專利名稱：從生鐵中分離鈦和/或釩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從生鐵中分離鈦和/或釩的方法。
在精煉生鐵時，有許多不是鐵的金屬被氧氧化成熔渣。一般來說將獲得具有低釩含量的含釩堿性鋼熔渣?？紤]到低的釩含量，從這樣的熔渣中回收釩非常耗資。本發(fā)明人早期的提議是分幾步通過在熔渣中保持殘余的氧化鐵含量和在第一還原步驟中分離金屬鐵來還原這樣的含釩鋼熔渣。剩下的熔渣熔體在第二還原步驟中被進一步還原為其鉻和/或釩或鐵合金，第二步比第一步的還原能力高，從而能夠隨后分離水力學(xué)活性熔渣。
為了從生鐵中分離出釩，有人提出首先選擇性氧化和分離Si。然后，還建議了為通過加入含氧化鎂投料來分離P和S的進一步步驟，從而在隨后的第三步引入堿性碳酸鹽和氧化鐵、亞鐵鹽或碳酸鹽，并排出含P和S熔渣。隨后，在添加氧的同時將釩氧化，當然許多其它金屬也被氧化。
從JP-57-63647A知道了一種方法，通過該方法可以從熔渣中特別回收Na，P和V。在那里，將生鐵引入一個長柄杓并分離Si。向金屬浴中補充蘇打(Na2CO3)和氧化鐵，以便進行脫硫和脫磷。將獲得的熔渣引入熱水中，向水相中通入二氧化碳，以提取碳酸鈉、磷酸鈉和NaVO3。使所需的產(chǎn)物從水相中沉淀出來。在這種情況下，用硫酸銨將釩以釩酸銨的形式沉淀出來。
在蘇聯(lián)專利摘要，M24節(jié)，Week 9601，1996年1月26日，Dewent Publication Ltd，London，RU 2034031-C1(URALS FERRMETALS RES INST)(參見實審文件)中，公開了一種用轉(zhuǎn)爐從鈦磁鐵礦中回收含鈦熔渣的方法，其中含氧化鐵熔渣與鈦磁鐵礦一起熔化，并作為混合熔渣排出，形成生鐵。同時，減少了轉(zhuǎn)爐熔渣中鐵的損失。
本發(fā)明的目的是提供一種簡單和選擇性的單步驟方法，用來回收相應(yīng)各金屬，通過該方法可以形成直接富集有鈦和/或釩的熔渣，這樣便大大有利分別回收鈦和/或釩。此外，本發(fā)明還致力于提供上面定義類型的方法，直接富集有鈦和/或釩的熔渣可以以較小的花費并且不必對已有的底吹轉(zhuǎn)爐進行任何改造而加以生產(chǎn)。為達到這一目的，本發(fā)明的方法主要包括向第一步的的生鐵中添加足以使鈦成為熔渣量的氧化鐵，使鈦成為熔渣并在必要時分離熔渣，隨后加入足以使釩成為熔渣量的氧化鐵，分離形成的并富集釩的熔渣，這樣便使生鐵精煉為鋼。如果向熔融生鐵中混入氧化鐵礦，可以進行溫和的鐵精煉并從鐵礦還原鐵，從而可以定量地使鈦、接著是釩和硅成為熔渣。因而低熔渣量幾乎僅僅包含鈦和/或釩的二氧化硅，其中通過加入石灰，在不足的熔渣堿度情況下可以生成堿性熔渣，分別生成鈦酸鈣和釩酸鈣以及硅酸鈣。這些堿性熔渣高度富集鈦和/或釩，隨后可以將其以常規(guī)方式通過還原步驟進行后處理，使得金屬鈦、釩、鈦鐵或釩鐵分別以高純度(特別是不含碳)得到回收。熔渣堿度的調(diào)整和鈦酸鈣和釩酸鈣形式的熔渣的調(diào)整可以分別以特別簡單方式進行，在第一步和第二步中加入化學(xué)計量量的氧化鐵和氧化鈣，使生鐵中所含的鈦和/或釩分別反應(yīng)成為CaTiO4和CaVO4，其中根據(jù)熔渣的二氧化硅含量使用額外的石灰，石灰最好與鐵礦一起加入，以便將熔渣堿度調(diào)節(jié)到1.3以上。當生鐵中Ti含量很低時，分別分離可能是不經(jīng)濟的。在這種情況下，可以立即進行釩的造渣，其中熔渣中低含量的鈦可以同時變?yōu)榈V渣。氧化鐵量和/或石灰的用量分別調(diào)節(jié)至適應(yīng)于生鐵中Ti和V含量，導(dǎo)致選擇性一步方式操作，這樣便立即獲得所需的富集。
如上所述，由于硅在第一步用原礦和/或氧化鐵礦溫和氧化期間成為熔渣，所以通常所需熔渣堿度的調(diào)節(jié)可通過僅添加石灰而實現(xiàn)，其中在使釩成為熔渣的過程中，最好加入Al2O3和/或SiO2，以調(diào)節(jié)所需的熔渣粘度。
進一步的精煉過程可以以常規(guī)的方式進行，其中最好使得在使釩成為熔渣和熔渣的分離之后，通過在附加的步驟中精煉和造渣燒掉Mn，P和鉻。由于在多步精煉過程中的分步氧化，從生鐵中選擇性地分離許多金屬是可行的，這些隨后的熔渣幾乎不含任何氧化硅，這是因為在前面的造渣過程中，硅已經(jīng)被燒掉。因此，在附加的加工步驟中，以及在此情況下，加入Al2O3和/或SiO2可能是合理的和必要的，以調(diào)節(jié)所需的熔渣粘度。
在該附加步驟之后，分離含有所述金屬的熔渣便可獲得不含磷和錳的煉鋼廠熔渣，結(jié)果該煉鋼廠熔渣特別適宜進一步加工，特別是作為生產(chǎn)肥料[Thomas meal(Ca3(PO4)2]的原料產(chǎn)物、水性粘合劑或水性粘合劑添加劑。由于精煉是分步進行的，可行的辦法是在第一步選擇性地使鈦和/或釩成為熔渣，從而可以使鉻、錳和磷成為熔渣。因此，多步精煉法可以從最終的熔渣中分離出相應(yīng)的不合需要的成分，產(chǎn)生極少量熔渣，其中首先可以實現(xiàn)以比已知方法簡單得多的方式回收有價值的物質(zhì)例如鈦和/或釩的優(yōu)越性。
由于熔渣的相對簡單的粘度可調(diào)節(jié)性，該方法可以在剛超過金屬浴的液相線溫度的較低溫度下進行，其中過熱熔渣所需的大量的熱可以從精煉過程中直接同流換熱。同時，來自氧化礦石的氧化鈦再與生鐵在第一步中反應(yīng)，從而大大改善鐵平衡。
用最終熔渣來生產(chǎn)水泥熟料和特定粘合劑級的具有高α-belite含量和高最終濃度的反應(yīng)可以任意的方式進行。例如，可以將來自還原過程和煉鋼廠過程的液體熔渣相互混合，由于中和反應(yīng)是放熱的，將該過程以大量自動放熱的方式進行也是可行的。例如，然后在鐵浴時的連續(xù)還原過程可以以簡單的方式一步實現(xiàn)，因為開始提及的金屬已經(jīng)被預(yù)先選擇性地造渣了，并且能夠以較少量熔渣的形式排出。
含釩鋼廠熔渣一般含有2-6％(重量)V2O5。按照本發(fā)明的在精煉過程開始的釩的富集使得熔渣的釩含量可以達到32％(重量)以上?？紤]到已經(jīng)進行的金屬分離，例如鈦、釩和隨后的鉻或錳的分離，為后處理煉鋼廠熔渣的隨后的還原步驟可以類似地在減壓下進行，這對于節(jié)能是有益的。
在一種特別簡單的方式中，可以使用已經(jīng)加有Ti和V的生鐵，優(yōu)選LD熔渣的完全還原生成的生鐵。
注意迅速和選擇性氧化所需的條件，鈦和釩的造渣可以以特別安全和選擇性的方式在底吹轉(zhuǎn)爐中進行。
從生成的熔渣回收、特別是無碳回收釩最好以Fe/Si或Al為還原劑。
實施例在V的造渣中，應(yīng)用了下面的基本反應(yīng)
將3公斤釩溶解在1噸生鐵中。為了將該釩引入熔渣中，需要4.71公斤鐵礦石。生成4.41公斤V2O3以及3.3公斤額外的鐵。
為使4.41公斤V2O3成為礦渣，需要1.65公斤生石灰。因而，每噸生鐵生成6公斤釩熔渣(CaV2O4)。為了將該熔渣保持在液態(tài)，加入20％Al2O3。因而，每噸生鐵生成7.6公斤釩最終熔渣。
如果從轉(zhuǎn)爐中提取這樣非常低的特定熔渣有困難的話，它們可以通過添加生石灰、鋁土礦和/或石英沙、干粘土、含灰碳載體等而提高。然而，在這種情況下，釩濃度會因此而降低。
釩熔渣的組成如下成分比例(％(重量))CaO 22V2O3(V)58(39)Al2O320
該釩熔渣在1380℃下是高度液態(tài)的，極其適宜用FeSi/Al在感應(yīng)坩鍋爐(高中頻率)中還原。
每噸原始熔渣生成7.6公斤釩熔渣。因而，在120噸底吹轉(zhuǎn)爐中，每次投料(輔助物質(zhì)通過噴嘴噴入)生成812公斤釩熔渣。
將該釩熔渣供應(yīng)到熔渣收集器中，以-沉淀夾帶的生鐵-給釩反應(yīng)器收集足量的熔渣。
在釩反應(yīng)器中的熔渣還原最好在氬氣氛中的FeSi/Al浴上不連續(xù)地進行。因而，釩鐵合金的釩部分可以通過無碳鐵浴中Si和Al的定量比率加以控制。
鐵浴的溫度反應(yīng)在1500-1900℃之間，這取決于待生成的FeV合金和最終熔渣。
在該情況下，Al是作為還原劑加到鐵浴中的。
對于每噸釩熔渣，必須向鐵浴中送入209公斤Al。因而，使得390公斤釩、393公斤Al2O3成為熔渣。
因此，從1噸釩熔渣可以生成813公斤含有27％氧化鈣和73％三氧化二鋁的最終熔渣。這一組成對應(yīng)于最高質(zhì)量的“耐火混凝土”(可澆鑄)基本材料。
如果用FeSi(Si)作為還原劑，則可以獲得高質(zhì)量的“氧化鋁熔體水泥”。根據(jù)Al/Si比率，可以獲得大多數(shù)不同級別。
FeV合金含有大約50％的V。
權(quán)利要求
1.從生鐵中分離鈦和/或釩的方法，其特征在于向第一步的生鐵中添加足以使鈦成為熔渣量的氧化鐵，使鈦成為熔渣并在必要時分離熔渣，隨后加入足以使釩成為熔渣量的氧化鐵，分離生成的并富集釩的熔渣，這樣便使生鐵精煉為鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求的方法，其特征在于在第一步和第二步中加入化學(xué)計量量的Fe氧化物和氧化鈣，以使生鐵中所含的鈦和/或釩分別反應(yīng)成為CaTiO4和CaVO4，其中根據(jù)熔渣的二氧化硅含量使用額外的石灰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于將石灰與鐵礦石一起投入，以將熔渣的堿度調(diào)節(jié)到1.3以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的方法，其特征在于在使釩成為熔渣并將熔渣分離后，通過在一個附加的步驟中精煉和造渣而燒掉Mn，P和鉻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項的方法，其特征在于在使釩成為熔渣的過程中加入Al2O3和/或二氧化硅，以便將熔渣調(diào)節(jié)至所需的粘度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項的方法，其特征在于使鈦和釩成為熔渣的過程是在底吹轉(zhuǎn)爐中進行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項的方法，其特征在于使用通過LD熔渣的還原生成的生鐵。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項的方法，其特征在于借助于Fe/Si或Al，將含釩熔渣還原為釩鐵合金。
全文摘要
從生鐵中分離鈦和/或釩的方法,其特征在于向第一步的生鐵中添加足以使鈦成為熔渣量的氧化鐵,使鈦成為熔渣并分離熔渣,隨后加入足以使釩成為熔渣量的氧化鐵,分離生成的并富集釩的熔渣,這樣便使生鐵精煉為鋼。
文檔編號C22B34/00GK1198190SQ97190948
公開日1998年11月4日 申請日期1997年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月24日
發(fā)明者A·艾林格 申請人:“霍爾德班克”財務(wù)格拉魯斯公司