Способ получения феррованадия

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 258348, кл. С 21 С 7/00, 1967.2. Крамаров А.Д Соколов Н.Н. лектрометаллургия стали и ф вов. М., "Металлургия", 1976(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОВАНАДИЯ, включающий проплавление шихтовойсмеси в электропечи, подачу в расплав ЯОО 96297 восстановителя, скачивание бедногошлака, подачу в печь и проплавлениесмеси пятиокиси ванадия и извести,слив металла, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повышения извлечения ванадия, сокращения расходаэлектроэнергии, увеличения производительности и улучшения качества феррованадия, после проплавления шихтовой смеси и образования жидкоподвижного расплава отключают печь и подаютв шлаковую фазу в потоке газоносителя порошкообразный ферросилиций синтенсивностью 10-30 кг/мин в коли;честве 2-103 от массы шпака, при этомподдерживают концентрацию порошкав газовой струе 2-10 кг/нмэ .Изабретеьне относится к гтбля(:тметаллургии, в частности к п оизвад-.ству Ферросплавов,Известен способ получения ферроБаиаДИЯ СМЕШЕНИЕРЕЯГЕНГОБ НЕ ПЕттпутем Восстановления скислоь ВанадияИЗ РаСПЛаВЯ ПЯТИОКИСИ БаиатИЯ И ИЗВЕСТИ ТВЕРДЫМ ИЛИ ЖИДКИМ фЕРРО;И(тицием. СпОсОб пОзВОляет получать Б("сокопроцентный феррованадий (50-60,":,: ) гс низким содержанием углерода (0505 0, 1 О 7 С) Г 1 3.Однако недостатками способа явля"ются низкое извлечение ванадия (доа852) а МЯПЯ 51 ПРОЗвадтотЬНОСТЬ, ПО-гвышенный расход технической пятиокиси ванадия - продукта дорогого и дефицитного, Способ исключает возможность рафинирования ферравянядия отмарганца,Наиболее близким по дос".игаемомуэффекту к предлагаемому являетсяспособ получения феррОВЯ 1 ЯДия Бклю"чающий проплавление шихтовой смеси Бэлектропечи, .подачу Б расплав в;сачестве Восстановителя алюминия, ска-.чивание оеднаго шлака, подачу Б печь и проплавление смеси пятиокиси Ванадия и извести для рафинирования мерялля От сг 5011 ия, сосе саоо с.С тнвсО 1 1 РТЯПл а Ц;гЯ т; нотОптЗ ГЮТ на следующей плавке ( 2 г,Н(дастяткОм спасая ягятветс;. сзд -ЛЕННОЕ БОССТЯНОВЛЕНИгз БЯНЯДИЯ ИЗцгяака поскольку реакция прои:оцитЕС ОСНОВНОМ НЯ ГРЯНИЦЕ РЯ ДЕ-та 11(ТЯПг. цляк т, е, 1 Дист(Оу.3 О 0-:на р Ржиме, Б СВ 5 ЗИ С ЧЕМ ПРОДОЛЖИТЕЛЬ(ОСТЬ ЭТОГО г(роцесса 1 2-1,5 ч и неизбежно Бепе-: к науглераживанПО ме галла, Пля .с д-" ДаржЯНИя Нг ОСХОДИМОЙ ТЕМПЕрЯТгрл Е талла (1760-1780 С) шлаки должны быть тугоплявкими (соотношение СЯ 0/Бе 0 н" мене( 2) т,е высОсоиз Бесткавистыми, Зто приводит к выс асой КРЯТНОСн Шлг:Са ПОБЕШЕНОУ РЯСХОД . электроэнергии.износу соутерсгв.сит па Рре гО(этзвадттслтнасттт Егте:ет: ДЛЯ БОССТЯНОЕЛЕ 1 ИЛ БЯНЯДИЯ тР тЦЛЯта сгЛОМИНИЯ БГ 51 цу НИЗКОЙ ЕГО уСБОЯЕМОСТ.5 г (10-15 Е) малоэффективно тяк кгтс приводит к насыцению шлака глиназг:мам иснижению его температуры плавления,Поэтому неаб:содима дополнительп . 1(ри"С ЯЖИБЯТЬ ИЗВЕСТЬ (ИтЯЧ Е;1 ЕТЯЛЛ 3 ЯСТЫ"555нет и восстановление вообще прекратит-ся), для проплавления которой 1 уживБремя и электроэнергия. Поэтому (О.миний для восстанов 5 ения Ванадия из ШЛЯЯ;.0 КЕ Г бцггз ИС 1 ОЛЬЗОБЯ(5 Б тайНЕ ОГРЯлНИЧЕ";ГХ КСЛИЧЕСТБЯХ; ИЗ РЯС- чета не бслое 20 кг на 1 т шл.ка) . 5.5,.Га ф(РОБЯ 1 ЯДИЯЯ ОРЯтг гй НаСрасхотд электроэнергии; ",(2 кйтч,гтгтг(е цоров (550 кг/т феррованадия,. Нз(т.е Баняд 1 я 1 э пятиокиси Б ф.=р"Ргава:.ЯДИИ 9.5, КРОМЕ Ога., МЯР алгэнБ ХО:(Е ПЛЯБКИ ВРЯСтг.ЧЕСС 1 ПОЛНОС ЬЮ ПЕПЕХаг;Ит 1 РТЯЛЛ (т ЯС т(ЯК ШПЯКИ ЗЫСОКСОСНОБПЫЕ), ПазтаМУ ЦЛЯ т ОЛУЧЕНИЯ фЕРРОБЯНЯДИЯ С Н,Г 1 тлЦ агл ЕРЖЯНИ-", марганца (О -27) ну",сна ехническаяя 5 110 КИСЬ Б.:На 51 я, ЧИСТагя ПЯ(ЭГЯ 1 цу голучение катсрай сГязяна " д:- папнительньцц .ятрятями и Блеч.-:т ЗяСобой С И(СЕЕЕ ИЗ БЛЕЧЕНИБ БЯНЯ т 15 НЯс ГЯДии Ггтрое 3 ллур "1 ли па3 Не -мялавяж 1 ым 5.Бяется 1 л тат фа 1 ст 5 чтоцля обеспечения извлечения Ванадията,гравне (Э 5 г Избыточную коенте;.тряциюКРРГНИЯ Б СтУПРЮДУКтЕ Б; гУЦ - 1 Ыподдерживать ня уровне 10-153, чтозатрудняет г:ас 5 едуюц:,ее рафинированиеПЛЯВа ОТ КРЕМНИЯ И НЕ ГОЗБОЛЯЕТ Па 1 г,гхгттгат "т 1 й поодугкг с Г.тсэтгя Бием сре.тигт мен(:.с. ЭЯ.т(тг. г,",л " ч ьцгл 1пег(Р -тт 1 Ванадия. сокоацен. Р р:"гссарга дительтости и улучшение качества (рер- раванадия.ЦЕт.- ЦОСТИГаЕтСЯ ТЕК:"ГО СОГЛЯСНО способу 1 олученя феррованадия , В.спюЯЮЩМУ ПРОта ггЛЕНИЕ Циктаватл 01 Етл ВЭ.гтЕКТРаПЕЧИ, ПОДаЧУ Г, РЯСГЕЛЯВ 1 ОССтаПОБИТЕЛя, С"ЯЧИваниЕ б днага гцЛЯКЯ.Пад;-ЧУ 5 т 1.-., И ПРОПЛЯВЛЕНИЕ СМЕСИПЯТИОКИСИ ВанаДИЯ И ИЗБЕСТт СЛИВ металла, после прсп.-Вления цптхтавой (ме(и и ОбРЯЗОБЯННЯ тктгт.ОпадвБкнсГО раСГЛЯВЯ О гКЛОЯют ПЕЧЬ г ПадеОТ Б (5 аСОВУ:Сг фа 3 В ПОТОКЕ ГЯЗОНОСИТЕЛЯ порашкаобразный ферросилиций с интенсивностью 10-30 КГ/мин т колиес.тве 2-102; от ,асг ь. ЯБяся., при ЭТО ПОДДЕРЖИБЯЮТ КантНТР ЯИО ПОООШСЯ Б ; Завой г. руЕ .-. 1,. 1, /.,53Б качестве кремнистого Басстянови"РЛЯ. ИСПОЛЬЗУЮТ КРЕМН 1 СТ Р "Я ГвтИЯЛЫСтгдЕржаНгМ СрЕМ 1 я НЕ тОНЕЕ(10 Бес.75 ПРПИМУЩеств.на феРРасилициг мяр 1 фС(1 уссттци, - 2 мыПодача 1 Орашсаобразнога (е 1 рас- лици 5 в зону оеякпии позволяет провес-; ТИ БОС(таС;ГЯтИЕ БЯНЯДИ 5 При Г 5 ЫКЛ(5" 1 ННЬГг. ЭЛЕКЕРОДЯХ ЗЯ (ЧЕТ ТЕГГЛЯ ЭКЗОванадия иэ расплава при сохранениимарганца в шлаковой фазе, что позволяет снизить концентрацию марганцав феррованадии и поднять сквозноеизвлечение ванадия из копвертерногошлака в Феррованадий за счет использования в шихте рядовой технической пятиокиси ванадия (3-4% МпО),а такжечастичной замены пятиокиси ванадияконвертерным ванадиевым шлаком (68% МпО). Наряду с этим повышаетсяизвлечение ванадия и на стадии электрометаллургии,50 55Количество порошкообразного ферросилиция, вводимое в объем шлака в пределах 2-10% от веса шлака, найдено 3 10962 термических реакций в течение 5-10 мин (т.е. реакция протекает в кинематическом режиме) минуя длительную выдержку металла и шпака. При этих условиях металл не нуждается в дополнительном подогреве, а значит отпадает необходимость наведения тугоплавких, высокоизвестковистых шлаков в период доводки. Т.е. количество извести можно рассчитывать таким образом, 10 чтобы соотношение СаО/ВО, в шлаке было 2-2,2 только по расплавлении шихты, с тем, чтобы получить необходимую температуру металла (1760- 1780 С) и шлака (1840-1900 С), даль нейшее ведение процесса происходит уже без добавки извести. В связи с этим имеет место экономия электроэнергии в результате сокращения времени контакта электрод - ванна и 20 снижение кратности шлака. Кроме того, резко поднимается производительность процесса, так как исключаются продолжительные выдержки металла и шлака, подогрев металла и дополни тельное проплавление извести в конце каждой стадии восстановления.Проведение процесса при выключенных электродах, замена алюминия ферросилицием, перенос зоны реакции в объем шлака и сокращение длительности плавки позволяют значительно облегчить условия работы огнеупоров и повысить срок службы Футеровки.Образующаяся при восстановлении35 ванадия кремнекислота понижает основ- ность шлака и связывает закись марганца в прочные силикаты, что препятствует переходу марганца в металл. Таким образом, одной из особенностей 40 предложенного способа является возможность селективного восстановления 97опытным путем и является оптимальным.При меньшем его количестве ванадийполностью не восстанавливается и дляокончательного завершения процесса требуется дополнительная выдержка, а следовательно, и дополнительное проплавление извести, что приводит к указанным недостаткам. При количестве вводимого ферросилиция, превышающем 10% от веса шлака, образуется излишнее количество кремнекислоты, понижающей активность низших окислов ванадия и замедляющей восстановление, в результате чего металл требует дополнительного подогрева, а значит и проплавления извести, что сводит на нет преимущества способа.При интенсивности подачи менее 10 кг/мин и концентрации порошка в струе менее 2 кг/нм скорость процесса невелика, поскольку ферросилиций успевает прореагировать с расплавом в ограниченном объеме. При увеличение подачи более 30 кг/мин и концентрации в газовой струе более 10 кг/нм возможно спекание части Ферросилиция, всплытие на поверхность расплава и окисление за счет кислорода воздуха, т.е. увеличатся потери восстановителя.В качестве газоносителя используют восстановительный, нейтральный или слабоокислительный газ, предпочтительнее воздух, так как содержащийся в нем кислород частично используется на прямое сжигание кремния ферросилиция в объеме шлака и улучшает тем самым тепловые условия процесса, Количество кремния, сгораемое за счет кислорода воздуха, сравнительно невелико и не превышает 3%.П р и м е р 1. В дуговой сталеплавильной электропечи ДС-бН проплавляют смесь, содержащую 1400 кг металлоотсева (магнитная составляющая конвертерного ванадиевого шлака), 460 кг технической пятиокиси ванадия (Ч, О 93,7%; МпО 3,9%), 1660 кг извести и 490 кг дробленого Ферросилиция (ФС) при силе тока 6000 А и напряжении 250 В, после полного расплавления шихты и достижения температурыометалла 1780 С выключают дуги и подают в объем шлака посредством Фурмы, заглубляя последнюю в шлак на 10- 15 см, в потоке воздуха порошкообраз. - ный ферросилиций ФСпри концентрации порошка 2 кг/нм- воздуха в количестве 60 кг (2% от веса шпака). Про дув у Ведут В т з-,1Го скачивают шпак ;Одеря 1 е , з е.котором О 067, я к я 3 " - ркя 11 О . .,:,поисажиВяют смесь, ;:Одержащу 1.пятиокиси Ванадия 1820 кг ."1 зве 1240 кг дробленого ферросил 1;1 Н,рую проплавля 1 от при силе ко;,. 660и няпряжении 250 В зя ег В 1;,.о:.1дуГИ и пОдяют Б Объем яка и,.;,ОбрЫзныи Йерросичц 1 дй В котфчч 60 кг (27 о Веса шлакаб мин, после чего;:1 яч л. шла;(О 057 а Ч Од) и полупродук, Содев-,-.щий 38,27 Ч, 0,097 С., 0.,757 Рл,.7,27 81, рафинируют смесью, содержащей 900 кг пятиокиси Ванадия и 840 к:извести. В результате получают2503 кг феррованадия, содержащего46.,37 Ч,. О, 17 С, 0,787 11 г 0,5 ТДлительность плавки 3,31 ч. П .:дительность печи 920 кг 387.-ГО ,:.ррованадия на Горячий час. Расходэлектроэнергии 1160 кВт ч на тонну38 ь-Го феррованадия. Извлечение ВЯ .надия из пятиокиси ванадия В ферро"ванадий Е 99,87, из конвертерно"ошлака в феррованадий Е,87. П р и м е р 2, В электропечи про" плявляют смесь р содержящук 1 100 кг металлоотсева, 460 кг пятиокиси ВЯ- надия, 1380 кг извести и "1 О кг дроблено о 1 ферросилиция, после рас плавления шихты и достижения темпе-. рЯтуры металла 1780 С, ВВ 1 клю.;Як 1 Т чУГН- и пода 1 от В объем шлака В потокЕ Оздуха порошкообразный ферросилиций при концентрации порошка 4 кгНм воздуха в количестве 140 кг (67, ст веса шлака). Продувку Ведут 7 11.1 после чего скачивают шлак (Ч, 0 0,05), а на зеркало 1 яетглла присаживают смесь содержащую 1180 кг пятиокиси ванадия 3530 Г извести и 160 кг дробленого ферроси",лицин, после проплавления которой выключают дуги и подают в объем шла. ка порошкообразный ферросилиций В количестве 140 кг в течением 11 Н,затем скачивают шлак, а полупродукт:, содержащий 38,47 Ч; 0,097 С, .0,287. Ип7,67 8, рафинируют смесью, содержа-; щей 900 кг пятиокиси Ванация и 840 кг извести. В результ 1 те по 1 уча в ит ел. ., ь 3.В к,1- Й ель.электро чевг 11,1 10, ц:;.;, т: го а . О фЕООЗЯНаПИ 16- ,У.Е .Яа 11 ак-" з февВ - ,ВакЯпии, 8 7,. ;1;ЯСПЛЯВПЕНИЯ ."; Ы И(Осте 11 ер;1 туры ие 1 Я."ПЯ ",81. С .погоке 1 Озцу 1: -.Оошкбоазнйц фер росилиций при концентрации порошкаУО кГ,."ым Воздухе. В количестве 300 кГ107, от Веса шлака), Продувку вед,т В течение "О ии 1-., зосле с:;.ячива 1:т шлак (ч О, 0 ОС), а на -еркало 1 етЯ лг ирисяи.вают смесь, содержащую 180 кг пятиокиси ванация. 2 ц 0 КГ извести и 60 кг дробленого ферросилиия Осл : 1 ОПЛ О ВЛВН 1 Ко ГО:01 БО 1 лючаю-" "":Одаот В Обе 1:"Я 11 орошкообраз: - .ьй ферросилиций В кол.: :естве 240 кг ,107. От веса шпака) В течение 8 мин,. затем скачивают 1 тляк (О,ОЬ; Ч С б), а полупродукт, содержа .й 973 О 0670"1 у 267п 9 37 81., рафинируют смесь 1 о, содержа " ией 900 кг пятиокис 11 Ванадия и 840 извести. В результате получа 1 от 25 О; феррованяг;ия 1, содер.; аше 1-О 462 Я087 С 03/, Яп;. О.,./ Ь, Очитсльность плавки .,1", ч производительнсть печи 963 кг 33 Е-го феррованадия к.я горячий чяс, ряс Од з,:ектроэнергин 1:38 кВт " на "оны" 38/."ГО Й ррованаИзвлечение ВЯБЯд.я из Г 1 ГГ:1 окисиконвеотерногс шлака -; - ,е- ро ан д 1-й9., 87.Результяты примеров сведены В"Яблицу, Для сравнения приведены такЖЕ ДЯННЫЕ, ХЯРЯКтЕРИЗУ 1 ОЩИЕ ИЗВЕСТНЫЙспособ,1096297 Коли- честПример Состав полученного феррованадия,вес.7 Длительностьплавки,ч Производи- тельность РасходэлекКоэффициент извлечения ванадия,7 воферроси-лиция,поданного в троэнергии кВт/т печи,кг/ч вид,епорошка, Еот веса шлака 46,3 0,11 0,78 0,5 3,31 920 1160 99,8 78,8 46,5 0,09 0,29 0,6 3,11 980 1130 99,7 78,7 46 2 0 08 0 31 0 5 3 17 963 1138 99 7 79 8 10 Прото 46,0 0,47 3,55 1,6 5,01 610 1342 95,0 75,1 тип Составитель О.ВеретенниковРедактор О.Колесникова ТехредЛ,Мартяшова Корректор О.Билак Заказ 3748/19 Тираж 603 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Анализ полученных результатов показывает, что предложенный способ получения феррованадия позволяет повысить производительность печи на 50-607., сократить расход электроэнергии на 13-163, получать продукт чистый по примесям: углероду, марганцу и кремнию и поднять извлечение ванадия как путем более полного восстановления ванадия из шлаков, так и 40 использования в шихте неочищенной технической пятиокиси ванадия, а также металлоотсева и конвертерногованадиевого шлака.11 Зкономический эффект от использования изобретения заключается в повышении извлечения ванадия, сокращении расхода электроэнергии, увеличении производительности процесса, улучшения качества феррованадия и утилизации марганца. Экономический эффект только за счет улучшения качества феррованадия составит 500 р за тонну.