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      釩鈦鐵冶煉中影響釩回收率的因素

      2021-11-29 23:36:36
      世界有色金屬 2021年13期
      關(guān)鍵詞:爐溫氧化鐵爐渣

      馬 劍

      (河鋼集團(tuán)承鋼公司釩鈦事業(yè)部,河北 承德 067000)

      釩是一種高熔點、無磁性、高強(qiáng)度、高粘度的光亮金屬和超高硬度的金屬材料,釩鋼具有高強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性,釩還可用作催化劑、陶瓷染料和顯影劑,作為重要的戰(zhàn)略資源,釩被廣泛應(yīng)用于冶金、國防、化工、等領(lǐng)域,林業(yè)、漁業(yè)、機(jī)械制造、電子、汽車、鐵路、造船、輕工等行業(yè)。

      1 高爐提釩系數(shù)的影響

      在鈦釩鐵冶煉過程中,提高了氧化鐵的回收率。為了提高氧化鐵的回收率,必須改善鈦的冶煉條件。而釩的冶煉速度取決于反應(yīng)溫度、爐壓、礦石粒度和粒度。在從礦物材料中提取氣體和固體的過程中,加速了化學(xué)反應(yīng)和分散。同時,隨著高爐溫度的升高,氧化物分子的數(shù)量也會增加,有利于回收氧化鐵,提高氧化釩的提取率,由于氧化釩的回收,高爐內(nèi)的煤氣壓力是一定的。如果煤氣壓力過高,電爐內(nèi)的煤氣壓力將達(dá)到最大值。這將導(dǎo)致從高爐物料中提取氧化物,影響高爐的冷卻和釩鈦的冶煉過程,從而影響系數(shù)。從釩鐵冶金鈦中提取氧化釩通常用于固定粒度的釩鐵冶煉,但粒度的大小直接影響氧化鐵的提取率,從而影響氧化釩的提取率。建議減小粒徑。為了增加被提取氧化物與顆粒的接觸面積,加速被提取氧化物的分散,高爐用礦可達(dá)到10mm~15mm;減少氧化物的提取時間,提高氧化物的提取率。礦石顆粒的還原將提高氧化鐵的提取率,從而促進(jìn)氧化釩的回收。在高爐中,礦石原料通常由球團(tuán)組成。釩鈦燒結(jié)礦氧化亞鐵中釩、釩鈦含量很高,氧化亞鐵中硅酸鐵含量也很高。從釩鈦燒結(jié)中回收硅酸鐵是一個比較復(fù)雜的問題,因此從釩鈦燒結(jié)中回收氧化鐵是一個比較復(fù)雜的問題。與鈦燒結(jié)礦提釩率較低相比,硅鐵含量降低,釩鈦球團(tuán)回收氧化鐵的效率提高。

      2 高爐外部因素對提釩系數(shù)的影響

      釩鈦顆粒比率由釩鈦顆粒比率決定。釩鈦冶煉過程中,高爐溫度和顆粒溫度由釩鈦球團(tuán)比決定。高爐使用的礦物材料成分很低。因此,只有在以下條件下才能提高氧化物的提取效率:如果礦料發(fā)生變化,隨著釩鈦用量的增加,氧化鐵的回收率提高,釩鈦礦在高爐中的分布與釩鈦球團(tuán)的分布成正比。提高釩鈦礦的比重可以改善釩鈦的冶煉條件,提高釩氧化物的提取率。硅和鈣是主要礦物,高鈦渣的成分占主導(dǎo)地位。增加渣組中二氧化鈦的含量可降低其比例。由于二氧化鈦用量的增加,在一定程度上影響了釩氧化物的分散速度,高爐渣的堿度直接影響到釩氧化物的提取,因此氧化鈣和二氧化鈦的形成是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。鈦酸鈣是一種高熔點的固體材料,隨著鈦中鈣含量的增加,釩氧化物的萃取系數(shù)降低了渣的流動性。

      3 高爐提釩系數(shù)影響因素分析

      3.1 控制爐溫

      釩的還原是一種吸熱反應(yīng),提高爐溫有利于降低爐渣中V2O的含量,提高鑄鐵中釩的含量。另一方面,當(dāng)爐溫過高時,隨著珠鐵的去除,爐渣的濃度增加,鐵損增加,金屬釩含量增加,鑄鐵中釩含量降低,釩的回收率降低。

      3.2 采礦工程

      爐缸中心的熱量很高,保證了釩氧化物熱力學(xué)和動力學(xué)的完全恢復(fù),增加噴煤量,調(diào)整上下兩部分,可以使中心流得到適當(dāng)?shù)陌l(fā)展,爐內(nèi)溫度分布均勻有利于釩的回收,改善了爐內(nèi)工作條件。

      3.3 爐渣堿度

      氧化釩的還原分階段進(jìn)行,爐底的氧化釩為堿性,因此,提高爐渣的堿度可以改善爐渣的質(zhì)量。

      3.4 原材料的等級和粒度

      ①由于原料的高度不穩(wěn)定性,導(dǎo)致還原劑的缺乏或過量,從而影響產(chǎn)品質(zhì)量和釩的回收率,給裝料量的確定帶來困難。②由于爐子上部用于冶煉釩鐵,爐料通過攪拌進(jìn)入爐子。因此,原料的大小是非常重要的。如果原料的粒度比較大,那么原料的粒度就非常重要,不同的是它們混合不均勻,回收反應(yīng)不夠,部分氧化釩無法回收。在嚴(yán)重的情況下,鐵含量是非常困難的。它直接影響釩的萃取系數(shù)。

      3.5 合理比例尺及比例尺精度

      ①冶煉釩鐵時,最重要的工藝參數(shù)是爐料,提高釩浸出系數(shù)的主要途徑是盡量從鋁中回收五氧化二釩——根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,理想的鋁分配系數(shù)為1.00~1.01。配料過程中,不允許引入不合格的配料,如配料、粒度等,以減少稱量過程中的人為誤差。有助于提高設(shè)備性能,提高配料精度,使各種還原料混合均勻,使釩的反應(yīng)得到綜合回收。②內(nèi)襯。熔化爐采用干密封,即密封耐火材料,密封材料不能與低熔點材料混合,粒度控制在0mm~12mm之間,振動密封。另一方面,熔渣可能會熔化很長時間,這將有助于釩沉積。③冶煉前應(yīng)涂一層鐵粉和鋁粉,使原料反應(yīng)性強(qiáng),分布均勻,結(jié)果表明,表面燃燒迅速均勻,反應(yīng)過程穩(wěn)定,可防止局部反應(yīng)引起的噴濺,減少釩的損失。

      4 重要技術(shù)問題

      渣、鐵水、鐵耗高、脫硫能力低是釩鈦高爐冶煉過程中的重要技術(shù)問題。

      (1)殘留氣泡問題。在理論研究和生產(chǎn)試驗中,確定了泡沫渣的形成機(jī)理和消除泡沫渣的措施。指出爐渣中的二氧化硫被還原為tic、飽和碳和無定形碳,產(chǎn)生大量CO氣體,從動力學(xué)分析可以看出,泡沫爐渣會引起沸騰,形成CO氣泡時會產(chǎn)生CO氣泡。氣泡的速度和穩(wěn)定性達(dá)到一定程度。通過調(diào)整爐渣成分的23%~24%,降低爐渣中的硫活性,提高爐溫范圍內(nèi)的氧壓,防止汞的排放。過量還原硫醇,有效消除蒸發(fā)泡沫殘渣。

      (2)鐵與水的結(jié)合。鐵在水中的粘度是釩鈦冶煉過程中的一種特殊現(xiàn)象,在下一階段的生產(chǎn)中熔化。鋼包很薄,可使用300次~400次。然而,由于在粘性錫中存在釩和鈦氧化物,因此熔點較高。與出鋼溫度相比,下一次出鋼不能進(jìn)行熔煉,較厚的鐵只能使用幾十次。高爐的正常生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響。在研究和解釋粘鍋機(jī)理的基礎(chǔ)上,研制了粘鍋熔煉用轉(zhuǎn)爐和氧氣燃燒器技術(shù),徹底解決了冷扣粘鍋問題。石板蓋在爐頸浸出前填蠟灌砂,防止?fàn)t渣進(jìn)入油底殼,增加蛭石保溫鐵塊。

      (3)去除粘渣降低鐵耗。在高爐還原過程中,爐渣中的二氧化鈦被還原為鈦的碳氮化合物。熔化溫度為29500c±50c,遠(yuǎn)高于爐內(nèi)最高溫度,這種材料只有幾微米,但比表面積大,很難聚合。結(jié)果,渣中的鐵含量增加了幾十倍,粘度增加10倍,由于高溫親水膠體和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成,高爐溫度由低硅低鈦控制,為防止鈦的過度還原,采取了特殊措施去除濃渣并活化高爐。減少渣鐵在爐內(nèi)的停留時間,采用合理的配比結(jié)構(gòu),在適當(dāng)?shù)南薅葍?nèi),通過硫的控制,可以有效地消除粘渣和鐵的浪費。

      (4)提高鈦渣脫硫能力。由于硫磷渣酸度低,高鈦渣的脫硫能力遠(yuǎn)低于普通高爐渣,通過科學(xué)技術(shù)的研究,優(yōu)化了合適的堿爐,降低了爐子的標(biāo)準(zhǔn)差,提高了鈦渣的生產(chǎn)能力,改善了流動性,增強(qiáng)了冶煉活性,實現(xiàn)了爐子的活化和裝填。

      5 耐火渣對釩鈦冶煉的影響

      高爐冶煉釩磁體的困難,主要是由于爐渣的性質(zhì),可以概括為三個方面:高溫還原厚度的增加;過去研究者主要研究前兩個問題,但現(xiàn)在必須注意耐火爐渣對冶煉的影響。

      (1)爐渣不穩(wěn)定。目前釩鈦熔煉爐的溫度與普通礦石熔煉爐幾乎相同,爐前物理溫度約為1450℃,爐溫約為1450℃,普通爐渣的熔煉溫度約為150℃,當(dāng)原料成分波動時,爐渣堿度降低,熔點升高,但在大多數(shù)情況下爐渣性能穩(wěn)定。但鈦渣的余熱約為50℃,且不穩(wěn)定。堿性易降低流動性,爐子工作不正常。鈦熔劑一種非常結(jié)晶的短熔渣。在當(dāng)前爐缸周圍爐溫水平下,容易產(chǎn)生冷卻溫度梯度,導(dǎo)致爐溫升高。爐底厚度和爐底收縮。

      (2)難開渣孔。釩鈦爐前開渣、出鐵口冶煉困難。鈦渣具有高熔點和高熔點。結(jié)晶度。由于冷卻和冷卻,熔渣前會有一個溫度梯度,所以必須用氧氣燃燒。

      (3)提前工作。在放鋼過程中,這種爐渣將主溝與渣溝連接起來,給主溝的維護(hù)和清理帶來了相當(dāng)大的困難,此外,在通風(fēng)孔堵塞、渣流不暢的情況下,主溝和渣溝逐漸固化并充滿爐渣。一旦再次出現(xiàn)大流量,爐渣就會溢出,而電槍又無法放置,這種耗時的爐前操作往往無法保證鋼水的及時排出,從而導(dǎo)致生產(chǎn)損失。在生產(chǎn)過程中,特別是從炮孔出鐵的過程中,不可避免地會有一部分爐渣流入鐵罐并粘附在罐壁上,形成鑄鐵體積逐漸減少并通過清洗去除的狀態(tài)。

      (4)鐵損。一般在砂口測得的鐵水溫度為1380℃~1400℃,相當(dāng)于或略高于爐渣的凝固溫度,由于溫度較低,爐渣的過熱度不穩(wěn)定。在流動過程中,渣晶形成粘度梯度場可能是主要原因,在這種情況下,一些鐵球在無沉積物的渣流中稱重。這是鐵鈦渣。

      6 結(jié)語

      通過科學(xué)的試驗和技術(shù),使含礦量僅占高爐總?cè)莘e的46%的鋼高爐得以提升,成功地開發(fā)了強(qiáng)化釩鈦冶煉的新工藝。采用難處理釩鈦礦,高爐利用率越來越高,居國內(nèi)外同類高爐之首。由于鋼鐵產(chǎn)量的增加和鋼鐵消費量的減少,鋼鐵的回收每年將增加幾億元的經(jīng)濟(jì)效益,提高產(chǎn)品質(zhì)量,增加產(chǎn)品收入。在國內(nèi)高爐上使用釩鈦礦對延長高爐使用壽命具有十分重要的意義,從社會角度看也是非常有效的。

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