Патент на изобретение №2166556

(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОВАНАДИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к производству ферросплавов, в частности к получению ванадийсодержащих ферросплавов, в том числе феррованадия. Способ включает подачу периклаза на основную шихту перед расплавлением в количестве 0,05-0,15 от количества пентаоксида ванадия, расплавляют шихту с периклазом, а затем в расплав подают смесь в виде извести, алюминия и стальной добавки в количестве 0,05-0,20 от количества пентаоксида ванадия в шихте. Соотношение указанных компонентов в смеси устанавливают в пределах 1:(0,1-0,15):(0,03-0,06). Способ позволяет повысить степень извлечения ванадия в сплав за счет использования периклаза в качестве экранирующего слоя. Периклаз сокращает тепловые потери, сохраняя высокую температуру шлакового расплава для осаждения металлических включений, сокращает выбросы и выплески расплава. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к производству ферросплавов, в частности к получению ванадийсодержащих ферросплавов, в том числе феррованадия.

Наиболее близким по технической сущности является способ выплавки феррованадия, включающий подачу в плавильный агрегат шихты, содержащей пентаоксид ванадия, алюминий, стальную добавку, флюс и кокс. В процессе выплавки довосстанавливают ванадий из шлака при помощи подачи алюминия. При выпуске расплава из плавильного агрегата производят отделение шлака от металла.

/СМ. “Производство ферросплавов. Электрометаллургия”. M., Металлургиздат, 1957, с. 299-302, 436/.

Недостатком известного способа является незначительное извлечение ванадия в феррованадий. Это объясняется пониженной степенью восстановления ванадия. Часть оксидов ванадия в виде низших трудновосстановимых оксидов VO, V₂O₃ остается в шлаке. Кроме того, происходит повышенный улет тонкодисперсного технического пентаоксида ванадия вследствие выноса его с газообразными продуктами из плавильного агрегата. При этом с поверхности расплава происходят большие потери тепла, а также выбросы и выплески расплава из плавильного агрегата.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении степени извлечения ванадия в феррованадий, сокращении потерь тепла с поверхности расплава, его выбросов и выплесков, а также в сокращении улета пентаоксида из плавильного агрегата.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ выплавки феррованадия включает подачу в плавильный агрегат шихты, содержащей пентаоксид ванадия, алюминий, стальную добавку, флюс, расплавление шихты, выпуск расплава из плавильного агрегата и последующее отделение выплавленного металла от шлака.

Перед расплавлением на основную шихту подают периклаз в количестве 0,05-0,15 от количества пентаоксида ванадия, затем расплавляют шихту и после расплавления периклаза в расплав подают смесь в виде извести, алюминия и стальной добавки в количестве 0,05-0,20 от количества пентаоксида ванадия в шихте, при этом соотношение компонентов в смеси устанавливают в пределах соответственно 1:/0,1-0,15/:/0,03-0,06/.

Повышение степени извлечения ванадия в феррованадий будет происходить вследствие нахождения на поверхности шихты периклаза и довосстановления ванадия из шлака смесью извести, алюминия и стальной добавки.

Диапазон значений количества подаваемого периклаза в пределах 0,05-0,15 от количества пентаоксида ванадия, находящегося в загруженной шихте, объясняется тепло- и физико-химическими закономерностями процесса выплавки феррованадия. При меньших значениях будет происходить повышенный улет пентаоксида ванадия с отходящими газами из плавильного агрегата, будут повышаться тепловые потери с поверхности расплава, а также его выбросы и выплески из плавильного агрегата. При больших значениях будет происходить перерасход периклаза, излишнее образование количества шлака на поверхности расплава. Кроме того, будет снижаться количество осаждаемых металлических включений вследствие большой вязкости шлакового расплава. Указанный диапазон устанавливают в зависимости от количества пентаоксида ванадия в загружаемой шихте.

Диапазон количества смеси в виде извести, алюминия и стальной добавки, подаваемой в плавильный агрегат, в пределах 0,05-0,20 от количества пентаоксида ванадия в шихте, поданого в плавильный агрегат, объясняется оптимальным количеством образующегося шлака, покрываемого поверхность расплава. При меньших значениях будет происходить повышенный улет пентаоксида ванадия с отходящими газами из плавильного агрегата и его испарение. При больших значениях будет происходить снижение температуры расплава сверх допустимых значений.

Указанный диапазон устанавливают в зависимости от количества пентаоксида ванадия, поданого в плавильный агрегат.

Диапазон значений соотношения количеств компонентов в смеси извести, алюминия и стальной добавки в пределах 1:/0,1-0,15/:/0,03-0,06/ объясняется необходимостью довосстановления образующегося шлака с образованием феррованадия, размеры частиц которого способны оседать через слой образующегося расплава с их фильтрацией через шлаковый расплав. При меньших значениях будет нарушаться ход процесса довосстановления ванадия, будет происходить изменение необходимых свойств расплава, а также будут происходить потери феррованадия. При больших значениях будет происходить снижение степени извлечения ванадия вследствие образования большого количества шлака.

Указанный диапазон устанавливают в зависимости от количества пентаоксида ванадия, поданого в плавильный агрегат.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию “изобретательский уровень”.

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Способ выплавки феррованадия осуществляют следующим образом.

Пример. Перед выплавкой феррованадия в смесительном барабане смешивают порошкообразный технический пентаоксид ванадия с содержанием, мас.%: V₂O₅ = 94,5; CaO = 0,98; FeO = 0,64; SiO₂ = 0,54; MnO = 0,45; P = 0,006; а также восстановитель в виде алюминиевой крупки с содержанием 90-98% Al, стальную добавку в виде, например, стальной сечки, флюс в виде извести и кокс. Количество шихты составляет 1700-2300 кг. Количество пентаоксида ванадия составляет 0,48-0,55; извести – 0,24-0,26; алюминия – 0,20-0,22; стальной сечки – 0,04-0,05 от количества шихты. Далее подготовленную основную шихту загружают в плавильный агрегат в виде ковша. Затем на поверхность основной шихты подают периклаз в виде, например, обожженного магнезита, дробленые отходы периклазового кирпича с содержанием 95-98 мас.% MgO. Толщина слоя периклаза при этом составляет 0,02-0,05 толщины слоя шихты. Количество подаваемого периклаза составляет 0,05-0,15 от количества пентаоксида ванадия в шихте. Плавку ведут с верхним зажиганием шихты. Запальную смесь, содержащую 2 кг алюминиевой крупки, 10 кг железной руды, 0,1 кг селитры и 0,2 кг стружки магниевого сплава, помещают на поверхность шихты под слой периклаза. Запальную смесь зажигают, и реакция взаимодействия компонентов шихты проходит за счет тепла экзотермических реакций. Вследствие выделения тепла при протекании экзотермических реакций восстановления ванадия из пентаоксида ванадия происходит расплавление основной шихты с образованием металлического и шлакового расплавов. В течение плавления шихты периклаз находится на поверхности шлака.

Периклаз является экранирующим слоем, который сокращает тепловые потери, сохраняя высокую температуру шлакового расплава для осаждения металлических включений. Периклаз на поверхности шихты сокращает выбросы и выплески расплава, вынос мелких фракций шихты и уменьшает потери ведущего элемента. На заключительной стадии плавления основной шихты происходит усвоение периклаза шлаком. При этом снижается вязкость шлака и обеспечивается тем самым нормальное и спокойное протекание процесса.

После расплавления периклаза в расплав подают смесь в виде извести, алюминия и стальной добавки в виде, например, стальной стружки в количестве 0,05-0,20 от количества пентаоксида ванадия в шихте. При этом соотношение указанных компонентов в смеси устанавливают в пределах соответственно 1: /0,1-0,15/:/0,03-0,06/.

При нагреве смеси происходит сплавление алюминия и стальной стружки с образованием алюминийсодержащего сплава, который восстанавливает кальций из оксида кальция извести. Образовавшийся кальцийсодержащий металл с плотностью 4,23-4,74 г/см³ медленно опускается в слое жидкого расплава и активно взаимодействует с низшими оксидами ванадия в шлаке. Восстанавливаемый ванадий усваивается сплавом, который опускается через слой шлакового расплава и усваивается металлом, полученным после расплавления основной шихты. Снижение вязкости шлака вследствие растворения смеси, содержащей CaO, способствует ускорению взаимодействия оксидов шлака и элементов восстановителей.

После окончания восстановительных процессов и выдержки в течение 20-40 мин шлак сливают в шлаковню. Контактный слой надметального шлака отделяется от металла без металлических включений. При таком ведении плавки возрастает переход ванадия в металл, сокращаются безвозвратные потери ванадия.

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами.

В первом и пятом примерах вследствие несоответствия технологических параметров процесса выплавки феррованадия необходимым закономерностям заявляемого способа не обеспечивается необходимая степень извлечения ванадия в феррованадий.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие соответствия заявляемых технологических параметров и зависимостей необходимым значениям обеспечивается повышение степени извлечения ванадия на 4-6%.

Формула изобретения

Способ выплавки феррованадия, включающий подачу в плавильный агрегат основной шихты, содержащей пентаоксид ванадия, алюминий, стальную добавку, флюс, расплавление шихты, выпуск расплава из плавильного агрегата и последующее отделение выплавленного металла от шлака, отличающийся тем, что перед расплавлением на основную шихту подают периклаз в количестве 0,05 – 0,15 от количества пентаоксида ванадия, расплавляют шихту с периклазом, а затем в расплав подают смесь в виде извести, алюминия и стальной добавки в количестве 0,05 – 0,20 от количества пентаоксида ванадия в шихте, при этом соотношение компонентов в смеси устанавливают в пределах соответственно 1 : (0,1 – 0,15) : (0,03 – 0,06).

РИСУНКИ