способ повышения степени извлечения ванадия при конвертировании природно-легированных чугунов

Формула изобретения

Способ повышения степени извлечения ванадия при конвертировании природно-легированных чугунов, включающий в себя цикл из двух или трех плавок, состоящих из заливки в кислородный конвертер ванадиевого чугуна, продувки его кислородом до содержания углерода 2,5-3,5%, присадки окислителя-охладителя и выпуска через летку металла-полупродукта в ковш после продувки плавки каждого цикла с оставлением шлака в конвертере, отличающийся тем, что на первых плавках цикла выпуск металла-полупродукта в ковш прекращают до визуального появления следов шлака в струе металла, а выпуск металла-полупродукта последней плавки цикла осуществляют полностью с попаданием на зеркало расплава в ковше печного шлака.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к конвертерной переработке ванадийсодержащего чугуна.

Конвертирование природнолегированного ванадием чугуна (табл.1) позволяет получить товарный ванадийсодержащий шлак с содержанием V₂O₅ 14,0-25,0 %, являющийся ценным продуктом для ферросплавных предприятий, и металл-полупродукт (табл.1), с содержанием углерода 2,5-3,5 %, предназначенный для дальнейшего передела в сталь. Способ получил название дуплекс-процесса.

Химический состав ванадийсодержащего чугуна и металла-полупродукта.

Таблица 1
Наименование	Содержание, %
С	V	Mn	Si	Ti	S	P
Ванадийсодержащий чугун	4,5	0,44	0,27	0,08	0,09	0,024	0,032
Металл-полупродукт	3,2	0,04	-	-	-	0,025	0,030

Ставший "классическим" способ передела ванадийсодержащего чугуна заключается в чередующейся заливке в конвертер чугуна, выпуске металла-полупродукта через летку конвертера в ковш. Образующийся ванадийсодержащий шлак кантуют в шлаковую чащу через горловину конвертера после одной-трех плавок [1]. При выпуске полупродукта в ковш вместе с металлом попадает до 10% ванадийсодержащего шлака и теряется, поскольку не является в дальнейшем товарным шлаком. Потери ванадийсодержащего шлака, а в конечном счете ванадия, с полупродуктом составляют до 4-5% [2]. Таким образом, извлечение ванадия из чугуна в товарный шлак составляет величину 82-84% [2].

Заявляемый способ позволит уменьшить потери ванадия с ванадийсодержащим шлаком по сравнению с существующей технологией [1]. Уникальность технологии конвертирования природнолегированного чугуна не позволяет привести большее количество аналогов.

Предлагаемый способ заключается в прекращении выпуска металла-полупродукта из конвертера на первой-второй плавке цикла из двух-трех плавок при визуальном появлении следов шлака в струе металла-полупродукта. Первую и вторую из цикла плавок осуществляют следующим образом: производят заливку в кислородный конвертер ванадийсодержащего чугуна, осуществляют продувку его кислородом, присадку окислителя-охладителя, выпуск металла-полупродукта, содержащего 2,5-3,5% углерода, в ковш через летку. В процессе выпуска предпоследних порций металла-полупродукта в струю вовлекается шлак. Поэтому при первых визуальных признаках появления ванадийсодержащего шлака в выпускаемом через летку полупродукте выпуск прекращается подъемом конвертера. Таким образом, в конвертере остается не более 3-5% полупродукта и более 95-97 % ванадиевого шлака. Конвертер возвращается в исходное положение, производится заливка ванадийсодержащего чугуна на оставленный ванадийсодержащий шлак и часть полупродукта, и продувка повторяется. Полный (последний на цикле) выпуск полупродукта перед кантовкой ванадийсодержащего шлака в чашу после второй или третьей плавки цикла неминуемо сопровождается попаданием ванадийсодержащего шлака на зеркало расплава в ковше, но это составит не более 3-5% по сравнению с 10% потерь при выпуске полупродукта по обычной [1] технологии.

Практическое опробование предлагаемой технологии представлено в виде таблиц опытных (табл.3) и сравнительных (табл.2) плавок.

Таким образом, количество шлака увеличивается, а с ним и количество ванадия в шлаке на 2-3 %, а степень извлечения ванадия достигнет величины не менее 85% с учетом потерь товарного шлака.

По своему техническому уровню, промышленному использованию и новизне заявляемый способ повышения степени извлечения ванадия при конвертировании природнолегированных чугунов соответствует критериям, достаточным для материалов заявки на изобретение.

Источники информации

1. Производство ванадиевого шлака и стали в конвертерах. Технологическая инструкция ТИ 102-СТ.К-66-2004, Нижний Тагил, 2004г., с.7.

2. Смирнов Л.А. и др. Конвертерный передел ванадиевого чугуна. Екатеринбург, 2000г., с. 136, 168.

Сравнительные плавки по выплавке полупродукта

Таблица 2
№ п/п	№ плавки*	Вес чугуна, т	Химический состав чугуна, %
C	Mn	Si	P	S	Cr	Ni	Сu	V	Ti
1	1 814887	166	4,4	0,22	0,08	0,035	0,025	0,08	0,05	0,01	0,41	0,06
2	1 814888	167	4,6	0,24	0,07	0,031	0,025	0,08	0,05	0,01	0,44	0,06
3	1 814889	169	4,6	0,25	0,07	0,036	0,018	0,08	0,05	0,01	0,44	0,09
4	1 814890	168	4,5	0,24	0,07	0,034	0,022	0,08	0,05	0,01	0,42	0,07
5	1 814891	167	4,6	0,25	0,09	0,034	0,023	0,09	0,05	0,01	0,43	0,10
6	1 814892	167	4,6	0,28	0,11	0,035	0,019	0,09	0,05	0,01	0,44	0,13
7	1 814893	168	4,6	0,29	0,10	0,035	0,017	0,09	0,05	0.01	0,44	0,12
8	1 814894	167	4,6	0,30	0,10	0,034	0,020	0,09	0,04	0,01	0,45	0,10

* "1"-год,

"8" - № конвертера (I-2, II-4, III-6, IV-8),

"14887" - порядковый номер плавки.

Продолжение таблицы 2
Интенсивность продувки O2, нм3/мин/расход, м3	Время продувки, мин	Количество окалины, т	Время подачи окалины, мин
1	400/1783	4,5	8,0	1,0
2	400/2078	5,0	8,0	1,0
3	400/2472	6,0	11,0	1,5
4	400/2472	6,0	9,5	1,5
5	400/2277	5,5	10,0	1,5
6	400/2277	5,5	11,5	1,5
7	400/2287	5,5	12,5	2,0
8	400/2574	6,0	12,0	2,0

Сравнительные плавки по выплавке полупродукта

Продолжение таблицы 2
№ п/п	№ плавки	X/состав полупродукта*, %	T, °C	Х/с V-шлака, %
С	Mn	V	P	S	V2O 5	CaC	Fеобщ
1	1 814887	3,5	0,02	0,09	0,035	0,025	1383	25,8	1,0	27,3
2	1 814888	3,4	0,01	0,06	0,031	0,025	1342	25,8	1,0	27,3
3	1 814889	3,1	0,01	0,03	0,035	0,018	1355	25,8	1,0	27,3
4	1 814890	3,1	0,02	0,06	0,034	0,022	1372	24,8	1,0	29,9
5	1 814891	3,3	0,01	0,07	0,034	0,023	1395	24,0	1,0	29,5
6	1 814892	2,9	0,01	0,05	0,035	0,019	1384	24,0	1,0	29,5
7	1 814893	2,7	0,01	0,04	0,035	0,017	1372	24,7	1,1	27,1
8	1 814894	3,1	0,01	0,05	0,034	0,020	1374	24,7	1,1	27,1

* Содержание Cr - 0,01,

Ni - 0,05,

Сu-0,01,

Ti, Si - следы.

продолжение (сводная) табл.2

	Содержание в чугуне	V,% в п/пр	Вес чугуна, т	Переход V в шлак, кг	Содержание,% V2O5 в шлаке	Расчетн. кол-во шлака, кг	Потери, % шлака с металлом	Шлак в чаше, кг
1	0,41	0,09	166	531,2	25,8	3676,6	10	3308,9
2	0,44	0,06	167	634,6	25,8	4392,3	10	3953,0
3	0,44	0,03	169	692,9	25,8	4795,8	10	4316,2
4	0,42	0,06	168	604,8	24,0	4500,0	10	4050,0
5	0.43	0,07	167	601,2	24,0	4473,2	10	4025,8
6	0,44	0,05	167	651,3	24,0	4845,9	10	4361,3
7	0,44	0,05	168	655,2	24,7	4736,8	10	4263,1
8	0,45	0,05	167	668,0	24,7	4829,3	10	4346,4

Опытные плавки по выплавке полупродукта

Таблица 3
№ п/п	№ плавки*	Вес чугуна, т	Химический состав чугуна, %
С	Mn	Si	P	S	Cr	Ni	Сu	V	Ti
1	1 814907	168	4,7	0,26	0,11	0,033	0,017	0,08	0,05	0,01	0,42	0,11
2	1 814908	167	4,6	0,26	0,12	0,033	0,020	0,08	0,05	0,01	0,42	0,13
3	1 814909	168	4,7	0.28	0,12	0,035	0,019	0,09	0,05	0,01	0,43	0,15
4	1 814910	167	4,8	0,27	0,11	0,034	0,018	0,08	0,05	0,01	0,44	0,13
5	1 814911	167	4,6	0,26	0,13	0,032	0,022	0,07	0,05	0,01	0,43	0,15
6	1 814912	166	4,7	0,24	0,13	0,030	0,024	0,08	0,05	0,01	0,45	0,14
7	1 814913	166	4,8	0,25	0,10	0,035	0,020	0,08	0,05	0.01	0,43	0,11
8	1 814914	169	4,8	0,24	0,13	0,030	0,024	0,07	0,05	0,01	0,43	0,14

* 1 -год,

"8" - № конвертера (I-2, II-4, III-6, IV-8),

"14887" - порядковый номер плавки.

Продолжение таблицы 3
	Интенсивность продувки O2, нм3 /мин/расход, м3	Время продувки, мин	Количество окалины, т	Время подачи окалины, мин
1	400/1417	3,5	5,0	1,0
2	400/2323	5,5	9,8	2,0
3	400/1834	4,5	6,7	1,0
4	400/2212	5,5	10,3	2,0
5	400/2382	5,5	11,3	2,0
6	400/2184	4,0	9,0	1,5
7	400/2312	5,5	11,5	2,0
8	400/2293	5,5	9,0	1,5

Опытные плавки по выплавке полупродукта

Продолжение таблицы 3
№ п/п	№ плавки	X/состав полупродукта*, %	T, °C	Х/с У-шлака,%
С	Mn	V	P	S	V2O5	CaO	Fеобщ
1	1 814907	3,92	0,02	0,10	0,032	0,017	1327	26,4	1,17	25,4
2	1 814908	2,96	0,01	0,06	0,032	0,020	1382	26,4	1,17	25,4
3	1 814909	3,25	0.02	0,08	0,033	0,019	1388	26,4	1,17	25,4
4	1 814910	3,17	0,01	0,07	0,034	0,018	1351	27,0	1.0	25,5
5	1 814911	2,97	0,02	0,05	0,032	0,022	1395	27,0	1.0	25,5
6	1 814912	2,81	0,01	0,05	0,030	0,024	1351	27,0	1,0	25,5
7	1 814913	2,90	0,01	0,04	0,035	0,020	1391	64,7	1,0	27,0
8	1 814914	2,86	0,01	0,05	0,030	0,024	1392	26,7	1.0	27,0

*

Содержание Cr - 0,01,

Ni-0,05,

Сu-0,01,

Ti, Si - следы.

Продолжение (сводная) таблица 3
	Содержание в чугуне	V,% в п/пр	Вес чугуна, т	Переход V в шлак, кг	Содерж.,% V2O5 в шлаке	Расчетн. кол-во шлака, кг	Потери,% шлака с металлом	Шлак в чаше, кг
1	0,42	0,10	168	537,6	26,4	3633,5	3	3524,4
2	0,42	0,06	167	601,2	26,4	4066,5	3	3944,5
3	0,43	0,08	168	588,0	26,4	3977,2	10	3579,5
4	0,44	0,07	167	617,9	27,0	4086,6	3	3964,0
5	0.43	0,05	167	634,6	27,0	4197,0	3	4071,0
6	0,45	0,05	166	664,0	27,0	4391,5	10	3952,3
7	0,43	0,05	166	647,4	26,7	4329,8	3	4199,9
8	0,43	0,05	169	642,2	26,7	4295,0	10	3865,5