專利名稱：綜合冶煉釩鈦鐵礦的方法
技術領域：
本發明涉及一種釩鈦鐵礦的冶煉方法，尤其是一種綜合冶煉釩鈦鐵礦的方法，屬 于鋼鐵冶煉技術領域。
背景技術：
直接還原煉鐵技術，是指鐵礦石在低于熔化溫度之下，還原成海綿鐵的生產過程， 它是未來煉鐵技術的發展方向，也是國家產業政策鼓勵和重點支持的重大技術創新項目之 一。按照所使用的還原劑分類，可以將直接還原煉鐵技術分為以氣體作為還原劑的氣基 法，和以煤作為還原劑的煤基法兩大類。目前世界上超過80 %的直接還原鐵，都是用以氣 體作為還原劑的氣基法而生產的，煤基還原鐵的產量不到20%。氣基直接還原工藝比較成 熟，適合在富產天然氣的國家和地區使用。煤基直接還原工藝發展相對滯后，適合在缺乏天 然氣，而煤炭儲量豐富的國家和地區使用。中國天然氣資源比較匱乏，因此以天然氣作為還 原劑的氣基直接還原工藝不適合在中國推廣使用，而應該結合我國的資源特點，開發利用 具有自身特色的煤基直接還原鐵工藝。V、Ti鐵礦是一種以Fe為主，同時伴生有Ti、V等多種稀有高價值金屬的氧化礦， 是國防和高科技產業發展所必須的戰略物資。開展v、Ti鐵礦資源的綜合利用，就是要在有 效提取利用其中Fe元素的同時，盡可能實現其伴生有益組分的合理利用。國內外多年的研 究和生產實踐證明，Fe、Ti的有效分離是V、Ti鐵礦資源綜合利用最關鍵的瓶頸技術，而實 現V、Ti的有效回收利用，又是整個綜合利用工藝能否獲取效益的關鍵環節。目前對V、Ti 鐵礦資源進行綜合開發利用的國家主要有南非、俄羅斯、新西蘭和中國等，其中南非和新西 蘭采用的是回轉窯一電爐工藝流程，主要回收Fe和V，電爐渣含30%左右的TiO2，作為鋪路 或其它原料；俄羅斯和中國采用高爐一轉爐工藝流程，只回收Fe與V，Ti暫時沒有回收利 用。目前提釩的方法一般分為兩大類，即火法和濕法。從含釩鐵礦石中提釩大多采用 火法。我國攀鋼多年來是用含釩鈦的磁鐵礦經高爐煉成含釩鐵水，鐵水經氧氣頂吹轉爐吹 煉使釩進入渣中，倒出含釩爐渣后，再用所謂“半鋼”進行煉鋼，這種高爐冶煉方法目前僅能 使用57%的釩鈦磁鐵礦，不可能做到100%使用，因此鐵水中的釩含量也就受到限制。同時 用這種方法獲得的鐵水進行煉鋼時，鐵水中的Si、Mn、P及少量鈦會首先與添加劑發生氧反 應生成各種氧化物而進入爐渣中，當釩被氧化而生成V2O5進入爐渣時，必然被上述各種元 素的氧化物所稀釋，導致轉爐提釩的釩渣中V2O5含量不可能很高，從而影響釩的回收率及 經濟效益。
發明內容
針對現有高爐_轉爐工藝流程存在的因不能100%使用釩鈦磁鐵礦冶煉，最終導 致轉爐釩渣中V2O5含量不高，影響釩的回收率及經濟效益等問題，本發明提供一種能100% 使用釩鈦磁鐵礦，并提高釩的回收率的綜合冶煉方法。
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本發明通過下列技術方案實現一種綜合冶煉釩鈦鐵礦的方法，其特征在于經過 下列步驟A、將100%釩鈦鐵礦采用常規內配碳隧道窯直接還原工藝還原成釩鈦海綿鐵；B、將A步驟的釩鈦海綿鐵加入常規電爐中，按釩鈦海綿鐵中的SiO2的質量含量 計，加入造渣劑至CaCVSiO2 = 0. 8 1. 3的質量比，按常規加熱，使釩鈦海綿鐵熔化而分離 出渣與鐵，以讓釩進入渣中；C、當熔池溫度彡1450°C時，按釩鈦海綿鐵質量的1 1. 5%的量，將還原劑加入電 爐中，使爐內形成還原氣氛，還原至渣中FeO ^ 0. 5%時，使渣中的釩還原出來進入鋼水中， 而不易還原的Si、Al、Ti、Ca、Mg元素的氧化物仍在渣中，出渣，得高鈦渣；D、當熔池溫度彡1500°C時，按常規向電爐內吹氧，攪動熔池鋼液，并控制熔池溫度 為1500 1560°C，吹氧熔煉至鋼中V彡0. 05%時，停止吹氧，使鋼中釩氧化成V2O5進入渣 中，出渣得高釩渣；E、在電爐中按常規加入造渣劑至爐渣堿度CaCVSiO2為1. 8時，繼續加熱、吹氧升 溫至1630 1660°C，完成造渣、脫P后，出鋼，在爐內留下總鋼水質量的15 30%的鋼水， 以利下一爐的正常冶煉。所述A步驟的直接還原法為常規的隧道窯直接還原法，具體是將100%釩鈦鐵 礦，按常規量與碳粉混合后，平鋪在臺車上，送入隧道窯中，按常規升溫加熱至直接還原出 釩鈦海綿鐵，其中，所述碳粉優選焦炭粉或煤粉。所述還原劑為S ( 0. 4%質量比的焦炭或廢電極。所述B步驟的造渣劑優選常規的生石灰粉。所述B步驟的釩鈦海綿鐵的熔化采用連續加料熔煉，或者分2-4次加料分步熔 煉，其中分次分步加料熔煉是先向電爐中加入總爐料量的1/2 1/3的爐料，按常規通 電加熱、吹氧助熔至爐內釩鈦海綿鐵熔化率達到80%以上時，再向電爐中加入總爐料量的 1/2 1/3的爐料，繼續加熱、吹氧助熔至爐內釩鈦海綿鐵熔化率達到80%以上，最后將剩 余的爐料加入爐中，繼續加熱、吹氧助熔至爐內釩鈦海綿鐵全部熔化。所述D步驟的控制熔池溫度為1500 1560°C是在電爐中加入降溫用的廢鋼來 完成調控的。所述C步驟的高鈦渣、D步驟的高釩渣分別回收后，即按常規技術分別提取其中的 鈦和釩。本發明的技術關鍵在于A、在電爐冶煉中，為克服隧道窯直接還原鐵含碳低，熔化困難的問題，采用直接還 原鐵內配碳工藝，熔化過程中提高釩元素的還原效率，有效降低直接還原鐵熔點和提高吹 氧助熔效率，加快了熔化速度。B、由于釩鈦海綿鐵是固態還原，在還原失氧后產生較多氣孔，密度較低，直接使用 入爐體積和密度均不利于冶煉工藝的正常進行，須采用連續加料連續熔化方式，加快直接 還原鐵的熔化、釩元素的還原。C、在熔化過程中配入適量還原劑，增強爐內還原氣氛，使渣中V2O5還原成釩進入 鋼水中，而鈦則留在渣中以氧化鈦形式扒出，提高鈦的回收率和回收經濟價值。D、在扒除鈦渣后的鋼水中吹氧，使鋼水中的釩氧化成氧化物V2O5進入渣中，從而
4獲得含釩較高的高釩渣，提高釩的回收率和回收經濟價值，不僅實現了釩、鈦的分離，實現 了釩與其它金屬、非金屬氧化物的分離。本發明與現有技術相比具有下列優點和效果采用上述方案，即通過隧道窯直接 還原法將100%釩鈦鐵礦直接還原成釩鈦海綿鐵，從根本上解決了現有高爐冶煉因不可能 100%使用釩鈦鐵礦，而難于提高鐵水含釩量，最終無法提取寶貴資源-釩的問題；在電爐 冶煉釩鈦海綿鐵時，先通過還原氣氛的控制，使渣中的V2O5還原進入鋼中，而不易還原的 Si、Al、Ti、Ca、Mg等元素的氧化物則隨爐渣扒出，以獲得高鈦爐渣，同時有效避免渣中這些 成分氧化物對釩的稀釋、污染作用；再通過氧化吹煉，使鋼水中的釩氧化進入渣中，從而提 高渣中的V2O5含量，為后序的爐渣提釩提供保障，極大提高了釩的回收率及回收經濟價值。 同時分離高鈦、高釩渣后，又可生產出優質鋼水，供開發高附加值鋼種使用，創造良好的經 濟效益，并使釩鈦鐵礦這一有用資源得到充分、有效、合理地利用。本發明有效克服直接還 原鐵TFe低、雜質含量高帶來的難熔化、渣量大、電耗高等不足，實現100%直接還原鐵電爐 短流程煉鋼工藝，有助于直接還原煉鐵技術的推廣。不但有利于實現釩鈦鐵礦的有效利用， 同時也可用于冶煉其它含鐵原料，并可向不具備實施傳統鋼鐵流程條件的地區輸出短流程 非高爐煉鐵技術，帶動該區域經濟的發展。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步描述。實施例1本發明提供的綜合冶煉釩鈦鐵礦的方法，經過下列步驟A、以 TFe 含量為 67. 14 %、SiO2 含量為 2. 29%, V2O5 含量為 0. 32%, TiO2 含量為 1.62%的釩鈦鐵精礦為原料，并配入質量比為33%的煤粉，以及質量比為13%的生石灰 粉，混勻裝罐后放置于臺車上，送入隧道窯中，按常規加熱升溫至1100 1150°C直接還原 出釩鈦海綿鐵，還原出的釩鈦海綿鐵質量成分為TFe:73. 44%, SiO2 6. 43%, C 4. 37%, V2O5 0. 27%, TiO2 4. 59%金屬化率為 93. 04% ；B、利用3噸電爐冶煉10噸A步驟的釩鈦海綿鐵，按分四次加料分步熔煉方式冶 煉，同時按釩鈦海綿鐵中的SiO2的質量含量計，加入造渣劑生石灰粉至爐渣堿度為CaO/ SiO2 = 0.8，其中，首次加入的爐料為總爐料量的1/4(2. 5噸)，按常規通電加熱、吹氧助熔 至爐內釩鈦海綿鐵熔化率達到80%以上時，二次加料，加入的爐料為總爐料量的1/4(2.5 噸)，按常規通電加熱、吹氧助熔至爐內釩鈦海綿鐵熔化率達到80%以上時，三次加料，加 入的爐料為總爐料量的1/4(2. 5噸)，按常規通電加熱、吹氧助熔至爐內釩鈦海綿鐵熔化率 達到80%以上時，將剩余1/4(2.5噸)的爐料加入爐中，繼續加熱、吹氧助熔至爐內釩鈦海 綿鐵全部熔化，從而分離出渣與鐵，以讓釩進入渣中；C、當熔池溫度彡1450°C時，按釩鈦海綿鐵質量的1.5%的量，將還原劑—— S彡0.4%質量比的焦炭粉150kg加入電爐中，使爐內形成還原氣氛，還原至渣中 FeO ( 0. 5%時，使渣中的釩還原出來進入鋼水中，而不易還原的Si、Al、Ti、Ca、Mg元素的 氧化物仍在渣中，出渣得品位為5. 84%的鈦渣；D、當熔池溫度> 1500°C時，按常規向電爐內吹氧，攪動熔池鋼液，并加入降溫用的 廢鋼，以控制熔池溫度為1540°C，吹氧熔煉至渣中V < 0. 05%時，停止吹氧，使鋼中釩氧化
5成V2O5進入渣中，出渣得品位為7. 37%的釩渣；E、在電爐中按常規加入造渣劑石灰至爐渣堿度Ca0/Si02為1. 8時，繼續加熱、吹 氧升溫至1630°C，完成造渣、脫P后，得合格的Q235粗鋼水，按常規還原精煉后出鋼，在爐內 留下1. 5噸鋼水，以利下一爐的正常冶煉；F、分別回收C步驟的高鈦渣、D步驟的高釩渣后，即按常規技術分別提取其中的鈦 和釩。實施例2本發明提供的綜合冶煉釩鈦鐵礦的方法，經過下列步驟A、以 TFe 含量為 60. 84 %、SiO2 含量為 2. 96 %、V2O5 含量為 0.85%、TiO2 含量為 5. 38%的釩鈦鐵精礦為原料，并配入質量比為35%的焦炭粉，以及質量比為14%的生石灰 粉，混勻裝罐后放置于臺車上，送入隧道窯中，按常規加熱升溫至1100 1150°C直接還原 出釩鈦海綿鐵，還原出的釩鈦海綿鐵質量成分為TFe :76. 88%, SiO2 5. 26%, C 0. 53%, V2O5 0. 93%, TiO2 6. 75%，金屬化率為 91. 43% ；B、利用3噸電爐冶煉10噸A步驟的釩鈦海綿鐵，按分三次加料分步熔煉方式冶 煉，同時按釩鈦海綿鐵中的SiO2的質量含量計，加入造渣劑石灰至CaCVSiO2 = 1. 3的質量 比，其中，首次加入的爐料為總爐料量的1/3，按常規通電加熱、吹氧助熔至爐內釩鈦海綿鐵 熔化率達到80%以上時，二次加料，加入的爐料為總爐料量的1/3，按常規通電加熱、吹氧 助熔至爐內釩鈦海綿鐵熔化率達到80%以上時，將剩余的爐料加入爐中，繼續加熱、吹氧助 熔至爐內釩鈦海綿鐵全部熔化，使釩鈦海綿鐵熔化而分離出渣與鐵，以讓釩進入渣中；C、當熔池溫度彡1450°C時，按釩鈦海綿鐵質量的的量，將還原劑—— S < 0.4%質量比的焦炭粉IOOkg加入電爐中，使爐內形成還原氣氛，還原至渣中 FeO ( 0. 5%時，使渣中的釩還原出來進入鋼水中，而不易還原的Si、Al、Ti、Ca、Mg元素的 氧化物仍在渣中，出渣得品位為22. 69%的鈦渣；D、當熔池溫度> 1500°C時，按常規向電爐內吹氧，攪動熔池鋼液，并加入降溫用的 廢鋼，以控制熔池溫度為1550°C，吹氧熔煉至渣中V < 0. 05%時，停止吹氧，使鋼中釩氧化 成V2O5進入渣中，出渣得品位為10. 21%的釩渣；E、在電爐中按常規加入造渣劑石灰至爐渣堿度Ca0/Si02為1. 8時，繼續加熱、吹 氧升溫至1660°C，完成造渣、脫P后，得合格的Q235粗鋼水，按常規還原精煉后出鋼，在爐內 留下3噸鋼水，以利下一爐的正常冶煉；F、分別回收C步驟的高鈦渣、D步驟的高釩渣后，即按常規技術分別提取其中的鈦 和釩。
權利要求
一種綜合冶煉釩鈦鐵礦的方法，其特征在于經過下列步驟A、將100％釩鈦鐵礦按常規直接還原法還原成釩鈦海棉鐵；B、將A步驟的釩鈦海綿鐵加入常規電爐中，按釩鈦海綿鐵中的SiO2的質量含量計，加入造渣劑至CaO/SiO2＝0.8～1.3的質量比，按常規加熱，使釩鈦海綿鐵熔化而分離出渣與鐵，以讓釩進入渣中；C、當熔池溫度≥1450℃時，按釩鈦海綿鐵質量的1～1.5％的量，將還原劑加入電爐中，使爐內形成還原氣氛，還原至渣中FeO≤0.5％時，使渣中的釩還原出來進入鋼水中，而不易還原的Si、Al、Ti、Ca、Mg元素的氧化物仍在渣中，出渣，得高鈦渣；D、當熔池溫度≥1500℃時，按常規向電爐內吹氧，攪動熔池鋼液，并控制熔池溫度為1500～1560℃，吹氧熔煉至鋼中V≤0.05％時，停止吹氧，使鋼中釩氧化成V2O5進入渣中，出渣，得高釩渣；E、在電爐中按常規加入造渣劑至爐渣堿度CaO/SiO2為1.8時，繼續加熱、吹氧升溫至1630～1660℃，完成造渣、脫P后，出鋼，在爐內留下總鋼水質量的15～30％的鋼水，以利下一爐的正常冶煉。
2.如權利要求1所述的綜合冶煉釩鈦鐵礦的方法，其特征在于所述還原劑優選 S ( 0. 4%質量比的焦炭或廢電極。
3.如權利要求1所述的綜合冶煉釩鈦鐵礦的方法，其特征在于所述B步驟的造渣劑優 選生石灰。
4.如權利要求1所述的綜合冶煉釩鈦鐵礦的方法，其特征在于所述B步驟的釩鈦海棉 鐵的熔化采用連續加料熔煉，或者分2-4次加料分步熔煉，其中分次加料分步熔煉是先向 電爐中加入總爐料量的1/2 1/4的爐料，按常規通電加熱、吹氧助熔至爐內釩鈦海棉鐵熔 化率達到80%以上時，再向電爐中加入總爐料量的1/2 1/4的爐料，繼續加熱、吹氧助熔 至爐內釩鈦海棉鐵熔化率達到80%以上，最后將剩余的爐料加入爐中，繼續加熱、吹氧助熔 至爐內釩鈦海棉鐵全部熔化。
全文摘要
本發明提供一種綜合冶煉釩鈦鐵礦的方法，即通過隧道窯直接還原法將100％釩鈦鐵礦直接還原成釩鈦海綿鐵，從根本上解決了現有高爐冶煉因不可能100％使用釩鈦鐵礦，而難于提高鐵水含釩量，最終無法提取寶貴資源-釩的問題；在電爐冶煉釩鈦海綿鐵時，先通過還原氣氛的控制，使渣中的V2O5還原進入鋼中，而不易還原的Si、Al、Ti、Ca、Mg等元素的氧化物則隨爐渣扒出，以獲得高鈦爐渣；再通過氧化吹煉，使鋼水中的釩氧化進入渣中，從而提高渣中的V2O5含量，為后序的爐渣提釩提供保障，極大提高了釩的回收率及回收經濟價值。又可生產出優質鋼水，供開發高附加值鋼種使用，使釩鈦鐵礦這一有用資源得到充分、有效、合理地利用。
文檔編號C21B13/00GK101906498SQ20101026194
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月25日 優先權日2010年8月25日
發明者衛修陽, 朱錫森, 李軼, 楊雪峰, 溫海濱, 章祝雄, 趙紅全 申請人:武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司