專利名稱：氧化釩的回收的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到氧化釩的回收和生產(chǎn)。
迄今為止，在鋼鐵生產(chǎn)的過程中已有若干種用于釩的回收或氧化的方法和工藝。但是，就初始的投資費用和操作費用而論，這些方法和工藝的費用即使不是全部也是大多數(shù)顯得特別昂貴，而且這些方法和工藝也并非像所說的那樣成功。
一種現(xiàn)有的提取釩的方式包括攪動或搖動桶的方法，在該法中桶被安置在使熔融金屬攪動或搖動的搖床內(nèi)，所配置的噴槍(一根或多根)把氧氣吹在金屬表面上。該桶被制作成這樣一種形狀和結(jié)構(gòu)，即提供一種象運動著的內(nèi)部波紋，從而使剛產(chǎn)生的金屬容易和頂吹的氧氣接觸。由于需要用大型起重設(shè)備來裝卸充滿熔融金屬的桶，所以這一系統(tǒng)的投資費用是昂貴的。
為使桶有效地搖動還需要一座攪動臺或搖動臺，該臺是一種大型工程部件，根據(jù)需要它必須經(jīng)受得住為把攪拌運動傳給熔融金屬所需的巨大壓力。
所有上述這些需要的條件，從投資和操作觀點來考慮涉及到相當(dāng)大的費用。
另一種現(xiàn)有技術(shù)的方法是使用水冷卻的銅噴槍露出在桶表面的正下方，該法依靠由外部感應(yīng)線圈產(chǎn)生的金屬的感應(yīng)攪拌，從而使剛產(chǎn)生的金屬循環(huán)進入由噴槍供給的氧區(qū)。
此外，人們認為上述這種方法耗費昂貴，其費用中也包括了在緊靠著或者貼鄰著所述感應(yīng)線圈區(qū)域內(nèi)的桶邊要用非磁性不銹鋼所需的費用。人們還認為所需一是尺寸的感應(yīng)線圈的耗費也非常昂貴。
根據(jù)本發(fā)明的一個部分它提供了一種從熔融金屬中回收氧化釩的方法，該方法為通過至少一根細長的噴槍把氧氣和至少一種冷卻氣體或屏蔽氣通入所述的熔融金屬內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個部分它提供了一種從熔融金屬中回收氧化釩的裝置，該裝置包括了至少一根延伸到所述的熔融金屬內(nèi)的細長的噴槍，所述的噴槍配置有至少一個延伸到其內(nèi)的細長的槍膛。本發(fā)明的方法和裝置上所配置的設(shè)備最低限度能使氧氣和至少一種冷卻氣體或屏蔽氣經(jīng)過所述的噴槍進入所述的熔融金屬內(nèi)。
以下僅僅通過實施例，并參閱圖例對本發(fā)明加以說明之，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種方式的一座釩回收裝置的截面圖。
迄今為止，人們已在應(yīng)用許多種從含釩的鐵水中生產(chǎn)富釩渣的方法和裝置。
迄今為止用現(xiàn)有技術(shù)所設(shè)計的方法均具有一個或多個缺點，諸如投資費用高，操作費用高，反應(yīng)速度緩慢等，此外，現(xiàn)有技術(shù)的裝置比較復(fù)雜，而且難于控制。
本發(fā)明公開了一種把氧氣通入含釩鐵水內(nèi)的方法和裝置，其目的是形成氧化釩并且以維持合適的過程控制的這樣一種方式來攪動和攪拌鐵水。
本發(fā)明使用一根或多根用合適材料制作的細長的噴槍，該噴槍能使氧氣連同至少一種冷卻氣體、屏蔽氣或類似物質(zhì)一起通過其內(nèi)，它起著冷卻反應(yīng)區(qū)和維持過程控制的作用，同時使得所形成的反應(yīng)氣體能夠攪拌和攪動鐵水，從而使剛產(chǎn)生的富釩鐵能進入反應(yīng)區(qū);并使所形成的氧化釩渣浮到表面上。
噴槍可降低或升高，從而進入或脫離含釩的鐵水容器，以這種方式制作的噴槍可進一步獲得附加的過程控制，以及在容器內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)或旋轉(zhuǎn)(攪拌)運動或施加力矩。為了達到這個目的，可在合適的機身內(nèi)適當(dāng)?shù)匕惭b噴槍(一根或多根)，噴槍附著在或連接到驅(qū)動裝置上，以此來減少和增加力矩，以及/或者施加或傳遞循環(huán)或攪拌力矩或運動。
為了進一步使鐵水內(nèi)的釩氧化，通過碳的添加或鐵水的再碳化，所述的同一系統(tǒng)可實現(xiàn)進一步的過程控制，從而使鐵水的組成令人滿意地符合釩的氧化過程或者其后的煉鋼過程的需要。當(dāng)出現(xiàn)碳過量時，憑籍加氧的能力可進一步增強過程控制，從而碳可被氧化而釋放出附加的熱能，因此確保了在鐵水內(nèi)可達到充分的過熱。這樣頭樂沽耍ɑ蛘咧遼偈墻檔階畹拖薅齲┤魏畏⑸檀傭賈虜克鶚У那閬潁繁Ａ頌云浜蟮牧陡止嘆哂兇愎壞幕芎腿饒堋 這種方法的操作費用相對較低，在投資費用方面比其它方法相對低廉，并能實現(xiàn)非常有效的過程控制。反應(yīng)時間較短，又比較簡單?？纱蟠蠼档涂刂莆廴镜囊?因為這種方法幾乎不產(chǎn)生令人討厭的塵?；驘熿F)。
在本發(fā)明中提供了一個桶或容器1，該桶或容器1以下述的方式使用，即為除去其中的殘渣最好只需要一種搖動機構(gòu)或樞軸機構(gòu)(未表示出來)或機械裝置。例如，該桶或容器1可適當(dāng)安裝，使其可繞軸或中心點搖動，從而傾其能除去殘渣。上述的桶和容器不過是僅作為舉例而已，預(yù)計其它形式的容器或桶也可使用。
本發(fā)明結(jié)合參閱附圖中的圖1加以說明之，圖中只表示出一根噴槍2，這僅作為舉例而已，如果需要也可配置許多根這樣的噴槍。
參考附圖中的圖1，熔融金屬3置于用耐火材料襯里的桶或容器1內(nèi)。
噴槍2插入含釩的熔融金屬3的表面以下，從而使噴槍2至少有一部分在所述的熔融金屬中露出來，噴槍2的形狀特別細長，并且用本文所述的這些耐火材料復(fù)蓋，本發(fā)明也提供了一種合適的用耐火材料襯里的蓋或密封件5。
細長的噴槍2由通入其內(nèi)的至少為一個槍膛或孔道7來構(gòu)成或配備，而且細長的噴槍2可按任何合適的方式和用任何合適的裝置附在或連接著氧氣進料8和冷卻氣體(一種或多種)或屏蔽氣進料9上?？捎米骼鋮s氣體或屏蔽氣的氣體在本文中通過實施例加以說明之。
在使用時，氧氣和冷卻氣體或屏蔽氣經(jīng)過噴槍2從尾部2a處噴出，或者按照本發(fā)明所介紹的方式經(jīng)過沿著和圍繞著噴槍2的許多輔助排氣孔15。許多對稱的、彼此相隔的輔助排氣孔15最好配置在噴槍2的周圍，業(yè)已發(fā)現(xiàn)這樣配置可減少噴槍內(nèi)的振動和荷載。排氣孔15分布在噴槍2內(nèi)，而噴槍的那一部分處在熔融金屬的表面以下，業(yè)已證實這樣分布的排氣孔15至少具有減少(即使不是消除)噴槍(一根或多根)燒毀靠近氧氣從噴槍排出的常規(guī)出口(如實施例中的2a處)附近的桶底耐火材料的可能性，如果氧氣只從靠近桶底1a的噴槍尾部2a處引出，就可能發(fā)生上述燒毀現(xiàn)象。
因此，正如本文所指出的人們將意識到在噴槍上配置一個或多個(最好是許多個)排氣孔15后會有許多優(yōu)點。
再參考附圖，在氧氣和冷卻氣體通進含釩的熔融金屬3內(nèi)(而在表面4下面)以后，熔融金屬3產(chǎn)生攪動和循環(huán)，從而使剛產(chǎn)生的富釩鐵循環(huán)進入靠近噴槍2(一根或多根)的反應(yīng)區(qū)，并使形成的氧化釩渣浮到表面4上，這在附圖中表示為氧化釩渣6。
在本發(fā)明的一種方式中，噴槍2有內(nèi)管或中心管或管11以及外管或管10組成，這些管道在噴槍2的槍膛7內(nèi)基本上是同軸的和同心的。例如，內(nèi)管11可和氧源相連，從而輸送氧氣，外管或環(huán)形套管10連接到冷卻氣體的合適的氣源上，從而可輸送冷卻氣體或在氧氣周圍的屏蔽氣。
正如上文中所談到的，一根或多根噴槍2可降低和/或升高，從而進入和脫離容器或桶1和熔融金屬3，噴槍2(一根或多根)也可能有一個用合適的裝置(未表示出來)施加的旋轉(zhuǎn)或循環(huán)力矩。
氧氣經(jīng)噴槍2進入液態(tài)熔融材料3的通氣過程使熔融材料3受到攪動和循環(huán)運動，并且使剛產(chǎn)生的富釩鐵循環(huán)進入反應(yīng)區(qū)，以及使所形成的氧化釩渣6浮到表面，然后可用如實施例中使桶旋轉(zhuǎn)或翻倒的這類合適的裝置(未表示出)從熔融金屬表面除去渣6。
一根或多根噴槍2最好配置一個或多個輔助排氣孔15，已發(fā)現(xiàn)增加噴槍周圍的排氣孔的數(shù)目(在熔融金屬3的表面4的下面)，可起到降低每個反應(yīng)區(qū)的氧氣的消耗量的作用，并隨之降低了反應(yīng)區(qū)溫度，從而提高了釩的回收率。
正如前文所述，已證實輔助排氣孔15可減少噴槍2之底部，在不同情況下發(fā)生的氣體反應(yīng)所產(chǎn)生的振動和荷載。
此外，業(yè)已證實在噴槍2內(nèi)的排氣孔15即使不是消除也至少能減少噴槍(一根或多根)燒毀桶底耐火材料的可能性。噴槍2(一根或多根)的定位使其底部或頂部2a脫離容器或桶底1a并彼此隔開這也是一個很實在的優(yōu)點。
噴槍2(一個或多個)用合適的支承體或機架被支承在桶或容器1上，并可根據(jù)需要進行更換，噴槍易受到極度高的溫度和壓力，因此噴槍可能需要經(jīng)常更換。
已使用各種材料來鑄造噴槍，例如包括用外筋(twigs)或增強材料加強的不繡鋼和中碳鋼，上述材料不過是作為舉例而已，也可使用其它材料。
業(yè)已證實在整個吹煉過程中通過降低金屬溫度可提高釩的提取效率。
用作冷卻氣體或屏蔽氣的可以是諸如液化石油氣(LPG)、二氧化碳(CO2)、壓縮天然氣(CNG)和氮氣(N2)之類，上述這些氣體僅是舉例而已，其它已知的和市場上可買得到的氣體和屏蔽氣可同樣適用。
噴槍在熔融金屬里露出來的高度隨金屬的高度而變，例如桶中的金屬高度在670-750毫米范圍內(nèi)，則噴槍露出的高度可在480-570毫米范圍內(nèi)。即使在桶內(nèi)發(fā)生嚴重的湍流，也沒有發(fā)現(xiàn)這種高度會對釩的提取產(chǎn)生任何顯著影響。
在實驗過程中指出在某些情況下，桶上的耐火材料連同緊靠或鄰近桶底的噴槍端部或尾部在內(nèi)有部分損耗，這種損耗在氧氣的吹入速率為25標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時和噴槍端部離桶底60-90毫米時發(fā)生，通常的操作距離是150-200毫米和氧氣速率達到37標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時，在這種情況下，所述的耐火材料無損失，因此，使噴槍的端部和尾部2a脫離桶的底部而彼此隔開是合乎需要的，從而避免了或至少減少了桶上的耐火材料的損失或損壞。
已指出在本發(fā)明的實驗過程中發(fā)生飛濺，這種飛濺與吹煉速率有關(guān)，還指出在飛濺的程度和釩的含量之間存在著相互關(guān)系。例如，當(dāng)釩的含量在0.3%以上時，在桶道上幾乎肯定發(fā)生飛濺，不過5-10分鐘以后，開始發(fā)生輕微飛濺，而當(dāng)釩含量降到0.25-0.3%時，通常也發(fā)生輕微飛濺，在后來的吹煉過程中，當(dāng)釩含量降至0.1%以下時，飛濺進一步增加，已發(fā)現(xiàn)在這一階段有時飛濺特別嚴重，以至于需要終止吹煉。
業(yè)已證實更多的碳的燒去產(chǎn)生了更大量的一氧化碳氣體，從而導(dǎo)致飛濺的增加。如果認為把釩的含量降至0.1%以下是經(jīng)濟的，則在吹煉后期用較低的吹煉速率會減少飛濺。
不過一般說來，為了提高吹煉效率，在釩含量達到0.05%后才開始進行過量碳的燒去，所以這種飛濺可用作測定什么時候停止吹煉的一種手段和方法。
當(dāng)使用液化石油氣(LPG)作為冷卻氣體或屏蔽氣時，被認為這是產(chǎn)生飛濺的主要因素，其飛濺可能相當(dāng)嚴重，以至要用密封蓋來使金屬保持在桶或容器內(nèi)。
如果在金屬內(nèi)保持有足夠的釩，那末僅僅增加氧氣的吹煉速率是不會引起飛濺的任何增加。
在吹煉或工藝過程的開始階段，隨著氧氣和冷卻氣體或屏蔽氣通過噴槍(一根或多根)，濺沫在桶的邊緣上趨向于凝固，從而起著使飛濺封閉其內(nèi)的作用，但在吹煉后期，封閉處可能“打開”，從而大量金屬可能溢出桶邊。
根據(jù)本發(fā)明的方法所形成的渣自由地浮在熔融金屬上，此渣可以很容易地從金屬中加以回收。在實驗中已測定了在某些情況下渣的回收率超過95%。
本發(fā)明中所使用的含熔融金屬的桶用諸如費拉撥拉斯脫80(Fyreplas 80)之類的合適的耐火材料復(fù)蓋。作為一個例子，在實驗裝置的操作過程中，該桶具有930毫米的總高度，所使用的金屬的平均高度為700毫米(1300公斤金屬)，從而還剩下230毫米的有效高度。含金屬的桶的直徑為700毫米，并具有為直徑150毫米的噴槍留有了裕度，這樣在吹煉操作過程中金屬的表面積達到0.367m2。
有關(guān)經(jīng)過噴槍的氧氣的吹煉速率舉例如下，作為舉例而已。
氧氣吹煉速率-操作條件-金屬重量1300公斤-氧氣消耗10標(biāo)準(zhǔn)立方米氧氣吹煉冷卻氣體碳的重量百分釩的重量百分溫度℃速率數(shù)%數(shù)%標(biāo)準(zhǔn)m3/時氣體標(biāo)準(zhǔn)m3起始最終起始最終起始最終/時10LPG0.54.724.090.320.091335127615LPG0.84.324.150.490.151340132620CNG2.03.913.680.400.101300136025CNG2.34.163.810.400.101320133730CNG2.54.023.700.370.1213101340有關(guān)屏蔽氣的操作條件，所使用的冷卻氣體或屏蔽氣，以及對供選用的液化石油氣(LPG)、二氧化碳(CO2)、壓縮天然氣(CNG)和氮氣(N2)所作的說明再舉例如下。
屏蔽氣-操作條件-金屬重量1300公斤氧氣流速20m3/時吹煉時間30分鐘屏蔽氣流速碳的重量百分數(shù)%釩的重量百分數(shù)%溫度℃氣體標(biāo)準(zhǔn)m3起始最終起始最終起始最終/時LPG1.04.203.71.30.0713251321CO21.0 3.94 3.60 .40 .09 1315 1370CNG2.03.913.68.40.1013001360N22.0 3.93 3.73 .43 .09 1305 1366
以下所示是通過實驗，并在一定的操作條件下的特定的氧化速率。
特定的氧化速率-操作條件-金屬重量1280公斤-氧氣吹煉20m3/時-屏蔽氮氣1m3/時-吹煉時間28分鐘CMnSiVTi溫度℃起始3.96.21.36.41.231310最終3.81.03.06.12無1370氧化速率-C 大致成線性 - 平均4.3×10-3重量%/分-M 大致成線性 - 平均6.4×10-3重量%/分-S 大致成線性 - 平均10.0×10-3重量%/分-V 大致成線性 - 平均10.0×10-3重量%/分-T非線性-在最初15分鐘大致平均13×10-3重量%/分噴槍的操作說髯魑倮縵攏 噴槍說明中心管面積＝23.41毫米2外環(huán)套管面積＝7.55毫米2噴槍用直徑為40毫米帶有外筋(twigs)的機器鋼加強管封閉起來，然后用含3%不繡鋼(ss)針狀體的可澆鑄的潑洛塔勃(Purotab)在內(nèi)徑為150毫米的模型內(nèi)澆鑄裝置，也可換用內(nèi)部有可澆鑄混合物的預(yù)燒套筒。在低量類金屬鐵的吹煉過程中沒有發(fā)生噴槍燒損所襯的耐火材料。
所使用的特定的吹煉速率是
氧氣 0.7-2.1×10-2標(biāo)準(zhǔn)m3/分/毫米2屏蔽氣 1.1-6.6×10-3標(biāo)準(zhǔn)m3/分/毫米2就溫度而論，一般認為降低金屬溫度可增加釩提取效率V/C的損耗率，舉例如下操作條件金屬重量1320公斤氧氣流速 20m3/時屏蔽氣LPG 1m3/時吹煉時間30分鐘碳的重量百分數(shù)%釩的重量百分數(shù)%V/C溫度℃起始最終起始最終起始最終高溫3.923.37.43.090.6313901393低溫4.584.15.43.060.8312751330就噴槍而言，已對各種耐火材料進行了試驗，并用合適的復(fù)蓋物和耐火材料使噴槍具有足夠的耐熱性和強度，這樣也將避免耐火材料的燒損或者使其盡可能降低到最小程度。為了有利起見，可使用一個或多個預(yù)燒套筒，這已受到了重視。
也可使用經(jīng)過增強的呈可澆鑄狀態(tài)的合適的耐火材料，把不繡鋼針狀物加到可澆鑄物中，從而提高了所達到的性能。
例如正如上面所提到的，噴槍可以封閉在用外筋(twigs)增強的直徑為40毫米的中碳鋼增強管內(nèi)，用含3%不繡鋼針狀物的可澆鑄的潑洛塔勃(Purotab)在內(nèi)徑為150毫米的模型內(nèi)澆鑄裝置，正如上述所討論并例舉的，也可使用內(nèi)部有可澆鑄混合物的預(yù)澆套筒，這樣在低量類金屬鐵的吹煉過程中噴槍就不會燒毀耐火材料襯里。
在不違背本發(fā)明如從屬權(quán)利要求所規(guī)定的范圍或精神下，對本發(fā)明可進行改進和提高，這應(yīng)該受到贊賞。
權(quán)利要求
1.一種從熔融金屬中回收氧化釩的方法，其特征是把氧氣和冷卻氣體或屏蔽氣經(jīng)過細長的噴槍裝置在所述的熔融金屬的上表面以下通入所述的熔融金屬內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中氧氣和冷卻氣體在所述的熔融金屬的上表面以下，經(jīng)過許多彼此間隔的排氣孔，從所述的噴槍中噴出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的彼此相隔的排氣孔是這樣設(shè)置的，使其向上彼此分開，并從所述的噴槍裝置的較低的尾部彼此分開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中所述的冷卻氣體或屏蔽氣包括液化石油氣，二氧化碳，壓縮天然氣或氮氣。
5.一種用于從熔融金屬中回收氧化釩的裝置，其特征是包括把適宜于使用的細長的噴槍裝置延伸進所述的熔融金屬內(nèi)，所述的噴槍其中至少配置一個細長的槍膛，配置了可使氧氣和冷卻氣體或屏蔽氣通過所述的噴槍并在所述的熔融金屬的上表面以下進入所述的熔融金屬內(nèi)的設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中在所述的噴槍內(nèi)配置了許多彼此相隔的輔助排氣孔，該輔助排氣孔從所述的噴槍裝置的較低的尾部彼此相隔，于是在使用時和所述的噴槍裝置設(shè)置在所述的熔融金屬內(nèi)后，所述的輔助排氣孔位于所述的熔融金屬的上表面以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其中所述的輔助排氣孔基本上是對稱的輔助排氣孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的裝置，其中把熔融金屬置于桶或容器內(nèi)，所述噴槍的較低尾部與所述的桶或容器的底部彼此相隔。
9.根據(jù)權(quán)利要求5、6、7或8所述的裝置，其中配置了可使所述的噴槍下降和上升從而進入和脫離所述的熔融金屬的設(shè)備，還配置了把循環(huán)或旋轉(zhuǎn)力矩傳遞給所述的噴槍裝置的設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述的噴槍裝置至少包括兩根基本上同心的和同軸的管道，并配置了把氧氣接入內(nèi)管的設(shè)備，還配置了把冷卻劑氣體或屏蔽氣接入外管的設(shè)備，在所述的噴槍裝置內(nèi)配置了許多彼此相隔的輔助排氣孔，這些排氣孔從噴槍的較低尾部彼此隔開，所述的排氣孔與所述的內(nèi)管和外管連通，該裝置在使用時和所述的噴槍裝置設(shè)置在熔融金屬內(nèi)后，輔助排氣孔位于所述的熔融金屬的上表面以下，這樣氧氣和所述的冷卻氣體或屏蔽氣從噴槍裝置經(jīng)過所述的排氣孔在所述的熔融金屬的上表面以下噴出。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述的噴槍裝置用耐火材料復(fù)蓋。
全文摘要
本發(fā)明涉及到從熔融金屬中回收氧化釩。本發(fā)明提供了一種回收氧化釩的方法，該方法為通過至少一根細長的噴槍把氧氣和至少一種冷卻氣體或屏蔽氣通入熔融金屬內(nèi)。本發(fā)明還提供了一種從熔融金屬中回收氧化釩的裝置，該裝置包括了至少一根延伸到熔融金屬內(nèi)的細長的噴槍，該噴槍至少配置有一個延伸到其內(nèi)的細長的槍膛。本發(fā)明的方法和裝置上所配置的設(shè)備最低限度能使氧氣和至少一種冷卻氣體或屏蔽氣經(jīng)過噴槍通入熔融金屬內(nèi)。
文檔編號C01G31/02GK1030792SQ8610152
公開日1989年2月1日 申請日期1986年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1983年8月31日
發(fā)明者塞西爾·彼得·貝茨 申請人:新西蘭鋼鐵公司