Способ получения ванадиевых сплавов в дуговой электропечи с магнезитовой футеровкой

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам производства ферросплавов и лигатур с ванадием в дуговых печах с магнезитовой футеровкой. Целью изобретения является снижение расхода пятиокиси ванадия, повышение стойкости футеровки печи, утилизация отходов производства ванадиевого сырья. Предложено первый период плавки проводить в две стадии: на первой загружать и проплавлять окускованную офлюсованную смесь из пыли и шлама химико-металлургической переработки конверторного ванадиевого шлака, известково-магнезиальной и железорудной добавок при массовом содержании компонентов соответственно 25 - 50, 45 - 60 и 5 - 15%, оборотный шлак и ферросилиций, причем загрузку и проплавление этих шихтовых материалов производить дискретно до наплавления необходимого количества ванадийсодержащего полупродукта с промежуточным сливом отвального шлака после проплавления каждой очередной порции шихтовых материалов, а на второй стадии первого периода плавки загружать и проплавлять смесь из пятиокиси ванадия, ферросилиция и извести. За счет использования ванадийсодержащих пылей и шламов, улучшения физико-химических свойств получаемых свойств оксидных расплавов удельный расход пятиокиси ванадия снижен в среднем на 20 кг, а магнезиальных огнеупоров - на 40 кг. 2 табл.

1574666

25 ботки конвертерного ванадиевого шлака, известково-магнезиальной и железорудной добавок при массовом содержа-. нии компонентов в смеси соответствен- но 25-50, 45-60 и 5-15Х.

Использование такого шихтового материала .обусловлено следующими технологическими предпосылками ь достигаемыми при этом положительными результатами, Пыли и шламы химико-металлургической переработки конвертерного ванадиевого шлака являются отходами, получаемыми в результате окислительного обжига, кислотного растворения шлаков и последующего разделения компонентов, Отвальные шламы содержат, мас. .:

V О 1,5-2,6; SiO 18,0-20,6; СаО

0,15-0,50; NgO 0,3-0,6; А1 0э 1,72,0; NnO 7,0-8,5; CrzOq 6,0-7,5;

Содержание оксидов ценных металлов в шламе (железа, ванадия, марганца, хрома и титана) достигает

78 ., в том числе железа и ванадия более 50Х.

Окускованная офлюсованная смесь является частью шихты, исПользуемой на первой стадии первого периода плавки для получения ванадийсодержащего, полупродукта. Такой полупродукт позволяет. уменьшить расход технической пятиокиси ванадия на последующей второй стадии первого периода плавки и на плавку в целом.

Ввод в состав смеси известковомагнезиальной добавки обусловлен повышенным содержанием кремнезема (18,0-20,6 ) и пониженным содержанием оксидов кальция и магния соответственно О, 15-0,50 и 0,3-0,6Х в отходах ванадиевого производства.

Оксид кальция вводят в состав смеси из расчета ошлакования оксида кремния как содержащегося в самих шихтовых материалах, проплавляемых на первой стадии первого периода плавки, так и образующегося на этой 50 стадии плавки в результате восстановления оксидов железа, марганца, хрома, титана и ванадия с получением шлака основностью 1,5-2,3, характерного для конца первого восстановитель-55 ного периода плавки, проводимой по известной технологии.

Оксид магния вводят в состав смеси в количестве, обеспечивающем получение сливного отвального шлака, содержащего 4-7 MgO Такое содержание магнезии также характерно для конца первого восстановительного периода плавки, проводимой по обычной технологии.

Присутствие оксида магния в смеси уменьшает переход магнезии из футеровки в шлак, т.е. повышает ее стойкость, При содержании в смеси пыли и шлама менее 25Х концентрация пятиокиси ванадия в ней не превышает 0,5Х. При прочих равных условиях это или приводит к получению полупродукта с низким содержанием ванадия,или требует большого расхода смеси. И первое, и второе нецелесообразно как с экономической, так и с технологической точек зрения.

При содержании в смеси пыли и шлама более 50Х доля железорудной добавки в смеси составляет менее 5, что затрудняет спекание смеси и не обеспечивает достаточной прочности агломерата.

При содержании известково-магнезиальной добавки в смеси менее 45Х основность отвального сливного шлака меньше 1,5, а содержание магнезии меньше 4 . Это затрудняет восстановление V О из шлака в полупродукт, в результате чего содержание V О в сливном отвальном шлаке превышает

0,3Х. Кроме того, начинается процесс интенсивного перехода магнезии из футеровки печи в шлак.

При содержании известково-магнезиальной добавки в смеси более 60 формируется сливной шлак с основностью более 2,3. Такой шлак для поддержания его необходимой жидкотекучести требует повышенного расхода электроэнергии. Кроме этого, увеличивается количество шлака в печи, что связано с дополнительными потерями пятиокиси ванадия и снижением производительности печи.

При содержании железорудной добавки в смеси менее 5 не обеспечивается получение достаточно прочного агломерата.

При содержании железорудной добавки в смеси более 25 концентрация

V в ней не превышает 0,5, что экономически и технологически нецелесообразно.

Пределы содержания компонентов окускованной офлюссваннсй смеси определены экспериментально и являются

5 15 оптимальными, обеспечивающими наиболее .высокие технико-экономические показатели процесса получения ванадиевых сплавов по предлагаемому способу

Поскольку пыли и шламы химико-металлургической переработки конвертерного ванадиевого шлака содержат поверхностно-активные вещества, мелкодисперсные шламы легко подвергаются окомкованию как в чистом виде, так и в смеси с флюсующими и железорудными добавками. Поэтому по техническим возможностям производства офлюсованная смесь может быть приготовлена методом предварительного окомкования компонентов смеси в заданных соотношениях известными способами, в окомковательных барабанах, тарельчатых грануляторах, бегунах и других смешивающих окомковательных устройствах.

П р.и м е р. Выплавку феррованадия производили в дуговой электропечи ДС-6Н1 с магнезитовой футеровкой, мощность трансформатора 4000 кВА. В качестве оксидной железосодержащей части шихты испольэовали предваритель но окускованную .методом агломерации офлюсонанную смесь из пыли и шлама химико-металлургической переработки конвертерного ванадиевого шлака, известково-магнезиальной и железорудной добавок, содержащую, 7: Fe <

15-25; Ч О 0,5-1,5; СаО i5-.55; SiO

6-12; NgO 5-8; МпО 2-4; Ст Оз 2-4;

TiOz 3-5; А1 0э Оэ8 1 э5 °

Первый период плавки вели в две стадии. На первой стадии в печь загружали v проплавляли за три приема

7200 кг окускованной офлюсованной смеси, 1800 кг оборотного шлака и

1500 кг 752-ного ферросилиция. После ввода и проплавления каждой очередной порции шихтовых материалов, соответственно 2400, 600 и 500 кг, производили промежуточный слив отвального шлака.

После завершения первой стадии первого периода плавки получили около 3000 кг полупродукта, содержащего, 7.: С 0,1; Si 18; V8; Мп 6;

Cr 5; Ti 3, железо остальное.

Сливной отвальный шлак содержал

Ч 0 0,251; СаО 56; SiOz28> MgO 6.

На жидкий ванадийсодержащий полупродукт загружали смесь из пятиокиси. ванадия, извести и ферросилиция в количествах и соотношениях, обеспечивающих получение после завершения второй стадии первого периода плавкь.

74666

35 конвертерного ванадиевого шлака; расход магнезитовых огнеупоров в среднем на 40 кг/т, феррованадия за счет ввода в состав смеси известково-магнезиальной добавки.

Кроме этого, ликвидация шламовых ванадийсодержащих полей в результате использования шламов в технологическом процессе обеспечивает улучшение экологических условий окружающей среды е

Формула изобретения

Способ получения ванадиевых сплавов в дуговой электропечи с магнезитовой футеровкой, включающий загруз50 ку и расплавление окисной железосодержащей части шихты, оборотного шлака, пятиокиси ванадия, ферросилиция и извести с последующим сливом отвального шлака первого периода плавки, проведение второго восстановительного и третьего рафинировочного периодов плавки, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью сни55 сплава, содержащего, 7: У 25-35;

Si 15-25; С 0,3-0,5 и сливного отвального шлака приведенного выше состава.

После этого проводили второй восстановительный и третий рафинировачный периоды плавки, не отличающиеся от технологии известного способа.

Во втором восстановительном периоде в печь вводили смесь пятиокиси ванадия, извести и 75Х-ного ферросилиция в количествах и соотношениях, обеспечивающих получение сплава, содержащего, Ж: V 37-40; Si 9-12;

С 0,4-0,6.

В третьем рафинировочном периоде плавки в печь вводили смесь пятиокиси ванадия и извести, обеспечивая полу20 чение сплава, содержащего, 7: Ч 40.50; Si 0,7-2,0, и рафинировочного шлака, содержащего 15-20 7 V 0 .

Расход шихтовых материалов и состав и распределение их по периодам плавки дан в табл.1.

Основные технико-экономические показатели процесса получения феррованадия по предлагаемому способу приведены в табл.2.

Использование предлагаемого способа позволяет снизить расход пятиокиси ванадия в среднем на 20 кг/т феррованадия за счет ввода в состав смеси нанадийсодержащих пылей и шламов химико-металлургической переработки

1574666 жения расхода пятиокиси ванадия, повышения стойкости футеровки печи, утилизации отходов производства ванадиевого сырья, первый период плавки проводят s две стадии: на первой

5 стадии загружают и проплавляют окускованную офлюсованную смесь из пыли и шлама химико-металлургической переработки конвертерного ванадиевого 10 шлака, известково-магнезиальной ижелезорудной добавок при массовом 1 одержании компонентов соответственно

Таблица!

Расход шиитов>п> материалов (в кг) на выплавку 1 т феррованадия (50 52Х ванадия) и химический состав ванадиевых сплавов по периодам плавки по иэвестиому и предлагаемому способаы получения ваяадиевых сплавов вестный способ

Предлагаемый способ

Компонент

Периодм и стадии планки риоды плавки

- T

1 . Итого эа плавку

Итого ва плавку

II ста- Итого

1 ста дня эа период

400

400

300

180

100

180

710

360

1005 — 420

630 500 190

690

300

450

40

15 20

40

35.

660 660

2320 650

650

1000

660 !

300

350

300

310

1010

2400

2400

2400

0,1 . 0,3

8,0 29,0

18,0 16,0

5,0 4>7

0,4

51,0

2,0

4,1

0,4

39,0

10,0

4,5

0,5

51,0

2,0

2,0

0,5

40,0

10,0

1>9

0,3

28,0

20,0

1>8

Таблица 2

Состав

Технико-экономические показатели

Содержание компонентов в окуско> ванной офлюсованной смеси, мас.X плавки

Пыль и шпам

Железорудная добанка ча, В спинном шлаке нижение X CaO

Снижение расхода ч,о,, кг/т

Известково" магнезиаль ная добавка расхода огнеупоров, кг/т

2 810 ванадиевого производстна

27

1О

23

52

48

37,5

42

62

52,5

12,3

27,5

13,2

26,5

15,3

20,О

46

26

53

26 го

54

2

4

6

1,85 °

1,5

2,3

1,5

1,4

2,4

1,9

О> 26

0,24

0,го

0,38

О>23

0,25,П р и м е ч а н и е. Состав 2 не обеспечивает достаточной механической прочности агломерата; состан 6 снижает производительность печи н среднем на 5Х, состав 1 не обеспечивает достаточно высокой экономии пятиокиси ванадия, состав 5 не обеспечивает достаточно высокой экономии огнеупорон и приводит к понышенмнм потерял> наняпмя.

Железорудный агломерат

Нагнеэитсодеркаш>>е отходы

Техническая Пятиокнсэ ванадия

ЧэОэ 92Х

751-ный ферросилиций

Алшмнннй вторичный для доводки шлака

Оборотный шлак (v Оэ 18X)

Невеста

Трехкомпонентный фгпос Ь 0„12X)

Химсбстав сплава, X

С

Ч

25-50, 45-60 и 5-15Х оборотный шлак и ферросилиций, причем загрузку и. проплавление этих шихтовых материалов производят дискретно до наплавления необходимого количества ванадийсодержащего полупродукта с промежуточным сливом отвального шлака после проплавления каждой очередной горции шихтовых материалов, а на второй стадии первого периода плавки загружают и проплавляют смесь из пятиокиси ванадия, ферросилиция и извести.