高铬铁水提钒技术研究

一、序言：

钒是一种很重要资源，钒及其产品具有良好的物理、化学性质 ， 被广泛应用于航空航天、冶金、化工等领域。钒的提取主要有三种方式：

1、从钒钛磁铁矿中提取；

2、从钒渣中提取；

3、从其它原料中提取。

转炉提钒基本工艺是：进生铁、兑铁、吹炼、加冷却剂、吹炼结束、倒炉取样、测温、出钒渣、出半钢。

转炉炼钢半钢提钒冶技术，主要技术优点是提取杂质少 ，V2O5 含量高的钒渣，其主要技术内为：

高炉将含钒铁矿石冶炼出含钒铁水，含钒为 。含钒铁水进行转炉提取钒渣，提出的钒渣可作商品钒渣外卖或进一步加工成钒制品。提钒后的钢水称为半钢再去炼钢。含钒铁水提钒的主要技术任务有三个：

1、把含钒铁水低温吹炼成具备一定含碳量的半钢；2、最大限度的把铁水中的钒氧化使其进入钒渣；3、通过提钒得到适合于外卖的商品钒渣或提取 V₂O₅ 进一步进行钒制品深加工要求的钒渣。

二、钒渣标准：

钒渣按五氧化二钒的品位分四个牌号，其化学成分符合下表：

注：水份不作交货条件，但供方应按批向需方提供测定结果。

1、交货钒渣中金属铁 ⩽22% 。

三、生产现状：

拥有一座 120 吨提钒转炉，1座 KR 脱硫站、1 座 120 吨炼钢转炉，1 座 LF 精炼炉，7 机 7 流方坯连铸机一台。

提钒铁水成分见下表：

提 钒 使 用 三 孔 氧 枪， 喉 口 直 径 mid 37.4mm ， 提 钒 参 数： 氧压 0.80～0.90MPa ， 流 量 14740～ 16590 立 方 / 小 时， 枪 位：1200～1600mm ，供氧时间 270～360 秒。

提钒冷压球团 30～40Kg/t 钢，提钒生铁块 40～60Kg/t 钢，采用铁罐加钢筋模式对铁水进行降温。

四、含铬铁水提钒：

含铬量大于 0.200% 的铁水用于转炉提钒即可称为高铬铁水提钒。高铬铁水提钒主要针对铬氧化反应及氧化反应的产物，它们在钒渣中的状态及对钒渣的影响进行分析，并在提钒过程中采取相应技术措施。

德胜钒钛新材料有限公司 120 吨转炉提钒生产过程中，铁水Cr 含量高达 0.300%-0.500% ，钒渣中 Cr₂O₃ 含量最高达 16.18% 。与铁水 Cr 含量在 0.250% 以内，钒渣中含量 Cr₂O₃ 在 8% 范围的钒渣相比，高铬钒渣发干，流动性差、钒渣渣铁不分、明铁含量高。

由于高铬铁水提钒钒氧化率从 90% 左右下降至 80% 左右，残钒上升，钒渣品位下降的问题。因此，因此德钢开展了高铬钒钛铁水提钒工艺研究。

钒的氧化率可按下式计算：

钒氧化率 Σ=Σ （金属料总钒- 半钢残钒）/ 金属料总钒 ∗100%

1、提钒过程铬的氧化

铬与氧的亲和力和锰与氧的亲和力相当，提钒过程中会被大量氧化，根据资料介绍和现场实测，在 C-V 转化温度（ 1360^∘C 左右）的范围内，提钒元素氧化顺序为：Ti>Si>V>Mn>Cr>C。Si、Ti 在开吹短时间内已基本氧化完全； 随后 Mn 、Cr、V 开始大量氧化，因其氧化均为间接氧化，Mn、Cr 氧化过程消耗大量FeO， 造成钒氧化速度减慢，半钢残钒升高。

2、含铬钒渣的特性

在提钒条件下铬氧化的产物主要以 Cr₂O₃ 为主，它的熔点很高，为2435 ℃，在钒渣中以高熔点物质铬铁尖晶石的形态存在。使钒渣熔化温度的升高，使得钒渣黏度升高、流动性变差，影响传质，造成钒氧化率下降，残钒上升，这是钒渣品位下降的主要原因。另含铬钒渣流动性差，渣铁分离不好，这是钒渣明铁上升的主要原因。

钒渣明铁可按下公式进行计算：MFe （±k）^q（k=M₁^′ 【 M₁+M₂^∗（1-H₂O%） 】 ^*100

式中：

M₁ ：金属铁块质量，单位为克（g）

M₂ ：通过筛孔尺寸为 5.0mm 筛子的全部试样质量，单位为克（g）

H₂O ：钒渣水份含量， %

3 含铬铁水提钒特点

根据含铬钒渣特性和铁水中铬元素的氧化特性可以看出，与普通铁水提钒相比，含铬铁水提钒主要有以下特点：

1）在 C-V 转化温度区间， Cr 大部分氧化到渣中，易造成转炉提钒过程传质变差，V 氧化率下降，残钒上升，钒渣品位下降；

2）含铬钒渣熔点高、渣子干，流动性，渣铁分离差，钒渣明铁上升，影响钒渣质量；

3）铁水中 Cr 氧化大量放热、炉内升温速度快，需多加提钒生铁，有利于降低铁水消耗。

五、结论：

1、铁水中的铬在氧化后变成高熔点 Cr₂O₃ 化合物，使钒渣黏度升高、流动性下降、钒渣明铁量增加、同时使提钒传质变差，钒氧化率下降，残钒上升，是影响高铬钒钛铁水提钒钒渣品位的重要及明铁的主要因素。

2、通过提升半钢温度，并采用调渣提钒，增加钒渣中 SiO₂ 含量，降低炉渣的熔点，有效缓解含铬钒钛铁水提钒钒渣明铁偏高难题，又通过优化氧枪，降低供氧强度，铁罐加钢筋降铁水温度，从而降低半钢残钒，提升钒渣品位。

参考文献

[1] 黄道鑫 . 提钒炼钢 [M]. 北京 ： 冶金工业出版社 ，2002.

[2] 黄伟军. 含铬型钒钛铁水转炉提钒的应用基础研究[D].东北 ： 东北大学 ，2016.

作者简介：李华国 1968 年11 月1 日 男 四川仁寿 汉族 本科 炼钢工程师 德胜钒钛新材料有限公司 研究方向： 炼钢

第二作者 张华 1981 年10 月18 日 男 内蒙古赤峰市 汉族 本科冶金工程师 研究方向： 炼钢

第三作者 刘德斌 1972 年10 月9 日 男 大姚 汉族 专科 冶炼工程师 研究方向： 炼钢