本發明屬于金屬冶煉技術領域，具體涉及一種含釩生鐵及冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法。

　　背景技術：

　　釩能細化鋼的組織和晶粒，提高其硬度和耐磨性，在特殊鋼、低合金鋼、微合金鋼中都有所應用。釩在自然界中往往是與其他元素形成共生礦或復合礦，其中，釩鈦磁鐵礦及某些鐵礦中的釩儲量最多，主要產釩國家都是從這類礦物中提取。

　　目前，國內利用釩鈦磁鐵礦提釩主要是采取以下工藝：首先送入高爐進行冶煉，將釩還原至鐵水中，接著通過轉爐或搖包等設備將釩氧化入渣中，得到富釩渣，隨后經過焙燒、浸出、凈化、沉釩、煅燒等工序制得釩片。在實際生產過程中，氧化提釩后半鋼中仍含有較高的殘釩，加上含釩鐵水工藝流程中個別工序處理能力的限制，部分含釩鐵水未經提釩而直接兌入煉鋼轉爐，使得最后所得鋼渣中仍含有1％～4％左右的v2o5。

　　該鋼渣釩含量低，cao和鐵含量高。采用常規濕法提釩成本高、污染大、選擇性差、回收率低，大規模應用受到了限制，因此，本領域亟待一種經濟、高效的提釩方法。

　　技術實現要素：

　　本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提供了一種含釩生鐵及冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法。

　　具體的，一方面，本發明的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，包括：(1)采用含釩鋼渣、釩粉礦、焦粉、除塵灰進行制粒燒結，得到燒結礦；(2)將所述燒結礦、釩鈦磁鐵塊礦、焦炭與硅石配成爐料后加入爐內進行冶煉；(3)出渣，出鐵。

　　上述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，所述含釩鋼渣為釩鈦磁鐵礦經煉鋼環節最后所得到的貧釩鋼渣。

　　上述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，所述含釩鋼渣與所述釩粉礦、所述焦粉、所述除塵灰的質量比為(43.72～68.97)：(26.14～51.43)：(1.14～4.58)：(1.71～3.92)。

　　上述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，步驟(2)中，所述燒結礦、所述釩鈦磁鐵塊礦、所述焦炭與所述硅石的質量比為(65～90)：(10～35)：(19.64～29.12)：(3.35～11.15)。

　　上述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，所述爐為礦熱爐。

　　上述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，所述冶煉的冶煉溫度為1650℃～1700℃。

　　上述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，所述爐料連續加入所述礦熱爐內，并在1650℃～1700℃下連續冶煉。

　　上述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，所述出渣、出鐵按照2.5～3小時間隔進行渣鐵混出。

　　另一方面，本發明提供了一種含釩生鐵，其由上述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法制備。

　　本發明的技術方案具有如下的有益效果：

　　(1)本發明利用礦熱爐通過碳熱法冶煉含釩鋼渣制得含釩生鐵，該工藝流程短，原料適應性強，可有效回收鋼渣中的釩資源；

　　(2)本發明采用的含釩鋼渣為釩鈦磁鐵礦經煉鋼環節最后得到的貧釩鋼渣作為原料，而不是轉爐氧化提釩后得到的富釩渣作為原料，不僅提高了釩的利用率，還降低了生產成本；

　　(3)本發明通過將除塵灰及礦熱爐煤氣回收利用，不僅避免了大氣污染，還實現了資源的重復利用，進一步降低了生產成本；

　　(4)本發明的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法成本低、污染小、選擇性好、回收率高，可大規模推廣應用。

　　具體實施方式

　　為了充分了解本發明的目的、特征及功效，通過下述具體實施方式，對本發明作詳細說明。本發明的工藝方法除下述內容外，其余均采用本領域的常規方法或裝置。下述名詞術語除非另有說明，否則均具有本領域技術人員通常理解的含義。

　　具體的，本發明的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，包括：

　　(1)采用含釩鋼渣、釩粉礦、焦粉、除塵灰進行制粒燒結，得到燒結礦。

　　所述含釩鋼渣為釩鈦磁鐵礦經煉鋼環節最后所得到的貧釩鋼渣。

　　其中，轉爐氧化提釩后得到的富釩渣為市面上常稱的釩渣，對該釩渣的利用主要是通過加鹽焙燒-浸出-沉釩-熔化等工序組成的濕法工藝制得釩片(v2o5)，該方法已經非常成熟；而關于貧釩鋼渣，作為固體廢棄物基本沒有得到利用。本發明利用礦熱爐可以將這部分鋼渣中的釩資源煉成含釩生鐵，有效地回收了其中的釩資源，對于釩資源利用、環境保護有著重要的意義。

　　在制備燒結礦時，所述含釩鋼渣與所述釩粉礦、所述焦粉、所述除塵灰的質量比為(43.72～68.97)：(26.14～51.43)：(1.14～4.58)：(1.71～3.92)。

　　其中，所述釩粉礦是釩鈦磁鐵礦的一種，組成與貧釩鋼渣和富釩渣類似，含有feo，cao，sio2，mgo，al2o3，v2o5這幾種主要成分，其v2o5含量主要在0.4～0.8％區間。

　　其中，所述焦粉為內配的固態燃料，是進行燒結的發熱劑。

　　其中，所述除塵灰中具有一定的鐵量和釩量，所述除塵灰為本發明的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法過程中回收得到的除塵灰，例如：物料在配料、轉運、篩分過程中的所有卸料點部位，及燒結煙氣、礦熱爐冶煉煙氣等。本發明通過將除塵灰回收利用，不僅避免了冶煉含釩生鐵過程中產生的灰塵對大氣造成污染，還實現了資源的重復利用，進一步降低了生產成本。

　　(2)將所述燒結礦、釩鈦磁鐵塊礦、焦炭與硅石配成爐料后加入爐內進行冶煉。

　　本發明主要通過礦熱爐冶煉來將磁鐵礦煉鋼后的貧釩鋼渣中的釩提取出來，而鋼渣粒度并不符合入爐要求，因此需要進行燒結造塊處理。

　　釩鈦磁鐵礦相較于燒結礦，含鐵品位高，s、p等有害雜質低，與燒結礦一起搭配入爐可以改善原料組成，以冶煉出合適含量范圍的含釩生鐵。

　　所述焦炭在煉鐵中起到還原劑、提供熱源及骨架作用。

　　所述硅石的主要成分為二氧化硅，其為爐渣中最主要的成分之一，用于調節爐渣的堿度及流動性，保證冶煉的順行。

　　優選的，所述燒結礦、所述釩鈦磁鐵塊礦、所述焦炭與所述硅石的質量比為(65～90)：(10～35)：(19.64～29.12)：(3.35～11.15)。

　　其中，燒結礦質量比小于最小值時，由于原料中并無石灰石、白云石等熔劑類添加，則冶煉時爐渣堿度不夠，導致礦熱爐冶煉后渣中釩量高，釩回收率低，而高于最大值時，熔渣熔點升高、變粘稠，導致合金過熱增加釩損失，同時燒結礦中p、s雜質過高也會給后續精煉含釩生鐵帶來很大的困難。

　　其中，釩鈦磁鐵礦相較于燒結礦，含鐵品位高，s、p等有害雜質低，與燒結礦一起搭配入爐可以改善原料組成，以冶煉出合適含量范圍的含釩生鐵。

　　其中，焦炭質量比小于最小值時，重則爐料燒結嚴重，爐口透氣不均勻，爐渣發粘、難排，同時釩也不會充分地還原到鐵水中，造成釩資源浪費；質量比高于最大值時，重則破壞爐內電流分布，影響電極深插和還原順利進行，輕則冶煉所得含釩生鐵中含碳量過高，造成焦炭資源浪費，而且還要想辦法在后續精煉工藝中降低其中的碳量，增加了生產成本。

　　其中，硅石添加量是出于堿度調節，原理與燒結礦類似。

　　優選的，本發明采用礦熱爐進行冶煉操作，所述礦熱爐又稱電弧電爐或電阻電爐，電極插入爐料進行埋弧操作，利用電弧的能量及電流通過爐料，因料電阻而產生的熱量來熔煉金屬。

　　在一些優選的實施方式中，所述爐料由膠帶機輸送至密閉礦熱爐爐頂料倉，然后經料管連續加入所述礦熱爐內，在1650℃～1700℃下連續冶煉。借此，提高了含釩生鐵的生產效率。

　　優選的，對礦熱爐煤氣進行回收，返用作燒結時的點火熱源，剩余煤氣用于發電。

　　(3)出渣，出鐵。

　　在一些實施方式中，所述出渣、出鐵按照2.5～3小時間隔進行渣鐵混出。當出渣出鐵的時間間隔小于2.5小時時，則爐渣溫度低，流動性差，同時釩無法充分還原進入鐵水，元素回收率低；當出渣出鐵的時間間隔大于3小時時，則爐內積存鐵水很多，電極無法深插，熱量損失大，刺火、塌料現象嚴重，影響爐況順行。

　　本發明的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法成本低、污染小、選擇性好、回收率高，可大規模推廣應用。

　　另一方面，本發明提供了一種含釩生鐵，由上述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法制備。

　　所述含釩生鐵包括：fe80.48～84.54％、c7.2～7.6％、si4.87～5.02％、v0.75～1.68％及其它元素。

　　通常，釩鐵(含v量主要在40～80％)是由釩片(v2o5)通過電硅熱法或鋁熱法冶煉制得，有國家標準和相應的生產牌號；而本發明公開的是含有一定釩量(含v量在0.75～1.68％)的生鐵，冶煉原料為固廢—貧釩鋼渣，本發明可以將貧釩鋼渣中的釩資源提取出來，將其煉成含釩生鐵(中間產品)，之后再通過其他工藝步驟將釩量進一步富集并提取出來。

　　實施例

　　下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規方法和條件。下列實施例中使用的原料均為常規市購獲得。

　　備注說明：實施例1～5中的膨潤土、纖維素、水玻璃屬于造球時需要加入的粘結劑，添加粘結劑乃造球常規操作，在此，本發明對粘結劑的種類不作特殊限定。

　　實施例1

　　64份含釩鋼渣、32.01份釩粉礦等含釩料球磨后，配入1.60份焦粉、2.40份除塵灰，再加以適量膨潤土，經混料、造球后送去燒結，制得合格的燒結礦。隨后稱量70份燒結礦、30份釩鈦磁鐵塊礦、25.26份焦炭、6.96份硅石，由膠帶機轉運到密閉礦熱爐爐頂過渡料倉，隨后落至旋轉布料器加入爐頂料倉，經料管連續加入爐內。冶煉溫度控制在1650～1700℃，每隔2.5小時打開爐口，進行渣鐵混出。所得生鐵成分包括fe82.75％、c7.48％、si4.98％、v1.17％。對礦熱爐煤氣進行回收，返用作燒結時的點火熱源，剩余煤氣用于發電，同時回收配料、輸送、冶煉過程中產生的除塵灰，作為燒結的一種配料摻入。

　　實施例2

　　58.40份含釩鋼渣、36.49份釩粉礦等含釩料球磨后，配入2.19份焦粉、2.92份除塵灰，再加以適量膨潤土，經混料、造球后送去燒結，制得合格的燒結礦。隨后稱量75份燒結礦、25份釩鈦磁鐵塊礦、25.20份焦炭、7.27份硅石，由膠帶機轉運到密閉礦熱爐爐頂過渡料倉，隨后落至旋轉布料器加入爐頂料倉，經料管連續加入爐內。冶煉溫度控制在1650～1700℃，每隔2.5小時打開爐口，進行渣鐵混出。所得生鐵成分包括fe82.76％、c7.49％、si4.99％、v1.16％。對礦熱爐煤氣進行回收，返用作燒結時的點火熱源，剩余煤氣用于發電，同時回收配料、輸送、冶煉過程中產生的除塵灰，作為燒結的一種配料摻入。

　　實施例3

　　64.34份含釩鋼渣、31份釩粉礦等含釩料球磨后，配入1.56份焦粉、3.10份除塵灰，再加以適量纖維素，經混料、造球后送去燒結，制得合格的燒結礦。隨后稱量87.68份燒結礦、12.32份釩鈦磁鐵塊礦、22.24份焦炭、7.95份硅石，由膠帶機轉運到密閉礦熱爐爐頂過渡料倉，隨后落至旋轉布料器加入爐頂料倉，經料管連續加入爐內。冶煉溫度控制在1650～1700℃，每隔3小時打開爐口，進行渣鐵混出。所得生鐵成分包括fe81.96％、c7.46％、si4.98％、v1.47％。對礦熱爐煤氣進行回收，返用作燒結時的點火熱源，剩余煤氣用于發電，同時回收配料、輸送、冶煉過程中產生的除塵灰，作為燒結的一種配料摻入。

　　實施例4

　　46.78份含釩鋼渣、49.70份釩粉礦等含釩料球磨后，配入1.17份焦粉、2.34份除塵灰，再加以適量纖維素，經混料、造球后送去燒結，制得合格的燒結礦。隨后稱量65份燒結礦、35份釩鈦磁鐵塊礦、28.50份焦炭、5.55份硅石，由膠帶機轉運到密閉礦熱爐爐頂過渡料倉，隨后落至旋轉布料器加入爐頂料倉，經料管連續加入爐內。冶煉溫度控制在1650～1700℃，每隔2.5小時打開爐口，進行渣鐵混出。所得生鐵成分包括fe83.44％、c7.50％、si5.01％、v0.90％。對礦熱爐煤氣進行回收，返用作燒結時的點火熱源，剩余煤氣用于發電，同時回收配料、輸送、冶煉過程中產生的除塵灰，作為燒結的一種配料摻入。

　　實施例5

　　60.24份含釩鋼渣、36.14份釩粉礦等含釩料球磨后，配入1.21份焦粉、2.41份除塵灰，再加以適量水玻璃，經混料、造球后送去燒結，制得合格的燒結礦。隨后稱量90份燒結礦、10份釩鈦磁鐵塊礦、22.86份焦炭、8.63份硅石，由膠帶機轉運到密閉礦熱爐爐頂過渡料倉，隨后落至旋轉布料器加入爐頂料倉，經料管連續加入爐內。冶煉溫度控制在1650～1700℃，每隔2.85小時打開爐口，進行渣鐵混出。所得生鐵成分包括fe82.12％、c7.47％、si4.98％、v1.40％。對礦熱爐煤氣進行回收，返用作燒結時的點火熱源，剩余煤氣用于發電，同時回收配料、輸送、冶煉過程中產生的除塵灰，作為燒結的一種配料摻入。

　　本發明在上文中已以優選實施例公開，但是本領域的技術人員應理解的是，這些實施例僅用于描繪本發明，而不應理解為限制本發明的范圍。應注意的是，凡是與這些實施例等效的變化與置換，均應設為涵蓋于本發明的權利要求范圍內。因此，本發明的保護范圍應當以權利要求書中所界定的范圍為準。

　　技術特征：

　　1.一種冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，其特征在于，包括：

　　(1)采用含釩鋼渣、釩粉礦、焦粉、除塵灰進行制粒燒結，得到燒結礦；

　　(2)將所述燒結礦與釩鈦磁鐵塊礦、焦炭、硅石配成爐料后加入爐內進行冶煉；

　　(3)出渣，出鐵。

　　2.根據權利要求1所述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，其特征在于，所述含釩鋼渣為釩鈦磁鐵礦經煉鋼環節最后所得到的貧釩鋼渣。

　　3.根據權利要求1所述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，其特征在于，所述含釩鋼渣與所述釩粉礦、所述焦粉、所述除塵灰的質量比為(43.72～68.97)：(26.14～51.43)：(1.14～4.58)：(1.71～3.92)。

　　4.根據權利要求1所述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，其特征在于，步驟(2)中，所述燒結礦、所述釩鈦磁鐵塊礦、所述焦炭與所述硅石的質量比為(65～90)：(10～35)：(19.64～29.12)：(3.35～11.15)。

　　5.根據權利要求1所述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，其特征在于，所述爐為礦熱爐。

　　6.根據權利要求1所述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，其特征在于，所述冶煉的冶煉溫度為1650℃～1700℃。

　　7.根據權利要求5或6所述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，其特征在于，所述爐料連續加入所述礦熱爐內，并在1650℃～1700℃下連續冶煉。

　　8.根據權利要求8所述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，其特征在于，所述出渣、出鐵按照2.5～3小時間隔進行渣鐵混出。

　　9.一種含釩生鐵，其特征在于，由權利要求1-8任一項所述的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法制備。

　　技術總結

　　本發明屬于金屬冶煉技術領域，具體涉及一種含釩生鐵及冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法。所述冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法，包括：(1)采用含釩鋼渣、釩粉礦、焦粉、除塵灰進行制粒燒結，得到燒結礦；(2)將所述燒結礦、釩鈦磁鐵塊礦、焦炭與硅石配成爐料后加入爐內進行冶煉；(3)出渣，出鐵。本發明的冶煉含釩鋼渣制取含釩生鐵方法具有流程短，原料適應性強，可有效回收鋼渣中釩資源的優點。

　　技術研發人員：呂韜;李秦燦;于洪翔;寧曉宇;陳圣鵬;陳文國;蔡文

　　受保護的技術使用者：中冶東方工程技術有限公司

　　技術研發日：2020.04.24

　　技術公布日：2020.07.10