Флюс для деванадации чугуна

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам твердых окислителей и флюсов, используемых для обработки ванадийсодержащих чугунов с извлечением из них ванадия в товарный шлак. Цель изобретения - повышение качества ванадиевого шлака и углеродистого полупродукта. Флюс для деванадации чугуна содержит, мас.%: диоксид кремния 2,4 - 20,8, оксид кальция 10,8 - 22,4, карбонат кальция 9,2 - 21,2 и оксиды железа остальное. Флюс обладает повышенной сорбционной способностью по отношению к ванадию. Извлечение ванадия из чугуна в шлак составляет 85,2%. Получаемый ванадневый шлак имеет пониженное количество металлических включений и стабилизированный размер зерна ванадиевого шпинслида до 30 - 60 мкм правильной геометрической формы во всем диапазоне размеров. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам твердых окислителей и флюсов, используемых для обработки ванадийсодержаших чугунов с извлечением из них ванадия в товарный шлак. Цель изобретения - повышение качества ванадиевого шлака и углеродистого полупродукта. Предлагаемый флюс для деванадации чугуна содержит диоксид кремния, оксид кальция, оксиды железа и карбонат кальция при следующем соотношении компонентов, мас. % : Диоксид кремния 2,4-20,8 Оксид кальция 10,8-22,4 Карбонат кальция 9,2-21,2 Оксиды железа Остальное Роль введенных во флюс в указанном соотношении оксидов кремния и кальция также, как и в известном флюсе, сводится к тому, что при температуре обработки они совместно с оксидами железа образуют жидкую фазу (силикатную составляющую), в которой непрерывно в течение всего периода обработки происходит растворение частиц ванадиевого шпинелида, образующего от окисления ванадия из металла, и последующая их коллесценция с формированием кристаллов шпинелида правильной геометрической формы. При этом, если пределы содержания диоксида кремния (2,4-20,8 мас.%) остаются практически на том же уровне, что и в известном флюсе (2-20 мас.%), то интервал концентраций оксидов кальция (10,8-22,4 мас. % ) выше, чем в известном флюсе (0,2-10 мас. % ). Это вызвано тем, что в предлагаемом флюсе оксид кальция участвует не только в формировании силикатной составляющей шлака, но и качественно меняет микроструктурный и гранулометрический состав ванадиевого шлака. При этом интервал размеров зерен правильной геометрической формы ванадиевого шпинелида уменьшается и стабилизируется, а покрывающая его силикатная оболочка, которая при применении известного флюса полностью закрывает реакционную поверхность шпинелевого зерна и, следовательно, уменьшает возможности его окисления при следующей переработке ванадиевого шлака в пятиокись ванадия, в рассматриваемом случае меньше смачивает зерно шпинелида, открывая его реакционную поверхность и делая полученный с использованием предлагаемого флюса ванадиевый шлак более технологичным сырьем для производства технической пятиокиси ванадия. Дополнительное введение во флюс карбоната кальция способствует не только улучшению качества получаемого ванадиевого шлака, но и, что особенно важно, повышает окислительно-сорбционную способность флюса по отношению к ванадию в металле и расширяет температурный интервал сохранения необходимого уровня сорбции флюса по отношению к этому элементу. Суть происходящих при этом процессов такова, что (как показывает рентгеноструктурный и минералогический анализ проб шлака, отобранных в ходе и конце деванадации) по мере роста ванадиевого шпинелида трехвалентные окислы ванадия, хрома и железа, находящиеся во внешней поверхности зерна, изоморфно замещаются трудновосстановимыми окислами титана, что существенно уменьшает склонность окислов ванадия к обратному переходу в металл и позволяет значительно повысить стабильность результатов деванадации в условиях более высоких температур по сравнению с теми, которые характерны для деванадации с применением известного флюса. Так называемый титановый путь достройки ванадиевого шпинелида, однако, достигается при определенном содержании окислов и карбоната кальция. При значениях этих компонентов меньше или больше предлагаемых достройка ванадиевого шпинелида обеспечивается при совместном выделении в поверхность зерна всех трехвалентных окислов (ванадия, хрома, железа и титана). В этом случае не удается увеличить температурный интервал деванадации. В состав предлагаемого флюса могут входить следующие оксиды, мас.%: MgCO₃ 1-6, MgO 1-6, P₂O₅ 0,2-1,5 и R₂O 0,1-2, которые являются примесями и могут попадать в состав флюса с материалами, при помощи которых вводятся основные ингредиенты. Указанные компоненты в этом количестве не оказывают отрицательного влияния на достижение поставленной цели и не влияют существенно на сорбционную способность флюса, изменение ее с температурой и качество ванадиевого шлака. Предлагаемый флюс для обработки ванадийсодержащего чугуна может быть образован механическим смешением известных железорудных (окалина, агломерат, концентраты) и флюсующих (известь, известняк, доломит) материалов, взятых в расчетном количестве. В частном случае использовали механическую смесь окалины, извести и известняка. П р и м е р. Ванадийсодержащий чугун состава мас.%: С 4,24, Si 0,18, V 0,44, Ti 0,24, Mn 0,22, P 0,05, S 0,025 заливали в количестве 162 т в конвертер. Температура чугуна в конвертере составляла 1280^оС. Затем на поверхность чугуна присаживали 8,2 т флюса, содержащего, мас.%: диоксид кремния 10,2, оксид кальция 16,2, карбонат кальция 17,4 и оксиды железа 56,2. Флюс содержал примесей (сверх 100%) следующее количество, мас.%: оксид магния 2,1, карбонат магния 1,4, оксиды фосфора 0,4 и оксиды NaK 1,4. Затем через 0,4 мин после подачи флюса на его поверхность сверху вводили кислород с интенсивностью 280 м³/мин. После 7,2 мин такой совместной обработки температура обработанного металла-полупродукта поднялись до 1440^оС, содержание в нем углерода снизилось до 2,6%, а ванадия - до 0,015%. Полученный в результате рафинирования ванадиевого чугуна шлак содержал, мас. % : пентаоксид ванадия 20,4, диоксид кремния 16,2, оксид марганца 8,6, оксид титана 7,6, оксид кальция 8,2, метвключения 5,0, оксиды железа остальное. Преимущественный размер зерен ванадиевого шпинелида составлял 30-60 мк. Все зерна имели правильную геометрическую форму. Извлечение ванадия из чугуна в шлак составило 85,2%. Концентрация TiO₂ в центре шпинелидного зерна составляла 3,5%, на периферии в 6,3 раза больше, достигнув 22%. В других опытах экспериментировали с чугуном того же состава, но с другими составами флюса. Для сравнения были проведены также опытные плавки с применением известных флюсов. Результаты проведенных опытов приведены в таблице 1. Как следует из данных, приведенных в таблице, предлагаемый флюс обладает повышенной сорбционной способностью по сравнению с известными и повышает полноту извлечения ванадия в более высоком температурном интервале. В то же время его применение улучшает качество шлака, снижая количество металловключений, и способствует стабилизации формы и размера зерна ванадиевого шпинелида до 30-60 мкм при формировании их правильной геометрической формы во всем диапазоне размеров. Флюс при более высоких температурах позволяет снизить содержание углерода в полупродукте, что в свою очередь увеличивает выход жидкой стали.

Формула изобретения

ФЛЮС ДЛЯ ДЕВАНАДАЦИИ ЧУГУНА, включающий диоксид кремния, оксид кальция и оксиды железа, отличающийся тем, что, с целью повышения качества ванадиевого шлака и углеродистого полупродукта, он дополнительно содержит карбонат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: Диоксид кремния 2,4 - 20,8 Оксид кальция 10,8 - 22,4 Карбонат кальция 9,2 - 21,2 Оксиды железа Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 11-2002

Извещение опубликовано: 20.04.2002        

---