[發明專利]無化工過程的高溫釩渣直接冶煉氮化釩鐵或釩鐵的方法

有效

• 申請號: 202110981225.X
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113621864B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 張計輝
• 申請（專利權）人: 張計輝
• 主分類號: C22C33/00
• 分類號: C22C33/00;C22C35/00;C22C33/04;C21C7/06;C22B7/04;C22B34/22;C22B5/10;C22B5/12;C22C1/10;C22C1/02;C22C27/02
• 代理公司: 重慶律知誠專利代理事務所(普通合伙) 50281
• 代理人: 殷興旺

本發明提供了一種無化工過程的高溫釩渣直接冶煉氮化釩鐵或釩鐵的方法，包括含釩鐵水在轉爐吹釩過程中，在接近提釩終點時從爐底或爐側噴吹還原劑，還原渣中氧化鐵；出完半鋼后從提釩爐頂部加入還原劑繼續還原釩渣中的氧化鐵，將高溫釩渣直接倒入到中頻感應爐或電弧爐中或者通過保溫渣罐倒入中頻感應爐或電弧爐中，在中頻感應爐或電弧爐中通過控制還原溫度深度還原釩渣中的釩及有益金屬元素，并通過控制底吹氮氣量得到氮化釩鐵或釩鐵。本發明以高溫釩渣為原料直接生產氮化釩鐵，也可生產不同品位的釩鐵合金，無需化工用地，而且生產工藝綠色環保，不產生化工廢水，能耗明顯低于傳統釩化工工藝，工藝流程短。

技術領域

本發明涉及釩冶金技術領域，具體涉及一種無化工過程的高溫釩渣直接冶煉氮化釩鐵或釩鐵的方法。

背景技術

傳統氮化釩鐵的制備工藝是釩渣作為原料進入化工廠，經過多道復雜的化工工序生產出釩鐵，然后再以釩鐵為原料，進行固態滲氮，生產過程能耗和成本較高。為縮短工藝流程，也有研究者直接以釩化工廠生產的純氧化釩為原料、鐵粉作為鐵源、碳粉為還原劑，通入氮氣進行氮化釩鐵的制備。該方法氧化釩為化工流程生產，產生大量的廢氣、廢水、廢渣，對環境產生較大的污染。

為進一步縮短工藝流程，也有研究者直接以釩渣為原料直接冶煉釩鐵。CN111041206A公開了一種基于釩渣制備釩鐵合金的方法，以釩渣為原料，加入還原炭和造渣輔料進行熔煉反應，最終獲得釩鐵合金。該方法雖然進一步縮短了工藝流程，但釩鐵品位低，釩品位一般在20％左右，并且不能生產氮化釩鐵，也沒有充分利用轉爐提釩釩渣的物理熱。

發明內容

現行氮化釩鐵制備工藝存在生產流程長、釩損失量大、“三廢”環境污染嚴重、能耗高、成本高等問題，難以滿足循環經濟構建和可持續發展的戰略要求，而且釩的各類合金80％以上用在鋼鐵行業，鋼鐵行業合金化用釩合金產品也沒有必要必須經化工廠生產，因此亟需研發一種固廢源頭減排、提高資源利用率和解決環境污染的高效清潔的氮化釩鐵和釩鐵合金制備技術。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

S100，含釩鐵水在轉爐吹釩過程中，在接近提釩終點時從爐底噴吹還原劑或還原劑氣體，或者在接近提釩終點時從爐頂加入還原劑，還原渣中氧化鐵。所述接近提釩終點可以是氧步達到95％以上的時間點，或者達到吹釩過程所需吹氧量95％時的時間點。

S101，出完半鋼后從提釩轉爐頂部加入還原劑進行還原。

S102，將高溫釩渣直接倒入到中頻感應爐或電弧爐中或者通過保溫渣罐倒入中頻感應爐或電弧爐中，通過控制還原溫度深度還原釩渣中的釩及有益金屬元素，通過控制底吹氮氣量得到氮化釩鐵或釩鐵熔液。所述有益金屬可以為Mn、Cr等釩渣中所含的有益金屬。

S103，將氮化釩鐵或釩鐵熔液倒入模具，經冷卻得到氮化釩鐵或釩鐵成品，進一步加工成滿足煉鋼要求的小合格塊。所述模具可以為條狀放射形模具等。

本發明步驟S100中所述還原劑包括碳粉、煤粉、蘭炭粉等含碳還原劑。還原劑氣體包括天然氣、焦爐煤氣中的一種或幾種。

本發明步驟S100中從爐底或爐側面向金屬液中和釩渣中噴吹還原劑質量為釩渣中全鐵質量的5-35％，還原劑氣體通入量為10-500m³/min，從爐頂加入還原劑質量為釩渣中全鐵質量的5-15％。當然，本發明的還原劑不限于此，能夠將釩還原的其他含碳還原劑均可。通過加入上述范圍內的還原劑能夠將渣中的氧化鐵徹底還原。若加入量太少，會使氧化鐵還原不充分；若加入量太多，會造成還原劑浪費。

本發明步驟S101中所述還原劑為蘭炭粒或焦炭粒或蘭炭粒等含碳還原劑。還原劑氣體包括天然氣、焦爐煤氣中的一種或幾種。

本發明步驟S101中所述還原劑的加入量為釩渣中全鐵質量的5-35％。若此時的還原劑加入量小于5％，則會造成釩渣中的釩還原不充分；若還原劑加入量過多，會造成還原劑浪費。因此，將還原劑的加入量控制為釩渣中全鐵質量的5-35％。