一种基于镁化焙烧的高镁钒渣生产及预处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于镁化焙烧的高镁钒渣生产及预处理方法，属于钒冶金技术领域。本发明专利技术为解决现有钠化法和钙化法提钒工艺中三废处置难题和钒渣余热未利用的问题提供了新思路。步骤为：铁水兑入转炉后，加入冷却剂和含氧化镁原料，采用顶吹氧气底吹氮/氩气进行吹炼；吹炼结束后，将高镁钒渣留于转炉内进行预处理，将底吹气体切换为氧气；将冷却后的预处理钒渣按常规方式破碎、磨细，进行短时间无盐焙烧。本发明专利技术通过在转炉内直接生成高镁钒渣并利用钒渣余热完成钒渣部分氧化，为后续简化焙烧工序，降低焙烧成本创造有利条件。

【技术实现步骤摘要】
一种基于镁化焙烧的高镁钒渣生产及预处理方法
本专利技术属于钒钛冶金
，具体涉及一种转炉提钒及钒渣预处理的方法，尤其涉及一种基于镁化焙烧的钒渣生产及钒渣余热利用方法。
技术介绍
钒是一种熔点高、硬度大、无磁性的有色金属，广泛应用于钢铁、化工、航空航天、医药、能源等领域。钒钛磁铁矿是世界范围内提钒的主要原料。我国钒钛磁铁矿资源储量丰富，已探明储量超过100亿吨，主要分布于四川攀枝花、西昌和河北承德地区。陕西汉中、湖北勋阳、兴阳、广东兴宁和山西代县等地亦有大量钒钛磁铁矿资源分布。以钒钛磁铁矿为原料提钒的路径是通过高炉或其它炼铁流程将矿石转变为含钒铁水，再在转炉中吹入氧气使铁水中的钒氧化富集到渣相中，得到的钒渣再通过焙烧、浸出等工序进行湿法提钒。钒渣中的钒主要以尖晶石FeV2O4的形式存在，并被相对较低熔点的橄榄石等硅酸盐粘结包裹。湿法提钒时需经过机械破碎和高温碱化焙烧等过程，破坏尖晶石外部的包裹，并促使尖晶石中的低价钒被氧化成可溶性的高价钒酸盐，再通过水溶液浸出或酸溶液浸出提钒。根据焙烧添加剂的不同，已工业化的湿法提钒方法可分为钠化法和钙化法。钠化法是焙烧时在NaCl、Na2SO4、Na2CO3等钠盐的作用下将低价钒转变为水溶性的钒酸钠，再通过水溶液浸出、铵盐沉钒和煅烧等工序获得V2O5。由于钠盐焙烧产生的低熔点钠盐会造成物料粘结，阻碍钒的进一步氧化。同时焙烧过程中会产生SO2、SO3、Cl2、HCl等有害气体，腐蚀设备、污染环境。提钒后的尾渣和废水中含有大量Na离子，使其无法在钢铁生产流程中循环利用。钙化法是将钒渣与CaO或CaCO3混合后进行氧化焙烧，生成酸溶性的钒酸钙，再通过酸浸提取。酸浸过程中会产生大量CaSO4覆盖在钒渣表面，阻碍钒的溶出。同时，提钒尾渣由于含有CaSO4、难以经济利用而只能堆弃处理。由此可见，钒渣焙烧添加剂造成了严重的固废、废水和废气处置难题。无论是钠化法还是钙化法，工业生产时均是将热态钒渣从1300～1500℃冷却至常温进行破碎、球磨、混匀等预处理后再二次升温焙烧处理，使得钒渣的余热能完全被浪费掉。现有技术通过转炉提钒结束时将含钠钒渣留于转炉内，吹炼氧化结束后经水浸得到含钒浸出液。该方法有效利用了钒渣余热，但难以解决钠化法带来的三废处理难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于镁化焙烧的高镁钒渣预处理方法，其特征在于:(1)在采用钒钛磁铁矿炼钢的过程中，铁水兑入转炉后，加入冷却剂和含氧化镁原料，采用顶吹氧气底吹氮/氩气进行吹炼，得到半钢和高镁钒渣。(2)吹炼结束后，将半钢倒出，高镁钒渣留于转炉内进行预焙烧；吹炼结束后，将半钢倒出，高镁钒渣留于转炉内，利用炉内余热进行预焙烧；转炉回复到吹炼位后，将底吹气体切换为氧气，同时采用氧枪进行顶吹氧气。(3)将预焙烧后的高镁钒渣转出后，冷却。进一步，步骤(3)获得的高镁钒渣冷却后，破碎、磨细，采用无盐焙烧工艺，获得用于酸浸的钒渣。进一步，步骤(1)中，所述冷却剂的用量为：每吨铁水加入15～35kg；所述冷却剂的加入时间为吹氧开始前3min内。进一步，步骤(1)中，所述含氧化镁原料的加入量为：每吨铁水加入1.5～12kg；所述含氧化镁原料的加入时间为加入冷却剂后2min内。进一步，步骤(1)中，所述含氧化镁原料为氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁、废弃镁碳质炉衬、镁砂等中的一种或者几种的混合物。进一步，步骤(1)中，吹炼时，同时顶吹氧气和底吹氮气；顶吹供氧强度为2.0～3.0m3/(min·tFe),吹氧时间控制在4～7min,氧气压力为0.7～0.9MPa；底吹氮气流量为0.1～0.5m3/(min·tFe)。进一步，步骤(2)中，吹炼时，顶吹氧气的同时底吹氧气；顶吹供氧强度为1.0～2.0m3/(min·tFe),吹氧时间控制在3～15min。,氧气压力为0.3～0.5MPa；底吹氮气流量为0.1～0.5m3/(min·tFe)。进一步，步骤(3)中，冷却时间控制在36h以上。进一步，所述焙烧的温度为800～1000℃，焙烧的时间为20～80min。本专利技术重构了提钒流程前后工序的关联性，将MgO添加剂的加入由焙烧环节前移至转炉提钒环节，直接利用转炉生产高镁钒渣，利用转炉内的强搅拌使钒渣与焙烧添加剂混合更均匀。本专利技术有效利用钒渣余热进行预焙烧，使一部分钒在转炉内即实现低价钒向高价钒的转变，从而缩短后续过程中的焙烧时间，节约了能源。焙烧过程无需再额外加入焙烧添加剂，实现了无盐焙烧，简化了焙烧的前处理工序。因与镁化焙烧实现了有机结合，从源头上抑制了提钒全流程中产生的“三废”。另一方面，转炉造高镁钒渣过程中，形成的高熔点渣层，可减轻熔渣对炉衬的侵蚀冲刷，能大幅度提高转炉炉龄。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：一种基于镁化焙烧的高镁钒渣生产及预处理方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)在采用钒钛磁铁矿作为原料炼钢的过程中，125T铁水兑入转炉后，吹氧开始前3min内加入16kg/tFe的冷却剂(废钢、氧化铁皮、铁矿石等)，加入冷却剂后2min内加入氧化镁和废炉衬(其中MgO含量在90％以上、CaO含量2％左右)混合物8kg/tFe，将钒渣中MgO/V2O5质量比控制在0.4～0.5。采用顶吹氧气底吹氮气进行吹炼；顶吹供氧强度为3m3/(min·tFe),吹氧时间为6min,氧气压力为0.9MPa；底吹氮气流量为0.4m3/(min·tFe)。吹炼过程熔池温度不超过1400℃。(2)吹炼结束后，将半钢倒入半钢罐内、高镁钒渣留于转炉内进行余热预处理。转炉加入含氧化镁原料后渣铁分离效果好，渣中含铁量少。表1为实施例1中吹炼后钒渣的化学成分表，wt％转炉回复到吹炼位后，将底吹气体切换为氧气，同时采用氧枪进行顶吹氧气；顶吹供氧强度为1.5m3/(min·tFe),吹氧时间为5min。,氧气压力为0.4MPa；底吹氮气流量为0.4m3/(min·tFe)。(3)钒渣吹氧结束后，冷却52h，得高镁钒渣。将冷却后的高镁钒渣破碎、球磨成120目细粉，用pH值为0.5的稀硫酸浸出30min，浸出温度为的70℃，浸出液固比为5：1mL/g。此时四价钒和五价钒占总钒的比例为58.83％，钒浸出率为63.67％，说明经过炉内余热预焙烧后，高镁钒渣中60％以上的钒由低价化合物转变为了高价化合物。(4)将球磨后的钒渣粉末在不添加任何焙烧添加剂的情况下在马弗炉中900℃下焙烧30min后，用pH值为0.5的稀硫酸浸出30min，浸出温度为70℃，浸出液固比为5：1mL/g。全流程的钒氧化率为94.91％，钒浸出率为95.33％。实施例2一种基于镁化焙烧的高镁钒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于镁化焙烧的高镁钒渣预处理方法，其特征在于:/n(1)在采用所述钒钛磁铁矿炼钢的过程中，铁水兑入转炉后，加入冷却剂和含氧化镁原料，采用顶吹氧气底吹氮/氩气进行吹炼，得到半钢和高镁钒渣。/n(2)吹炼结束后，将半钢倒出，高镁钒渣留于转炉内进行预焙烧；吹炼结束后，将半钢倒出，高镁钒渣留于转炉内，利用炉内余热进行预焙烧；转炉回复到吹炼位后，将底吹气体切换为氧气，同时采用氧枪进行顶吹氧气。/n(3)将预焙烧后的高镁钒渣转出后，冷却。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于镁化焙烧的高镁钒渣预处理方法，其特征在于:
(1)在采用所述钒钛磁铁矿炼钢的过程中，铁水兑入转炉后，加入冷却剂和含氧化镁原料，采用顶吹氧气底吹氮/氩气进行吹炼，得到半钢和高镁钒渣。
(2)吹炼结束后，将半钢倒出，高镁钒渣留于转炉内进行预焙烧；吹炼结束后，将半钢倒出，高镁钒渣留于转炉内，利用炉内余热进行预焙烧；转炉回复到吹炼位后，将底吹气体切换为氧气，同时采用氧枪进行顶吹氧气。
(3)将预焙烧后的高镁钒渣转出后，冷却。


2.一种基于权利要求1所述预处理方法的高镁钒渣生产方法，其特征在于:步骤(3)获得的高镁钒渣冷却后，破碎、磨细，采用无盐焙烧工艺，获得用于酸浸的钒渣。


3.根据权利要求1或2所述的一种基于镁化焙烧的高镁钒渣预处理方法，其特征在于：
步骤(1)中，所述冷却剂的用量为：每吨铁水加入15～35kg。


4.根据权利要求1或3所述的一种基于镁化焙烧的高镁钒渣预处理方法，其特征在于：步骤(1)中，所述含氧化镁原料的加入量为：每吨铁水加入1.5～12kg；所述含氧化镁原料的加入时间为加入冷却剂后2min内。

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【专利技术属性】
技术研发人员：刁江，刘良，李鸿乂，谢兵，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50