專利名稱：一種利用CO₂實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐高效提釩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金工藝領(lǐng)域，特別涉及一種適用于30-300噸提釩轉(zhuǎn)爐的提高轉(zhuǎn)爐釩的氧化轉(zhuǎn)化率、降低半鋼余釩、提高釩渣品位的高效提釩方法。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)爐提釩過程通常采用氧氣作為氧化劑完成提釩等氧化反應(yīng)，由于氧氣與硅、錳、 釩、鈦及部分碳元素反應(yīng)均產(chǎn)生大量的熱，因此轉(zhuǎn)爐提釩過程熔池溫度很快上升至1400°C 以上使提釩條件變差。現(xiàn)階段主要通過加入生鐵塊、鐵礦石、氧化鐵皮以及廢鋼等塊狀冷卻劑進(jìn)行控溫，取得了一定的效果，但塊狀冷卻劑無法持續(xù)控制熔池溫度，使熔池局部容易出現(xiàn)極冷極熱現(xiàn)象，同時(shí)由于提釩節(jié)奏快、溫度低使塊狀冷卻劑不易完全熔化，未能充分發(fā)揮其有效冷卻作用，不利于提釩反應(yīng)的順利進(jìn)行。含釩鐵水中釩元素含量?jī)H為0. 25%-0. 4%，且提釩過程由于碳氧反應(yīng)受到抑制，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件差，因此在提釩過程中釩元素的反應(yīng)速度和程度受傳質(zhì)速度限制，既延長(zhǎng)吹煉時(shí)間，又影響釩的回收率，導(dǎo)致半鋼余釩和渣中鐵損均較高，造成資源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種可以在現(xiàn)轉(zhuǎn)爐中提高釩的氧化轉(zhuǎn)化率，降低半鋼余釩，提高釩渣品位，提高釩資源回收利用率的利用CO2實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐高效提釩的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種利用CO2實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐高效提釩的方法，在提釩轉(zhuǎn)爐的不同冶煉階段，采用分時(shí)段控制(X)2的供入量，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐高效提釩，CO2以氣體形式噴吹時(shí)，流量為1000Nm7h-50000Nm7h，具體包括以下步驟
冶煉開始階段(如Ο-aiiin內(nèi))，Si、Ti等元素集中氧化導(dǎo)致熔池快速升溫，(X)2供入量為 2-15kg/t，占總供入量的30-40%，利用反應(yīng)放熱相對(duì)較少，控制升溫速度；
冶煉第二階段(如2-5min內(nèi))，CO2供入量2_25kg/t進(jìn)行控溫提釩，將熔池溫度控制在 1350-1400°C，提高爐內(nèi)CO分壓，延長(zhǎng)提釩反應(yīng)時(shí)間，推遲碳氧化反應(yīng)劇烈發(fā)生的時(shí)間，(X)2 供入量占總供入量的40-50% ；
冶煉第三階段(如5min-吹煉終點(diǎn))，屬于升溫階段，利用脫碳反應(yīng)提高熔池溫度，達(dá)到良好的渣鐵分離，同時(shí)降低爐渣(FeO)，降低鐵損，提高釩渣品位，此階段CO2供入量為 l-10kg/t,占總供入量的10-30%。本發(fā)明的原理是提釩過程中，由于熔池升溫速度較快使提釩熱力學(xué)條件變差，碳氧反應(yīng)抑制造成熔池?cái)嚢鑿?qiáng)度不足，是導(dǎo)致釩的氧化轉(zhuǎn)化率較低的主要原因。本發(fā)明在提釩轉(zhuǎn)爐中供入CO2，將熔池溫度控制在1350-1400°c，同時(shí)加強(qiáng)熔池?cái)嚢?，促進(jìn)釩的氧化。CO2屬于弱氧化性物質(zhì)，在提釩溫度下，與鐵水中元素均能發(fā)生氧化反應(yīng)，(X)2與C、 Fe元素反應(yīng)雖為氧化反應(yīng)，但卻是吸熱反應(yīng)，與Si、Mn、Ti元素氧化反應(yīng)放熱約為仏與各元素氧化反應(yīng)放熱的30%，與V元素反應(yīng)放熱僅為O2與V氧化反應(yīng)放熱的10%。CO2與熔池元素反應(yīng)均能產(chǎn)生大量CO氣泡，不僅存在射流的物理攪拌作用，同時(shí)CO氣體上浮可產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)攪拌作用，加強(qiáng)熔池?cái)嚢瑁磻?yīng)產(chǎn)生的CO氣體提高了轉(zhuǎn)爐內(nèi)CO分壓，有利于抑制脫碳反應(yīng)的進(jìn)行，促進(jìn)提釩保碳，提高轉(zhuǎn)爐提釩率。本發(fā)明在轉(zhuǎn)爐提釩過程中，CO2既可以氣體形式噴入含釩鐵水內(nèi)，也可以固體干冰的形式加入，氣體(X)2通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)保證轉(zhuǎn)爐提釩冶煉過程噴吹(X)2氣體流量和壓力，可利用傳統(tǒng)超音速氧槍或旋流氧槍從提釩轉(zhuǎn)爐頂部噴吹，也可利用側(cè)槍從轉(zhuǎn)爐側(cè)部噴吹，還可利用底吹透氣磚或底吹噴槍從底部噴入；干冰以投彈的方式從轉(zhuǎn)爐爐口加入，也可將少量干冰在兌鐵水前放置于提釩轉(zhuǎn)爐爐底。本發(fā)明的有益效果是該方法適用于30-300噸提釩轉(zhuǎn)爐，利用CO2參與熔池反應(yīng)的控溫作用和強(qiáng)攪拌作用，控制提釩反應(yīng)過程熔池溫度在1350-1400°C，加強(qiáng)熔池?cái)嚢瑁岣郀t內(nèi)CO分壓，抑制脫碳反應(yīng)，促進(jìn)提釩保碳，提高釩的氧化轉(zhuǎn)化率和釩渣品位。本發(fā)明屬于綠色提釩工藝，適用于30-300噸提釩轉(zhuǎn)爐，噸鋼(X)2消耗量為5-50kg/t。采用本發(fā)明可提高轉(zhuǎn)爐提釩率3-15%，釩渣品位提高1%以上，采用的(X)2可從石灰窯尾氣中回收，也可來源于轉(zhuǎn)爐煤氣分離回收的CO2，也可從化工廠尾氣或天然(X)2資源中獲取。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。
(1)40噸提釩轉(zhuǎn)爐冶煉工藝
提釩過程采用CD2氣體進(jìn)行吹煉，氣體流量為5500-6000Nm7h，供入量為30_40kg/t。冶煉開始階段(0-2min)，CO2供入量為9_Ukg/t，占總供入量的30-35%，利用反應(yīng)放熱相對(duì)較少，控制熔池升溫速度，根據(jù)熔池溫度決定噴吹時(shí)間。冶煉第二階段(2-5min)，屬于反應(yīng)控溫階段，根據(jù)熔池釩含量，CO2供入量為 13-16kg/t，占總供入量的40%-45%，控制熔池溫度為1350-1400°C，提高爐內(nèi)CO分壓，延長(zhǎng)提釩反應(yīng)時(shí)間，推遲碳氧化反應(yīng)劇烈發(fā)生的時(shí)間，此階段決定提釩時(shí)間。冶煉第三階段(5min-吹煉終點(diǎn))，屬于升溫階段，利用脫碳反應(yīng)提高熔池溫度，實(shí)現(xiàn)良好的渣鐵分離，同時(shí)降低爐渣(FeO)，降低鐵損，提高釩渣品位，此階段CO2供入量為 8-12kg/t,占總供入量的20-30%，根據(jù)半鋼成分和終點(diǎn)溫度決定出半鋼時(shí)間。(2) 150噸提釩轉(zhuǎn)爐冶煉工藝
提釩過程采用CD2氣體進(jìn)行吹煉，氣體流量為18000-21000Nm7h，供入量為22_30kg/t。冶煉開始階段(0-2min)，CO2供入量為74kg/t，占總供入量的35_40%，利用反應(yīng)放熱相對(duì)較少，控制熔池升溫速度，根據(jù)熔池溫度決定噴吹時(shí)間。冶煉第二階段(2-5min)，屬于反應(yīng)控溫階段，CO2供入量為ll_13kg/t，占總供入量的45-50%，將熔池溫度控制在1350-1400°C，提高爐內(nèi)CO分壓，延長(zhǎng)提釩反應(yīng)時(shí)間，推遲碳氧化反應(yīng)劇烈發(fā)生的時(shí)間，此階段根據(jù)熔池釩含量決定提釩時(shí)間。冶煉第三階段(5min-吹煉終點(diǎn))，屬于升溫階段，利用脫碳反應(yīng)提高熔池溫度，實(shí)現(xiàn)良好的渣鐵分離，同時(shí)降低爐渣(FeO)，降低鐵損，提高釩渣品位，此階段CO2供入量為 4-8kg/t,占總供入量的10-20%，根據(jù)半鋼成分和終點(diǎn)溫度決定出半鋼時(shí)間。(3) 300噸提釩轉(zhuǎn)爐冶煉工藝提釩過程采用CD2氣體進(jìn)行吹煉，氣體流量為34000-40000Nm7h，供入量為35_^kg/t。冶煉開始階段(0-3min)，CO2供入量為12_15kg/t，占總供入量的35-38%，利用反應(yīng)放熱相對(duì)較少，控制熔池升溫速度，根據(jù)熔池溫度決定噴吹時(shí)間。冶煉第二階段(3-7min)，屬于反應(yīng)控溫階段，CO2供入量為15_Wkg/t，占總供入量的43-47%，將熔池溫度控制在1350-1400°C，提高爐內(nèi)CO分壓，延長(zhǎng)提釩反應(yīng)時(shí)間，推遲碳氧化反應(yīng)劇烈發(fā)生的時(shí)間，此階段根據(jù)熔池釩含量決定提釩時(shí)間。冶煉第三階段(7min-吹煉終點(diǎn))，屬于升溫階段，利用脫碳反應(yīng)提高熔池溫度，實(shí)現(xiàn)良好的渣鐵分離，同時(shí)降低爐渣(FeO)，降低鐵損，提高釩渣品位，此階段CO2供入量為 8-12kg/t,占總供入量的15-22%，根據(jù)半鋼成分和終點(diǎn)溫度決定出半鋼時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種利用(X)2實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐高效提釩的方法，其特征在于，在30-300噸提釩轉(zhuǎn)爐的冶煉階段，采用分時(shí)段控制(X)2的供入量，利用(X)2參與氧化反應(yīng)控溫和產(chǎn)生CO氣泡的強(qiáng)攪拌作用及抑制碳的氧化作用，為轉(zhuǎn)爐提釩反應(yīng)提供良好的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，提高釩的氧化轉(zhuǎn)化率3-15%，提高釩渣品位1%以上，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐高效提釩，具體包括以下步驟冶煉開始階段，即從Ο-aiiin內(nèi)，氧化反應(yīng)導(dǎo)致熔池快速升溫，CO2供入量為2-15kg/t， 占總供入量的30-40%，利用反應(yīng)放熱相對(duì)較少，控制升溫速度；冶煉第二階段，即從2-5min內(nèi)，CO2供入量2_2^g/t，將熔池溫度控制在1350_1400°C， 提高爐內(nèi)CO分壓，進(jìn)行控溫提釩延長(zhǎng)提釩反應(yīng)時(shí)間，推遲碳氧化反應(yīng)劇烈發(fā)生的時(shí)間，CO2 供入量占總供入量的40-50% ；冶煉第三階段，即從5min-吹煉終點(diǎn)，屬于升溫階段，利用脫碳反應(yīng)提高熔池溫度，達(dá)到良好的渣鐵分離，降低爐渣鐵損，[si]提高釩渣品位，此階段0)2供入量為l-10kg/t，占總供入量的10-30%。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種利用CO2實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐高效提釩的方法，其特征是所述CO2 以氣體或固體干冰的形式加入，其中，氣體采用傳統(tǒng)超音速氧槍或旋流氧槍從提釩轉(zhuǎn)爐頂部噴吹，也可利用側(cè)槍從轉(zhuǎn)爐側(cè)部噴吹，還可利用底吹透氣磚或底吹噴槍從底部噴入，氣體噴吹流量為1000-50000Nm3/h ；固體干冰以投彈的方式從轉(zhuǎn)爐爐口加入，或?qū)⒐腆w干冰在兌鐵水前放置于提釩轉(zhuǎn)爐底部。
全文摘要
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用CO2解決提釩轉(zhuǎn)爐冶煉過程控溫難、攪拌能力弱導(dǎo)致釩的氧化轉(zhuǎn)化率低等技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐高效提釩的方法，本發(fā)明在提釩過程中向轉(zhuǎn)爐內(nèi)采用分時(shí)段控制CO2的供入量，CO2參與熔池反應(yīng)的控溫作用和強(qiáng)攪拌作用，控制提釩反應(yīng)過程熔池溫度在1350-1400℃，加強(qiáng)熔池?cái)嚢?，提高爐內(nèi)CO分壓，抑制脫碳反應(yīng)，促進(jìn)提釩保碳，提高釩的氧化轉(zhuǎn)化率和釩渣品位。本發(fā)明屬于綠色提釩工藝，適用于30-300噸提釩轉(zhuǎn)爐，噸鋼CO2消耗量為5-50kg/t。采用本發(fā)明可提高轉(zhuǎn)爐提釩率3-15%，釩渣品位提高1%以上，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐高效提釩的目的。
文檔編號(hào)C21C5/36GK102251070SQ20111020072
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者呂明, 朱榮, 林騰昌, 畢秀榮, 王磊, 魏鑫燕 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)