Способ получения ванадиевых сплавов

Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву р 652234 (22) Заявлено 200380 (21) 2896472/22-02 с присоединением заявки Йо -(23) Приоритет -Опубликовано 15.1181 Бюллетень К 9 42 51 зС 22 С 33/00 С 22 В 34/22 Государственный комнтет СССР по делам изобретеннй я открытий(088.8) Дата опубликования описания 15,1131(72) Авторы изобретен А.И. Манохин, А.Г. Зубарев, Г.С. Колганов, С.С. Волков, В.В. Казанский, Е.Н. Ивашина, Т.С. Шишханов, Н.М. Кольцов и В.А. Насекин 1) Заявитель Научно-производственное объединение Тул 4) СОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВАНАДИЕВЫХ СПЛАВОВ меи.)сматИзобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в производстве ванадиевыхсплавов, а также в цветной металлургии, например для получения ферроникеля.По основному авт. св, 9 652234 известен способ получения ванадиевых сплавов, включающий проплавление окисной ванадийсодержащей части шихты с восстановлением железа, На первой стадии окисный состав шихты расплавляют и полностью восстанавливают железо и ванадий. Полученный ванадиевыйсплав продувают в конвертере донным гаэокислородным дутьем до получения шлака с 35-55 УО и отделяют от него продутый металл, Богатый ванадиевый шлак на заключительной стадии плавки восстанавливают металлотермическим методом и получают ванадийсодержащий сплав (1).Недостатком данного способа является то, что при переработке некоторых видов окисных ванадийсодержащих материалов (например, железованадиевых концентратов Волковского месторождениясодержащих медь, шламов ТЭС, работающих на мазуте, и ющих в своем составе никель и т, на первой стадии процесса, преду ривающей полное восстановление окислов железа и ванадия, в восстановленный металл переходят такие примесикак медь, никель и т.п. При последующем окислении восстановленного ванадийсодержащего металла ванадий переходит в шлак, а медь, никель и т.п.примеси остаются в металле, При повышенном содержании указанных элементов, например никеля, при переработкешламов ТЭС металл, получаемый на второй стадии, представляет собой ферроникель. В отдельных случаях содержание никеля в нем составляет 20- 15 25. После отделения основной частиметалла от богатого ванадиевого шлака в шлаке остается 10 такого ферроникеля в виде фкорольковф Припоследующем восстановлении ванадие вого шлака .в .ванадиевый.сплав.(третьястадия).переходят и примеси указанных цветных металлов иэ корольков. По этой причине их содержаниев ванадиевом сплаве достигает 1-4,что недопустимо в отношении соблюдения требований .к составу ванадиевых сплавов. Качество ванадиевыхсплавов ухудшается. Например, стандаРт США (А 1 ТМ А 102-64) предусмат ривает выпуск феррованадия.с содер 881142жанием меди менее 0,15 Ъ, никеля менее 0,1 Ъ, молибдена менее 0,75. Имеются ограничения по содержанию меди и никеля в ванадиевых сплавах и в практике отечественных производств.Цель изобретения - повышение качества сплавов, снижение содержания в них примесей цветных металлов (никеля и меди) . Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения ванадиевых сплавов перед восстановлением до ванадия и железа окисную часть шихты расплавляют в присутствии передельного чугуна с отделением шлакового расплава от металла, а в качестве окисной части шихты используют шламы ТЭС, работающих на мазуте,В процессе совместного расплавления окисной части шихты и чугуна происходит восстановление никеля, ме ди т.п., которые переходят в металлический расплав. В то же время железо и ванадий не восстанавливаются и переходят в шлак. Чугун в процессе плавления является слабым восстановителем и в то же время металлической основой, куда переходят никель, медь и т.п. примеси. Вместо чугуна может использоваться также стальной лом, однако применение чугуна целесообразнее, поскольку плавление стального лома требует более высокой температуры и сопровождается восстановлением ванадия, т.е. его потерями. Для совместного расплавления окисной части шихты и чугуна могут использоваться различные агрегаты, например электропечь. Вследствие большой длительности проплавления окисных материалов в электропечи целесообразнее использовать конвер тер с донным топливно-кислородным дутьем. В этом случае окисную часть шихты можно загружать на готовых уже в расплав передельного чугуна при его кислородной продувке. До полнительно присаживают в конвертер и чушковый чугун. При использовании в качестве окисной части шихты шламов ТЭС работающих на мазуте, металлический расплав, образующийся у) после совместного проплавления чугуна и шлама, представляет собой ферроникель. Часть его в виде корольков также переходит на последующую стадию переработки, однако его содержание в готовом сплаве снижается в 10-20 раз, т.е. обеспечивается требуемое качество сплава. Вместе с тем предлагаемый способ обеспечивает получение наряду с ванадиевыми сплавами другого ценного бО сплава - ферроникеля. Поэтому предлагаемый способ целесообразнее в том случае, когда в качестве окисной части шихты используют шламы ТЭС, работающих на мазуте. 65 П р и м е р 1В электропечи последовательно проводят 4 плавки по совместному расплавлению шлама ТЭС и передельного чугуна. Шлам представлял собой смесь 60 магнитной(стальная дробь) и40 немагнитной (собственно шлам составляющих. Собственно шлам содержит в виде окислов 43,4 железа, 19,8 ванадия и 4,8 никеля, а также силикаты, 3,8 серы и 0,07 фосфора. На плавку загружают 2,6 т шлама (немагнитная и магнитная составляющие), 0,6 т чугуна и 100 кг извести. После расплавления и нагрева до 1550 С полученные шлак и металлосливают в разливочный ковш и затем посредством стопорного устройства отделяют металл от шлака. Металл отливают в изложницы, а шлак последовательно заливают в 10-тонный конвертер с донными фурмами. За плавку в электропечи получают в среднем 1 т металла (4,0 И 3., 0,12 С, 0,08 Я 1, 0,5 Б, 0,1 Ъ Р, остальное железо) и 2,1 и шлака (15,25 У,10, 7,10 СаО, 12,0 Я 10 р , 8,5 МсО, 33,1 Ге(,рщ.1,2 СО 3) . В шлаке 7корольковс 5 никеля, Шлак в количестве 8,5 т расплавляют в конвертере с помощью донных фурм при подаче кислорода 20 м /мин, 8,5 м /мин природного га 3 эза. После расплавления при 1350 С в конвертер тремя порциями загружают 1900 кг 75 Ъ-ного ферросилиция и 100 кг алюминия и ведут продувку азотом (15 м /мин и природным газом 4,5 м /мин) . Продолжительность пер 3вого восстановительного периода составляет 15 мин. После этого металл (18 с 7 Ч 09231 г 0410 Ср 0,7 31) 4,0 т сливают в ковш, а шлак (УО0,53) в шлаковню. Затем металл переливают в конвертер. В результате окислительной продувки (кислород 20 м /мин, природный газ 3,5 м /мин) в качестве охладителя в конвертер дополнительно дают 500 кг железорудных окатышей в течение 12 мин получают около 3 т шлака (У 10 37,5, Ре 8,. 23,4, ЫО 110,7, СаО 2,7). Продутый металл содержит 0,78 ванадия и 0,42 никеля. Посредством перелива отделяют металл от шлака и шлак снова заливают в конвертер, дополнительно загружают 2 т извести, подогревают гаэокислород" ным факелом до 1380 С и переходят к восстановлению при перемешивании нейтрально-газовым дутьем. Загрузку восстановителей (1000 кг ферросилиция и 200 кг алюминия) и нейтрально-газовую продувку ведут 10 мин. В результате восстановления .получают 1,6 т ванадийсодержащего сплава (32 Ч, 12,1 81, 1,4 Мп 0,08 И 1). Содержание У 10 в восстановленном шлаке 0,56.П р и м е р 2. В конвертер заливают 2 тжидкого передвльного чугу881142 Формула изобретения Составитель Г. МельниковаТехред М.голинка Корректор В. Синицкая Редактор Н. Минко Тираж 684 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 9875/43 филиал ППП Патент 11, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 на при 1360. При подаче в течение 3 мин через донные фурмы кислорода (20 м /мин/ и природного газа 3,5 м/мин) в конвертер порциями по 300-350 кг загружают 1 т шлама ТЭС (У 10 20,5, Ре23,3, И 1 10,85 810 1 1,8), После продувки в конвертер для охлаждения присаждают еще 0,8 т чугуна. Указанные операции повторяют 5 раз и таким образом нроплавляют 5 т шлама ТЭС и 1,5 т чушкового чугуна. По окончании продувки металл сливают в ковш и затем отливают в слитки обвщм весом 3,1 т. Металл содержит, : И 1 16,9, С Ор 5 бр Р 0,011, 8 0,23, Ч 0,12, т.е. представляет собой черновой ферроникель, Шлак 15 (15 фбф У 105 402 ГеоГщ 8 ю 7 8101 2,8 СаО, 3,8 МдО) оставляют в конвертере, а затем последовательно проводят восстановление с отделением восстановленного шлака, окисление по лученного металла с оставлением богатого ванадием шлака в конвертере.и, наконец, восстановление этого шлака. На первой стадии восстановления израсходуют 1600 кг ферросилиция и 100 кг .алюминия. На второй стадии восстановления - 900 кг ферросилиция и 200 кг алюминия. Получено 1,4 т ванадийсодержащего сплава (29,4 У, 15,7 Бз., 0,5 Б 1).Приведенные примеры показывают, что при переработке предлагаемым способом таких окисных ваиадийсодержащих материалов как шламы ТЭС, получают ванадиевые сплавы с содержанием никеля в пределах 0,08-0,4, несмотря на его высокое содержание в исходном сырье. Содержание никеля вконечном сплаве составляет 1-4, Таким образом, предлагаемый способ дает возможность значительно снизитьсодержание примесей в ванадиевомсплаве, т.е. повысить.его качество,что позволяет его использовать привыплавке высококачественных ванадийсодержащих сталей. Согласно предлагаемому способу .при переработке шпамов ТЭС, работающих на мазуте, наряду с ванадиевыми сплавами полученадополнительная продукция в виде дефицитного ферроникеля. 1, Способ получения ванадиевых сплавов по .авт. св. М 652234, о тл и .ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сплавов, перед восстановлением до ванадия и железа окисную часть шихты расплавляют в присутствии передельного чугуна с отделением шлакового расплава от металла.2. Способ по п, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в качестве окисной части шихты используют шла" мы ТЭС, работающих на мазуте.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 9 652234, кл. С 22 С 33/00, 1976.