Шлакометаллический материал для химического и пирометаллургического получения ванадийсодержащих продуктов

ШЛАКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО И ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ВАНАДИЙСОДЕЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ, содержащий окислы железа, кремния, ванадия, марганца, кальция и гранулы металлического железа с растворенным в них углеродом, отличающийся тем, что, с целью улучшения разделения шлаковой и металлической составляющих материала и повышения извлечения ванадия в готовую продукцию, он дополнительно содержит окислы хрома в титане при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Окислы кремния 10 - 24,0
Окислы ванадия 14 - 28,0
Окислы марганца 8 - 18,0
Окислы титана 6 - 18,0
Окислы хрома 1 - 12,0
Окислы кальция 0,3 -5,0
Углерод 0,3 - 0,7
Гранулы металлического железа 8 - 24,0
Окислы железа Остальное

Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке составов шлакометаллических материалов для химического и пирометаллургического получения ванадийсодержащих продуктов.
Цель изобретения - улучшение разделения шлаковой и металлической составляющих материала и повышение извлечения ванадия в готовую продукцию.
Выбор граничных пределов компонентов, входящих в состав предложенного шлакометаллического материала, обусловлен следующим образом.
Входящие в состав материала гранулы металлического железа с растворенными в нем элементами в указанном количестве (8-24%), способствуют не только повышению выхода шлаковой составляющей при ее отделении, но и в то же время способствуют стабильности ее измельчения (например, при дроблении) или ускорению его растворения в жидких расплавах (при использовании его в качестве легирующего металла-реагента). В конечном итоге перечисленные эффекты приводят к повышению извлечения ванадия, чего не достигается при концентрации гранул меньше 8 и больше 24%.
Входящие в состав шлаковой, металлический и переходной зоны компоненты в основном выполняют те же функции, что и в известных материалах аналогичного назначения и их концентрация оптимизирована для получения максимального извлечения ванадия.
Концентрация окислов кремния должна находиться в пределах 10-24%, так как при более высоком содержании кремния в шлаковой составляющей при производстве, например, пятиокиси ванадия увеличивается расход щелочной добавки и снижается производительность, а при меньшей - нарушается целесообразное соотношение минеральных составляющих, что снижает извлечение ванадия.
При содержании окислов ванадия в материале ниже 14% снижается производительность процесса получения товарного ванадийсодержащего продукта, а выше 28% - увеличивается концентрация ванадия в конечном продукте. В совокупности оба недостатка снижают извлечение ванадия.
Влияние дополнительно введенных окислов титана и хрома в предлагаемом интервале концентрации (6-18 и 1-12% соответственно) сводится к химической и механической стабилизации комплексного шпинелида, образующегося при кристаллизации шлаковой составляющей, что также способствует при последующем использовании материала повышению извлечения ванадия. В этом же направлении действуют и окислы марганца (8-10%), входящие в состав шлаковой составляющей.
Концентрация CaO (5%) ограничивается из условий интенсивного образования при этом концентрации нерастворимых осадков CaSO₄, резко снижающих извлечение ванадия при производстве технической пятиокиси ванадия, а снижение менее 0,3% нежелательно, так как резко снижает количество сырья для получения материала. Входящие в состав гранул металлического железа растворенные в нем примеси - кремний, ванадий, марганец (по 0,01-0,1% каждого) каждой и в совокупности способствуют формированию целесообразного строения и химического состава переходной зоны. Химический состав переходной зоны, содержащей, мас.%: окислы кремния 10-28; окислы ванадия 2-4; окислы титана 1-3; углерод 0,3-2,1; окислы железа - остальное, характеризует композицию промежуточного слоя, находящегося в поверхностном слое металла, сравнительно хрупкого и, следовательно, заметно улучшающего разделение шлаковой и металлической составляющих.
В его состав, выявленный химическим и рентгеноструктурным методами, в отличие от т.н. "трудноотделимого", располагающегося не на поверхности металла, а в поверхностном слое шлаковой составляющей, содержит большое количество углерода, меньше - ванадия и титана, причем окислы ванадия и титана представлены RO-фазой, растворенной в силикатах железа. Стеклообразное состояние переходной зоны, по-видимому, и является основной причиной достаточно полного (без потерь ванадия) отделения шлаковой составляющей от металлических гранул при подготовке шлакометаллического материала к использованию.
Шлакометаллический материал получают при рафинировании ванадиевого чугуна от ванадия кислородом или воздухом при использовании в качестве охлаждающе-окислительной добавки для полноты рафинирования металлизированных охладителей: металлоотсев ванадиевого шлака, металлизированные окатыши, гранулированный металл. Химические составы известного и предложенного составов шлакометаллических металлов и технологические показатели при их использовании представлены в таблице. Как следует (таблица) дополнительный ввод в состав предложенного шлакометаллического материала окислов титана и хрома обеспечивает по сравнению с известным улучшение разделения шлаковой и металлической составляющих и повышение извлечения ванадия в готовую продукцию.