第三章 提取钒渣方法

2、 下塔吉尔提钒用冷却剂
冷却剂为轧钢铁皮，属冷却—氧化剂，加入量40~80kg/t铁。 下塔吉尔的轧钢铁皮成份，（%） FeO 37~58 Fe2O3 36~57 SiO2 2.3~3.0 MgO 0.6~0.9 CaO 0.5~0.7
3、喷吹工艺参数、技术指标和终点控制 4、优点 (1)半钢温度高； (2)可保证生产各种品种的钢；
⑷转炉提钒对攀钢钒钛磁铁矿的综合利用，提高经济效益， 保证后部工序产品、质量的要求起着承上启下的作用。 ①满足了攀钢生产规模的要求，即钢产量和钒渣产量的要 求。 ②提高了半钢温度。转炉提钒热损比雾化提钒小，在转炉 提钒过程中，由于各种元素氧化可获得约50℃左右的温度， 为保证提钒温度，还需配加废钢、生铁、铁皮、铁矿石等冷
下塔吉尔钢铁公司 1963 年开始进行工业试验 , 转炉装料量为
100～130t，到1978～1979年间，转炉装料量才扩大为160～180t。 1、下塔吉尔铁水化学成分(与攀钢铁水作对比)
铁水化 学成分 下塔吉 尔 攀钢 平均值 C% 4.2~4.5 4.0~5.0 4.4 Si% 0.2~0.25 0.05~0.4 0.18 ↓ Mn% 0.27~0.33 0. 1~0.30 0.2 ↓ V% 0.45~0.48 0.23~0.32 0.285 ↓ Ti% 0.15~0.25 P:0.05~0.09 0.07 Cr% 0.03~0.1 S:0.03~0.2 0.065↑ 铁水温度 ℃ 1300 1280↓
雾化炉吹钒反应区域大致可以划分为6个区。
1 2 3
空 间 反 应 熔 池 反 应
4
5
6
(1)液体金属降落区——液体金属经中间罐底部水口砖以一定的速度漏
下，穿过雾化器进入雾化室。 (2)雾化区——液体金属流股被高速氧化性气体流股粉碎成细小液滴；
(3)氧化反应区——金属液滴与氧化性气体接触进行氧化反应；
⑷ 半钢罐 半钢罐用于雾化 提钒炉下，盛装从雾 化室出钢槽中流出的
10° 罐帽 罐体 耳轴 座架 罐鼻子
半钢和钒渣，半钢罐
装满后吊车吊至钒渣 分离处，分离时先让 半钢从罐嘴翻出至出 尽，然后将罐内钒渣 翻入钒渣罐内。
收口型半钢罐（140t） 罐壁 耐火层
⑸ 钒渣罐 钒渣罐是用来装 运钒渣的，其有效容 积为16m3。
(4)炉底反应区——金属液滴与初期渣在炉底汇集混合并进行反应； (5)渣洗区——金属液流穿过早期形成的渣层，金属中元素被渣中氧化
铁氧化；
(6)罐内反应区——金属液冲入半钢罐内，搅动早期进入罐内的金属液 和渣，进一步进行元素氧化反应。
归纳起来，可以把上述六个反应区划分为：“空间反应”和“熔池
反应”两类，前者包括液体金属降落区、雾化区和氧化反应区；后者包 括炉底反应区、渣洗区和罐内反应区。
强度大、反应迅速、热利用率高、烟尘少等。
5、缺点 终点靠时间控制和倒炉测温取样判断；挡渣劳动强度大,且 钒渣损失多；钒渣含金属铁高；炉底风口管道系统复杂，更换 修理任务重；炉龄短、容量小；生产环境粉尘多，劳动条件差； 半钢含N高，影响钢的质量。 6、改进措施：用氧气代替空气，其好处是可改善钒渣质量、 提高钒的成渣率、增加液态半钢产量、大大改善转炉工段操作
该工艺特别适合于含钒较低的铁水。
⑴ 提钒的限制性环节
在提钒过程中，钒氧化主要是在渣—金属液界面进行的，
所以钒在铁水侧扩散速度是钒正氧化的限制性环节，而且钒 氧化速度与钒浓度呈线性关系，钒浓度↑，钒氧化速度越快， 反之则越低。 而钒从钒渣向半钢逆还原的限制性环节位于碳钒转换化
学反应内，钒还原速度与温度呈指数关系，即温度↑，钒还
②中间罐水口应保证铁水流股稳定，不散流。安放中间罐时，必
须安放平稳，水口中心和雾化器中心线重合，使铁水垂直流出正好 通过雾化器两排风孔的交叉点，使雾化效果好，不反溅。
③中间罐水口流量为360～420吨/h，使用寿命为12次/个。
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注入 钢流
挡渣墙
耐火层
钢板
水口
中间罐的形状和尺寸
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罐嘴600×100
雾化提钒装臵示意图
6
⑴ 雾化器 雾化器是雾化提钒的关键设备。 ① 其 设计制造是否优良不仅直接 影响到钒的氧化率、半钢温度等技 术指标，而且也直接影响到雾化室 寿命的高低。 ②好的雾化器 ： 雾化效果好、 钒氧化率高、不反溅、好维护、寿
命高、对炉衬冲刷轻、粘铁少。
③雾化器类型：全水冷双排孔型。
1、出水管 2、进水管 3、孔板 4、风管 5、进风管
目前世界上铁水提钒的方法主要有四种：
⑴ 摇包提钒——南非海威尔德 ⑵ 铁水包提钒——新西兰 ⑶ 空气底吹转炉提钒——俄罗斯丘索夫 ⑷ 氧气顶吹（复合吹炼）提钒——俄罗斯下塔吉尔和中
国攀钢、马钢、承钢。
一、雾化提钒
1、雾化提钒工艺
雾化提钒是攀
高炉铁水 铁水罐 140吨倾翻机 倾翻铁水进入中间罐 硅铁或 石英砂 雾化吹炼 半钢兑铁罐 半钢与钒渣分离 半钢 钒渣 富氧压缩 空气 脱硫
1、丘索夫铁水化学成分(与攀钢铁水作对比)
铁水化 学成分 C% Si% Mn% V% Ti% Cr% 铁水温度 ℃
丘索夫
攀钢 平均值 4.0~5.0 4.4
0.3~0.4
0.05~0.4 0.18 ↓
0.25~0.40
0.1~0.30 0.2 ↓
0.48~0.55
0.23~0.32 0.285 ↓
0.20~0.30
P:0.05~0.09 0.07
0.30~0.40 ↑
S:0.03~0.2 0.065↑
1280~1320
1280↓
2、丘索夫提钒用冷却剂
冷却剂是用提取五氧化二钒浸出残渣和磁选铁料制成的含钒烧
结矿。转炉在注入铁水之前装入冷却剂40～100kg/t 。 丘索夫冶金厂用冷却剂的化学成分，（%）
FeO
30~32
全水冷双排孔型雾化器
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⑵ 雾化室(或称炉体)
①雾化室的作用：a.为铁水雾化及氧化反应提供空间：b.汇集反 应物及反应产物；c.防止反应物及反应产物的外溢。
②雾化室炉衬材质：镁质耐火材料，底部打结成坡度为10°。寿
命可达7000炉。 ⑶中间罐 ①中间罐砌有挡渣隔墙，可避免高炉渣进入雾化室；底部有一个 22×320毫米的矩形水口，以控制铁水流量和铁流形状。
(3)制取的钒渣含钒高，CaO、P等杂质少，有利于下一步提取五氧化 二钒； (4)钒渣金属夹杂物少； (5)炉子寿命高；
(6)钒氧化率高。
(二) 空气底吹转炉提钒
俄罗斯丘索夫冶金工厂曾经用底吹空气转炉生产钒渣。 有三座转炉，装料量为18～22t/炉。在炉底上设有6个粘土砖风
咀，每个风咀都有7个直径各为2.2cm的喷管。
第三章 提取钒渣方法
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教学要求： 1、了解雾化提钒法、空气底吹转炉提钒法、摇包提 钒法的工艺及特点 2、理解转炉单联法提钒的工艺及特点 3、掌握氧气顶吹转炉提钒法和复吹转炉提钒法的工 艺及特点 重点：转炉提钒法的工艺及特点 难点：提取钒渣工艺
提钒的方法很多，但有些方法已经被淘汰(如雾化提钒)。
加快下列反应：
3(FeO) + 2[V] = (V2O3) + [Fe] (FeO) + 2[C] = [Fe] + CO(g
[C] + [O] = CO(g)
⑶ 复合吹炼提钒的效果
采用底吹惰性气体强化搅拌时，渣中(FeO)能更有效地参与铁 水中元素的氧化反应，钒进入渣中的速度、钒氧化率、钒回收率 及渣中(V2O5)品位提高，同时渣中(FeO)相应降低。 是低钒铁水提钒的最有效方法。 ⑷ 复合吹炼提钒的特点
4、雾化提钒的特点
①雾化提钒反应的动力学条件好，有利于氧化反应进行,钒 氧化率高(可达到90%以上)。
②工艺简单、设备投资省、炉龄高、提钒作业率高,可半连
续化生产。 ③中间罐撇渣效果好。 ④铁水被压缩空气雾化，温降大，因此雾化提钒不必加冷 却剂，有时还要加硅铁氧化提温和改善流动性。
⑤工艺条件不太稳定 , 半钢温度低，渣铁分离效果差，钒
铁水击碎成雾状，雾状铁水和富氧空气强烈混合，使铁水和 氧的反应界面急剧增大，氧化反应迅速进行。压缩空气可对 反应区进行非常有效的冷却，使反应温度限制在对钒氧化有 利的范围内。
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⑶被击碎的铁水在反应过程中汇集到雾化室底部通过半 钢出钢槽进入半钢罐，钒渣漂浮于半钢表面形成渣层，最后 将半钢与钒渣分离。 雾化提钒时，只有 50 ～ 60 ％的钒氧化是在雾化室中完
耳轴 罐座架
对钒渣罐的要求：
耳轴、罐座架、勾耳 完好，罐体有足够承 载能力，钒渣罐内无 杂物。
16m3钒渣罐
钩耳
⑹ 氧燃枪
氧燃枪的作用是对半钢、钒渣和半钢罐内壁进行加热→提 高半钢温度，降低钒渣中TFe，减轻半钢罐的粘结，延长半钢 罐使用寿命。
冷却水 氧气 进 水 冷却水 出 水
煤气
3、雾化提钒元素氧化反应特性
少缩短60%，操作控制也比较简便。
⑦减轻了工人劳动强度。 转炉提钒钒渣产量、质量，半钢温度及综合效益均比雾化 提钒好。
二、转炉提钒
转炉提钒包括顶吹转炉提钒、侧吹转炉提钒、底吹转炉提钒 和转炉复合吹炼提钒。 (一) 氧气顶吹转炉提钒 世界上采用此方法提钒的厂有：俄罗斯下塔吉尔钢铁公司和中 国攀钢、承钢和马钢。
人员的劳动条件。
(三) 顶底复吹转炉提钒 1、采用顶底复合吹炼提钒的目的 加强熔池搅拌，改善元素反应的动力学条件，以提高钒 氧化率，改善钒渣成分，降低铁损。 攀钢从2001年已开始复合吹钒实验， 2005年开始进行 大规模实验，到 2008 年 1 月全面推广复吹提钒方法，取得 了很好的效果。
2、复吹转炉提钒工艺
却剂，可提高半钢产量和降低生产成本。
③在钒氧化率相同的情况下，转炉提钒的半钢含碳量比雾 化提钒高约0.3%。