной сталеплавильный шлак в качестве ванадийсодержащего материала и флюса. Такая переработка ванадиевого чугуна монопроцессом позволяет увеличить производство стали за счет сокращения потерь агрегатного времени, получить основной шлак с максимальным извлечением него ванадия. Последующая загрузка такого шлака в доменную печь позволяет увеличить массовую долю ванадия в в чугуне, сократить расход высокоосновного агломерата и флюсов, снизить расход кокса и повысить производительность на 2-3% Последующая переработка чугуна с повышенным содержанием ванадия дуплекс-процессом позволяет получить товарный шлак с новыми потребительскими свойствами.

Наилучшие экономически показатели доменного процесса по изобретению достигается при использовании основного шлака с отношением СаО/SiO₂ в интервале 2,8-4,0. При основности шлака менее 2,8 не обеспечиваются условия десульфурации и рафинирования металла в сталеплавильном агрегате. При основности шлака более 4,0 снижается в нем массовая доля ванадия и ухудшаются показатели доменной плавки.

При переработке в доменной печи не содержащих ванадий окатышей и агломерата, использование основного шлака обеспечивает получение массовой доли ванадия в чугуне до 0,45% а при загрузке основного шлака и ванадийсодержащих окатышей и агломерата выплавлять чугун с массовой долей ванадия в интервале 0,45-1,0%

Дальнейшее увеличение доли "основного" шлака в шихте приводит к ухудшению хода доменной печи и технико-экономических показателей.

Основной ванадийсодержащий сталеплавильный шлак используют в шихте доменной печи одновременно в качестве ванадийсодержащего материала и флюса. Использование его в качестве флюса в шихте доменных печей обеспечивает ввод кальция в виде комплексных соединений, не требующих дополнительного тепла на их образование, что улучшает процессы шлакообразования и позволяет сократить расход кокса, исключить расход части известняка и/или части высокоосновного агломерата. Основной шлак вносит до 30% окислов железа и при замене известняка обеспечивает повышение производительности печи на 2-3%

Опыты проводились на металлургическом комплексе, оснащенном доменными печами объемом более 1300 куб.м. кислородными конвертерами емкостью 160 т.

Пример 1. В доменную печь загружали ванадийсодержащие окатыши с основностью 0,3, агломерат с основностью 2,2, кокс и с использованием комбинированного дутья выплавляли чугун следующего среднего химсостава, мас. C 4,3; Si 0,35; Ti 0,25; V 0,45; Mn 0,3, Р и S 0,05, который перерабатывали в кислородных конвертерах.

В кислородных конвертерах провели 112 плавок с продувкой ванадиевого чугуна на сталь монопроцессом. Параметры плавок были следующими. В конвертер загружали 20-30 т металлолома и заливали 150-160 т чугуна указанного состава. После продувки плавки кислородом через четырехсопловую фурму с интенсивностью 370-390 куб.м. мин в течение 20-25 мин получали полупродукт с температурой 1630-1650^oС, следующего химсостава, мас. С 0,05 0,07; Si cл; Ti 0,005; V 0,005; Mn 0,03; Р и S 0,025 и основной ванадийсодержащий сталеплавильный шлак содержащий, мас. FеО 20-25; Са 40-46; SiO₂ 10-16; V₂O₅ 6-8; TiO₂ 3-5; MnO 3-5; MgO 3-4; Al₂O₃ 1-2; P 0,5-0.6.

Полупродукт сливали в сталеразливочный ковш и передавали на дальнейшую обработку и разливку. Выход жидкой стали составил 90,6%

Основной шлак сливали в шлаковую чашу, после охлаждения выкантовывали на шлаковый двор и дробили до фракции менее 200 мм.

Дробленный основной шлак с основностью 3,3 в качестве ванадийсодержащего материала и флюса загрузили в доменную печь в количестве 100 кг/т чугуна совместно с ванадийсодержащими окатышами с основностью 0,3 и агломератом с основностью 2,2 в соотношении 60:40 соответственно и выплавили чугун следующего среднего состава, мас. С 4,2; Si 0,40; Ti 0,26; V 0,70; Mn 0,35; H 0,11.

Расход кокса составил 520 кг/т чугуна. Известняк из шихтовки плавки был исключен. Основность доменного шлака составила 1,11. Среднесуточное производство чугуна составило 7120 т.

Чугун переработали в кислородном конвертере дуплекс-процессом. Полученный шлак имел следующий средний химсостав, мас. Fe_общ 32,4; Са 4,0; SiO₂ 10,6; V₂O₅ 24,8; TiО₂ 6,О; Mn 0,6; MgО 5,4; Р 0,07.

Дополнительно проведены опытные плавки по технологии примера 1 с использованием в шихте доменной печи окатышей и агломерата не содержащих ванадий.

Пример 2. В доменную печь загрузили в соотношении 50:50 не содержащие ванадий окатыши с основностью 0,49 и агломерат с основностью 1,25, известняк в количестве 45 кг/т чугуна, основной ванадийсодержащий сталеплавильный шлак с основностью 3,0 в количестве 150 кг/т чугуна и выплавили чугун следующего среднего химсостава, мас. С 4,2; Si 0,65; Тi 0,12; V 0,44; Mn 0,47; Р 0,15. Расход кокса составил 460 кг/т чугуна. Основность доменного шлака составила 1,2. Среднесуточное производство чугуна составило 6920 т.

Чугун переработали в кислородном конвертере дуплекс-процессом. Полученный шлак имел следующий средний химсостав, мас. Fe_общ 35,2; Са 3,4; SiО₂ 15,6; V₂O₅ 16,8; TiО₂ 6,7; MnO 5,3; MgО 3,4; Р 0,07.

В этот же период проведены плавки по технологии прототипа.

Сравнительные показатели плавок приведены в таблице.

Использование предлагаемой технологии по сравнению с известной позволяет перерабатывать ванадиевый чугун монопроцессом, получить основной ванадийсодержащий сталеплавильный шлак с максимальным извлечением в него ванадия. Последующая загрузка такого шлака в доменную печь позволяет увеличить массовую долю ванадия в чугуне, сократить расход высокоосновного агломерата и флюсов, снизить расход кокса и повысить производительность на 2-3% Последующая переработка чугуна с повышенным содержанием ванадия дуплекс-процессом позволяет получить товарный шлак с новыми потребительскими свойствами.