Ванадийсодержащий шлак

.Я 2 1)5 С 22 С 35/00 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАТЕНТУ юл, %31 ильский В.И,Лени ев, Э,В.К в, МАТ шевич, В металлургическииариночкин, В,С,Ляпетьяков, В,А.СтарЯ.Литовский гильский металлургический В.И.Ленинадиевый для производства лииевых сплавов. Технические -102-98-85.тво ванадиевого шлака и старах. Техническая инструкция, 6-89.СОДЕРЖАЩИЙ ШЛАК Изобретение относ конкретно к пирометалл ботке ванадийсодержа нимо к составам ва шлаков, наиболее приго ства легированных ван тур и ванадиевых сплав тся к м ургичес щего сы адийсо дных дл дием с еталлургии, ой перераья. Приме- держащихпроизводалей, лига,3 60 Целью изобретения являе ванадиевого шлака с пониже ностью(Геотэс менее 25,0%) и плавления менее 1100 С при нем высокой концентрации тся получение нной окислентемпературой сохранении в оксидов вананача. в разо, что ы пе(21) 5014919/О(54) ВАНАДИЙ Поставленная цель достигается тем что при деванадации чугуна в конверте присаживают доломит и плавиковый шпа(57) Изобретение может быть использовано в области металлургии при переработке ванэдийсодержащего сырья. Сущность: ванадиевый шлак для производства ванадийсодержащих продуктов, включающий оксиды ванадия, железа, кальция, магния, кремния, титана, марганца, хрома, алюминия, фосфора, серы, дополнительно содержит фторид кальция при следующем соотношении ингредиентов, мас,%; пентаоксид ванадия 14 - 24, оксиды железа 20 - 30, оксид кальция 6 - 14, оксид магния 3-8, диоксид кремния 12 - 17, диоксид титана 5 - 8, оксид марга н ца 7-10, оксиды хрома, алюминия, фосфора и серы (в сумме) - 2 - 5, фторид кальция - 1,5, при отношении в шлаке содержания оксидов: Ч 205/Ре 0 к -0,5 - 1.0, (СаО + МдО)/3102 = 1,0 - 1,5. 2 табл. в определенном соотноше онентов,Сущность изобретения заключается в изменении состава как силикатной так и шпинелидной фаз шлака, путем замещения ионов железа ионами кальция в силикатах и ионами магния в шпинелидах.Положительное воздействие вводимого в шлак доломита и плавикового шпата сказывается не только на уменьшении окисленности ванадиевых шлаков, но и приводит к резкому снижению температуры начала плавления таких шлаков.Произведены замеры температур ла плавления проб ванадиевых шлако личного химического состава. Известн шлаки как многокомпонентные системреходят из твердого в расплавленное состояние в определенном температурном интервале, т.е, не имеют конкретной температуры плавления, Для определения температур начала плавления шлака каждого состава производили не менее трех замеров и рассчитывали среднее значение с точностью до 5 С (табл.1),Обработка экспериментальных данных методом множественного корреляционного и регрессионного анализов позволила количественно оценить зависимость температуры начала плавления от содержания компонентов ванадиевого шлака,Уравнение множественной регрессии зависимости температуры начала плавления от концентрации компонентов ванадиевого шлака имеет вид:Тпл. = 1633,74 - 25,91 СаЕ 2 - 16.79 СаО -- 11,80 Я 02 - 8,69 Ч 20 в+ 6,19 МдО+ +2,69 Т 02 - 2,21 МпО - 2,01 Реоцс,при следующих значениях корреляционных коэффициентов Пирсона (В) и коэффициентов частных корреляций (Вч):В = - 0,87 СаЕ 2 - 0,88 СаО+ 0,14 Я 02 -- 0,37 Ч 205 - 0,78 Мд О + 0,65 Т 02 ++ 0,10 МпО+ 0,75 Реос,Вч = - 0,47 СаГ 2 - 0,41 СаО - 0,39 302 -- 0,33 Ч 205+ 0,10 МдО+ 0,05 Т 02 - 0,04 МпО -- 0,08 Гемс,Из приведенных данных видно, что наибольшее влияние на снижение температуры начала плавления ванадиевых шлаков оказывает увеличение концентраций фтора в соединениях и оксида кальция, Остальные компоненты играют сопутствующую роль, т.к. имеют низкие значения корреляционных коэффициентов.Полученные данные хорошо корреспондируют с минералогическим составом и особенностями межфазного распределения элементов в ванадиевых шлаках различного состава.Компонентами повышающими коэффициент активности оксидов железа в ванадиевых шлаках могут быть оксиды щелочных и щелочноэемельных металлов К 20, йа 20, СаО и М 90.При увеличении концентрации оксида кальция более 8-10;4 в силикатной связке появляются ферриты кальция и происходит интенсивное разрушение шпинелидных ванадийсодержащих кристаллов с переходом(0,010 - 0,030) и низкие значения коэффициента извлечения ванадия в пределах от 17 до 48(табл.2).Использование ванадиевых шлаков, выплавленных с добавками доломита и плавикового шпата, для прямого легирования стали ванадием позволяет стабилизировать содержание ванадия в готовом металле на уровне 0,030 - 0,049 и увеличить коэффициент извлечения ванадия с 17-48 ф до 68 - 82,На основании результатов, полученных и ри использовании ванадиевых шлаков раз-. личного состава дляпрямого легирования стали ванадием, определении температур ванадия в новую фазу по своим кристаллографическим характеристикам близкую кперовскиту.Из отмеченных оксидов металлов толь 5 ко МдО может растворяться в заметных количествах в шпинелидных кристаллах идаже образовывать чистую магнезиальнованадиевую шпинель МдЧ 204, значительно снижая окисленность ванадиевых10 шлаков, Состав силикатной составляющей довольно сложен, она неоднороднаи многофазна, в ней преобладают железомагнийкальцевые оливины с повышеннымсодержанием оксидов марганца, Увеличе 15 ние кон цент рации Мд О более 12; ухудша- .ет технологичность шлака, очевидно, иэ-. .повышения термодинамической устойчивости шпинелидных и силикатных соединенийпри замене в них ионов железа на ионы20 магния,При введении доломита в процессе деванадации происходит окисление трехвалентного ванадия с получением четырех- ипятивалентного ванадия и образуются ва 25 надаты кальция, а двухвалентное железопереходит в трехвалентную форму, В результате происходит разрушение тугоплавких ванадиевых шпинелидов(ьл, = 1750 С),составляющих основную часть ванадие 30 вых шлаков и температура плавления шлака за счет образования ванадатов кальцияснижается,Ванадиевый шлак различного составаиспользовали для прямого легирования ва 35 надием спокойных и низколегированныхмарок стали в кислородных конвертерахНТМК. Ванадиевый шлак присаживали вковш при выпуске металла из конвертера доввода раскислителей и беэ увеличения их40 количества,При использовании ванадиевых шлаков, выплавленных без присадки кальций имагнийсодержащих добавок, полученынизкие и нестабильные результаты по со 45 держанию ванадия в готовом металле1836481 Формула изобретения Таблица 1 Химический состав и температура начала плавления ванадиевых шлаков начала плавления ванадиевых шлаков и обработки экспериментальных данных методом множественного корреляционного ирегрессионного анализов можно сделатьследующие выводы: 51. Повышение концентрации оксидовкальция до 15 , магния до 10 и фтора всоединениях до 5 в ванадиевых шлакахпутем введения доломита и плавиковогошпата в процессе деванадации чугуна приводит к изменению минералогического состава силикатной связки и шпинелидов,сокращению концентрации железа в оксидах с 32-34 до 22-25 и кремнезема с 19 до 12 , при сохранении 15пентаоксида ванадия на уровне 20 иболее, а также сникению температурыначала плавления шлаков с 1200 - 1265 Сдо 940-1000 С.2. Использование ванадиевых шлаков, 20выплавленных с добавками доломита иплавикового шпата, для прямого легирования стали ванадием позволяет стабилизировать содержание ванадия в готовомметалле на уровне 0,030-0,049 фи увеличить коэффициент извлечения ванадия с17 - 48 до 68-82 ,Ванадийсодержащий шлак для производства ванадийсодержащих продуктов,включающий оксиды ванадия, железа, кальция, магния, кремния, титана, марганца,хрома, алюминия, фосфора, серы, о т л и ч аю щ и й с я тем, что шлак дополнительносодержит фторид кальция при следующемсоотношении ингредиентов, мас, ;Пентаоксид ванадия 14-24Оксиды железа 20-30Оксид кальция 6 - 14Оксид магния 3 - 8Диоксид кремния 12 - 17Диоксид титана 5 - 8Оксид марганца 7-10Оксиды хрома, алюминия, фосфора и серы (в сумме) 2 - 5Фторид кальция 1 - 5при отношении в шлаке содержания оксидов:ЧО/Ре, - 0,5-1,0,СаО + М 90)(5102 = 1,0 - 1,5.1836481 Продолжение табл. 1 имечание: оксиды хрома, фосфора, серы не имеют значительного влияния и в таблицу н включены,абл али ванадиевым шлаком Основные показа плавок при легирован М плавок М пробышлака эффицие звлечени Содержание анадия в ме талле,сход шлака, кг/т арка ста надия Йного производств иально-ванадиевые шлак 4,4 4,2 5,8 5,3 6,9 5.3 0,010 0,024 0,010 0,017 0,028 0,020 0,030 0,025 0,04 0,03 0,04 0,04 0,020,03 17,1 41,8 23,0 40,2 48,0 37,6 42,9 47,1 78,2 69,0 79,5 82,5 68,0 70.6