СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СТЕПЕНИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВАНАДИЯ ПРИ КОНВЕРТИРОВАНИИ ПРИРОДНО-ЛЕГИРОВАННЫХ ЧУГУНОВ
METHOD OF INCREASING VANADIUM REMOVAL DEGREE AT CONVERSION OF NATURAL ALLOYED CAST IRONS

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к конвертерной переработке ванадийсодержащего чугуна.
2
5
Конвертирование природнолегированного ванадием чугуна (табл.1) позволяет получить товарный ванадийсодержащий шлак с содержанием VO 14,0-25,0 %, являющийся ценным продуктом для ферросплавных предприятий, и металл-полупродукт (табл.1), с содержанием углерода 2,5-3,5 %, предназначенный для дальнейшего передела в сталь. Способ получил название дуплекс-процесса.
Химический состав ванадийсодержащего чугуна и металла-полупродукта.
Таблица 1
Наименование
Содержание, %
С
V
Mn
Si
Ti
S
P
Ванадийсодержащий чугун
4,5
0,44
0,27
0,08
0,09
0,024
0,032
Металл-полупродукт
3,2
0,04
-
-
-
0,025
0,030
Ставший "классическим" способ передела ванадийсодержащего чугуна заключается в чередующейся заливке в конвертер чугуна, выпуске металла-полупродукта через летку конвертера в ковш. Образующийся ванадийсодержащий шлак кантуют в шлаковую чащу через горловину конвертера после одной-трех плавок [1]. При выпуске полупродукта в ковш вместе с металлом попадает до 10% ванадийсодержащего шлака и теряется, поскольку не является в дальнейшем товарным шлаком. Потери ванадийсодержащего шлака, а в конечном счете ванадия, с полупродуктом составляют до 4-5% [2]. Таким образом, извлечение ванадия из чугуна в товарный шлак составляет величину 82-84% [2].
Заявляемый способ позволит уменьшить потери ванадия с ванадийсодержащим шлаком по сравнению с существующей технологией [1]. Уникальность технологии конвертирования природнолегированного чугуна не позволяет привести большее количество аналогов.
Предлагаемый способ заключается в прекращении выпуска металла-полупродукта из конвертера на первой-второй плавке цикла из двух-трех плавок при визуальном появлении следов шлака в струе металла-полупродукта. Первую и вторую из цикла плавок осуществляют следующим образом: производят заливку в кислородный конвертер ванадийсодержащего чугуна, осуществляют продувку его кислородом, присадку окислителя-охладителя, выпуск металла-полупродукта, содержащего 2,5-3,5% углерода, в ковш через летку. В процессе выпуска предпоследних порций металла-полупродукта в струю вовлекается шлак. Поэтому при первых визуальных признаках появления ванадийсодержащего шлака в выпускаемом через летку полупродукте выпуск прекращается подъемом конвертера. Таким образом, в конвертере остается не более 3-5% полупродукта и более 95-97 % ванадиевого шлака. Конвертер возвращается в исходное положение, производится заливка ванадийсодержащего чугуна на оставленный ванадийсодержащий шлак и часть полупродукта, и продувка повторяется. Полный (последний на цикле) выпуск полупродукта перед кантовкой ванадийсодержащего шлака в чашу после второй или третьей плавки цикла неминуемо сопровождается попаданием ванадийсодержащего шлака на зеркало расплава в ковше, но это составит не более 3-5% по сравнению с 10% потерь при выпуске полупродукта по обычной [1] технологии.
Практическое опробование предлагаемой технологии представлено в виде таблиц опытных (табл.3) и сравнительных (табл.2) плавок.
Таким образом, количество шлака увеличивается, а с ним и количество ванадия в шлаке на 2-3 %, а степень извлечения ванадия достигнет величины не менее 85% с учетом потерь товарного шлака.
По своему техническому уровню, промышленному использованию и новизне заявляемый способ повышения степени извлечения ванадия при конвертировании природнолегированных чугунов соответствует критериям, достаточным для материалов заявки на изобретение.
Источники информации
1. Производство ванадиевого шлака и стали в конвертерах. Технологическая инструкция ТИ 102-СТ.К-66-2004, Нижний Тагил, 2004г., с.7.
2. Смирнов Л.А. и др. Конвертерный передел ванадиевого чугуна. Екатеринбург, 2000г., с. 136, 168.
Сравнительные плавки по выплавке полупродукта
Таблица 2
№ п/п
№ плавки*
Вес чугуна, т
Химический состав чугуна, %
C
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Сu
V
Ti
1
1 814887
166
4,4
0,22
0,08
0,035
0,025
0,08
0,05
0,01
0,41
0,06
2
1 814888
167
4,6
0,24
0,07
0,031
0,025
0,08
0,05
0,01
0,44
0,06
3
1 814889
169
4,6
0,25
0,07
0,036
0,018
0,08
0,05
0,01
0,44
0,09
4
1 814890
168
4,5
0,24
0,07
0,034
0,022
0,08
0,05
0,01
0,42
0,07
5
1 814891
167
4,6
0,25
0,09
0,034
0,023
0,09
0,05
0,01
0,43
0,10
6
1 814892
167
4,6
0,28
0,11
0,035
0,019
0,09
0,05
0,01
0,44
0,13
7
1 814893
168
4,6
0,29
0,10
0,035
0,017
0,09
0,05
0.01
0,44
0,12
8
1 814894
167
4,6
0,30
0,10
0,034
0,020
0,09
0,04
0,01
0,45
0,10
* "1"-год,
"8" - № конвертера (I-2, II-4, III-6, IV-8),
"14887" - порядковый номер плавки.
Продолжение таблицы 2
Интенсивность продувки O<sub>2</sub>, нм<sup>3</sup>/мин/расход, м<sup>3</sup>
Время продувки, мин
Количество окалины, т
Время подачи окалины, мин
1
400/1783
4,5
8,0
1,0
2
400/2078
5,0
8,0
1,0
3
400/2472
6,0
11,0
1,5
4
400/2472
6,0
9,5
1,5
5
400/2277
5,5
10,0
1,5
6
400/2277
5,5
11,5
1,5
7
400/2287
5,5
12,5
2,0
8
400/2574
6,0
12,0
2,0
Сравнительные плавки по выплавке полупродукта
Продолжение таблицы 2
№ п/п
№ плавки
X/состав полупродукта*, %
T, °C
Х/с V-шлака, %
С
Mn
V
P
S
V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
CaC
Fе<sub>общ</sub>
1
1 814887
3,5
0,02
0,09
0,035
0,025
1383
25,8
1,0
27,3
2
1 814888
3,4
0,01
0,06
0,031
0,025
1342
25,8
1,0
27,3
3
1 814889
3,1
0,01
0,03
0,035
0,018
1355
25,8
1,0
27,3
4
1 814890
3,1
0,02
0,06
0,034
0,022
1372
24,8
1,0
29,9
5
1 814891
3,3
0,01
0,07
0,034
0,023
1395
24,0
1,0
29,5
6
1 814892
2,9
0,01
0,05
0,035
0,019
1384
24,0
1,0
29,5
7
1 814893
2,7
0,01
0,04
0,035
0,017
1372
24,7
1,1
27,1
8
1 814894
3,1
0,01
0,05
0,034
0,020
1374
24,7
1,1
27,1
* Содержание Cr - 0,01,
Ni - 0,05,
Сu-0,01,
Ti, Si - следы.
продолжение (сводная) табл.2
Содержание в чугуне
V,% в п/пр
Вес чугуна, т
Переход V в шлак, кг
Содержание,% V<sub>2</sub>O<sub>5</sub> в шлаке
Расчетн. кол-во шлака, кг
Потери, % шлака с металлом
Шлак в чаше, кг
1
0,41
0,09
166
531,2
25,8
3676,6
10
3308,9
2
0,44
0,06
167
634,6
25,8
4392,3
10
3953,0
3
0,44
0,03
169
692,9
25,8
4795,8
10
4316,2
4
0,42
0,06
168
604,8
24,0
4500,0
10
4050,0
5
0.43
0,07
167
601,2
24,0
4473,2
10
4025,8
6
0,44
0,05
167
651,3
24,0
4845,9
10
4361,3
7
0,44
0,05
168
655,2
24,7
4736,8
10
4263,1
8
0,45
0,05
167
668,0
24,7
4829,3
10
4346,4
Опытные плавки по выплавке полупродукта
Таблица 3
№ п/п
№ плавки*
Вес чугуна, т
Химический состав чугуна, %
С
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Сu
V
Ti
1
1 814907
168
4,7
0,26
0,11
0,033
0,017
0,08
0,05
0,01
0,42
0,11
2
1 814908
167
4,6
0,26
0,12
0,033
0,020
0,08
0,05
0,01
0,42
0,13
3
1 814909
168
4,7
0.28
0,12
0,035
0,019
0,09
0,05
0,01
0,43
0,15
4
1 814910
167
4,8
0,27
0,11
0,034
0,018
0,08
0,05
0,01
0,44
0,13
5
1 814911
167
4,6
0,26
0,13
0,032
0,022
0,07
0,05
0,01
0,43
0,15
6
1 814912
166
4,7
0,24
0,13
0,030
0,024
0,08
0,05
0,01
0,45
0,14
7
1 814913
166
4,8
0,25
0,10
0,035
0,020
0,08
0,05
0.01
0,43
0,11
8
1 814914
169
4,8
0,24
0,13
0,030
0,024
0,07
0,05
0,01
0,43
0,14
* “1”-год,
"8" - № конвертера (I-2, II-4, III-6, IV-8),
"14887" - порядковый номер плавки.
Продолжение таблицы 3
Интенсивность продувки O<sub>2</sub>, нм<sup>3</sup> /мин/расход, м<sup>3</sup>
Время продувки, мин
Количество окалины, т
Время подачи окалины, мин
1
400/1417
3,5
5,0
1,0
2
400/2323
5,5
9,8
2,0
3
400/1834
4,5
6,7
1,0
4
400/2212
5,5
10,3
2,0
5
400/2382
5,5
11,3
2,0
6
400/2184
4,0
9,0
1,5
7
400/2312
5,5
11,5
2,0
8
400/2293
5,5
9,0
1,5
Опытные плавки по выплавке полупродукта
Продолжение таблицы 3
№ п/п
№ плавки
X/состав полупродукта*, %
T, °C
Х/с У-шлака,%
С
Mn
V
P
S
V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
CaO
Fе<sub>общ</sub>
1
1 814907
3,92
0,02
0,10
0,032
0,017
1327
26,4
1,17
25,4
2
1 814908
2,96
0,01
0,06
0,032
0,020
1382
26,4
1,17
25,4
3
1 814909
3,25
0.02
0,08
0,033
0,019
1388
26,4
1,17
25,4
4
1 814910
3,17
0,01
0,07
0,034
0,018
1351
27,0
1.0
25,5
5
1 814911
2,97
0,02
0,05
0,032
0,022
1395
27,0
1.0
25,5
6
1 814912
2,81
0,01
0,05
0,030
0,024
1351
27,0
1,0
25,5
7
1 814913
2,90
0,01
0,04
0,035
0,020
1391
64,7
1,0
27,0
8
1 814914
2,86
0,01
0,05
0,030
0,024
1392
26,7
1.0
27,0
*
Содержание Cr - 0,01,
Ni-0,05,
Сu-0,01,
Ti, Si - следы.
Продолжение (сводная) таблица 3
Содержание в чугуне
V,% в п/пр
Вес чугуна, т
Переход V в шлак, кг
Содерж.,% V<sub>2</sub>O<sub>5</sub> в шлаке
Расчетн. кол-во шлака, кг
Потери,% шлака с металлом
Шлак в чаше, кг
1
0,42
0,10
168
537,6
26,4
3633,5
3
3524,4
2
0,42
0,06
167
601,2
26,4
4066,5
3
3944,5
3
0,43
0,08
168
588,0
26,4
3977,2
10
3579,5
4
0,44
0,07
167
617,9
27,0
4086,6
3
3964,0
5
0.43
0,05
167
634,6
27,0
4197,0
3
4071,0
6
0,45
0,05
166
664,0
27,0
4391,5
10
3952,3
7
0,43
0,05
166
647,4
26,7
4329,8
3
4199,9
8
0,43
0,05
169
642,2
26,7
4295,0
10
3865,5