專利名稱：一種提釩尾渣還原熔煉生產鐵合金的方法
技術領域：
本發明涉及冶金領域，更具體地說，本發明涉及一種提釩尾渣還原熔煉生產鐵合金的方法。
背景技術：
釩是一種重要的有色金屬，釩及其合金被廣泛地應用于冶金、石油化工、國防工業及超導體等新技術領域。通常，在釩鈦磁鐵礦的冶煉過程中，在將釩渣提取V2O5之后，遺棄的廢渣(即提釩尾渣)中V2O5質量分數約在1.5%，其含釩量比較高。而這些提釩尾渣通常會被直接排放，造成很大的資源浪費，并且大量廢渣堆積如山，占用大量的土地的同時也污染了環境。提釩尾渣中總鐵(TFe)含量在30%左右，總釩(TV)含量為O. 6%左右，并且還含 有2%左右的Cr203。這些有益金屬如能回收利用，將大大提高資源利用率，所以對最大化地回收提釩尾渣中鐵鉻釩的技術的研究，勢在必行。就目前為止，中國專利CN101838743A提出了一種從提釩尾渣中回收鐵、鉻、釩和鎵的方法，將提釩尾渣、還原劑、氧化鈣和粘結劑按一定比例混合，混勻后的物料造球得到生球團，生球團在一定溫度下還原得到金屬化球團，金屬化球團在高溫下經過熔煉分離和深度還原得到爐渣和含釩、鉻、鎵的生鐵。中國專利CN101713007A提出了一種提釩尾渣深度還原直接生產海綿鐵的工藝方法，以褐煤為還原劑，添加CaO作為造渣劑同時增加堿度協同尾渣中的Na20、K20與Si02、Al2O3反應生成類沸石的穩定礦物，此產物經過二段磨礦-二段弱磁選即得到海綿鐵。中國專利CN102337444A提出了提釩尾渣熔煉釩鉻錳合金生鐵工藝，將提釩尾渣粉制成原料顆粒與焦炭、鈦鐵礦、石灰石、白云石和螢石混合，由熔煉爐熔煉得到含釩鉻錳的合金生鐵。但是以上方法均存在操作工藝復雜、工藝流程長、釩收率低等問題。

發明內容
本發明的各方面提供了一種提釩尾渣還原熔煉生產鐵合金的方法，該方法能夠以簡單有效的方法將提釩尾渣中有益元素以合金形式分離出去，從而回收提釩尾渣中的有益元素。此外，本發明的其它方面還能夠解決現有技術中的其它問題。根據本發明的一方面，一種提釩尾渣還原熔煉生產鐵合金的方法包括下述步驟將提釩尾渣與碳源、氧化鈣混合均勻；將混合物加熱至第一溫度并保溫10分鐘至20分鐘；將保溫后的混合物升溫至第二溫度并保溫20分鐘至50分鐘；收集得到的含釩鉻的鐵合金，其中，提釩尾渣與碳源、氧化鈣的混合比例為每100重量份的提釩尾渣配合20-35重量份的碳源和15-25重量份的氧化鈣，第一溫度為800°C至900°C，第二溫度為1350°C至1500°C。碳源可包括固態碳源、液態碳源和氣態碳源中的至少一種。可將提釩尾渣與碳源、氧化鈣分別加工成具有一定粒徑的粉末，然后再將粉末狀的提釩尾渣與碳源、氧化鈣混合，其中，提釩尾渣可滿足以下粒徑范圍198μπι以上(20%,60μπι以下彡20%,60-198μπι ^ 80% ;氧化鈣粒徑可滿足以下粒徑范圍198 μ m以下100%。第一溫度可為850°C,第二溫度可為1430°C。碳源可為液態碳源或氣態碳源，可將提釩尾渣與氧化鈣分別加工成具有一定粒徑的粉末，然后再將粉末狀的提釩尾渣與氧化鈣混合，然后噴入液態碳源或通入氣態碳源，其中，提釩尾渣可滿足以下粒徑范圍198μπι以上彡20%，60μπι以下彡20%,60-198μπι彡80% ;氧化鈣粒徑滿足以下粒徑范圍198 μ m以下100%。將提釩尾渣與碳源、氧化鈣混合后，混合物料的堿度可為O. 8至I. 2。本發明的提釩尾渣還原熔煉生產鐵合金的方法解決了既充分利用了資源，節省了 廢渣處理成本，又避免了廢渣引起的環境污染問題，經濟效益和環保意義重大。
具體實施例方式下面將結合示例性實施例更詳細地描述本發明，然而，本領域技術人員應當理解，僅以示例性和說明性的目的提供這些示例性實施例，而不是出于限制本發明的目的。提供這些實施例使得本公開將是徹底的和完整的，并將把本發明的范圍充分地傳達給本領域技術人員。根據本發明的一個實施例，一種提釩尾渣還原熔煉生產鐵合金的方法可包括下述步驟將提釩尾渣與碳源、氧化鈣混合均勻；將混合物加熱至第一溫度并保溫大約10分鐘至大約20分鐘；將保溫后的混合物升溫至第二溫度并保溫大約20分鐘至大約50分鐘(例如，根據本發明的一個實施例，保溫大約40分鐘)；收集得到的含釩鉻的鐵合金。其中，提釩尾渣與碳源、氧化鈣的混合比例為每100重量份的提釩尾渣配合大約20-35重量份的碳源和大約15-25重量份的氧化鈣。其中，第一溫度可為大約800°C至大約900°C，優選地，第一溫度可為大約850°C。第二溫度可為大約1350°C至大約1500°C，優選地，第二溫度可為大約1430°C。其中，碳源可以是冶金領域常用的各種固態碳源，例如，焦炭、煤粉等。也可以使用液態或氣態碳源，例如石油及其衍生制品、天然氣、煤氣等。在使用液態或氣態碳源的情況下，可將提釩尾渣與氧化鈣混合均勻后，再向混合物中噴入或通入液態碳源或氣態碳源，從而使釩尾渣與碳源、氧化鈣混合均勻。根據本發明的一個實施例，碳源可包括上述固態碳源、液態碳源和氣態碳源中的至少一種。優選地，根據本發明的一個實施例，可將提釩尾渣與碳源、氧化鈣分別加工成具有一定粒徑的粉末，然后將粉末狀的尾渣與碳源、氧化鈣混合，再進行還原熔煉，通常，使提釩尾渣的粒徑滿足198 μ m以上彡20%,60ym以下彡20% ,60-198 μ m ^ 80%。氧化鈣的粒徑可滿足198 μ m以下100%。由于粉末狀態下的物料具有較大的比表面積和較快的傳熱速度，因而其還原反應速度快。因此，在這種情況下，該方法具有消耗碳源少、反應時間短、能耗低、收率高等優點。然而本發明不限于此，提釩尾渣也可以直接使用，并且可以直接采購市場上可以購買的氧化鈣細粉。另外，固態碳源可以是20mm以下的塊狀碳源。根據本發明的一個示例性實施例，在將混合物加熱到第一溫度的步驟中，碳源在此溫度下發生反應，生成以一氧化碳為主的還原性氣體。然后，該還原性氣體與物料粉末之間進行熱傳遞，并同時發生氧化還原反應。在這個過程中，尾渣中的鐵元素主要被還原成熔點相對較低的氧化亞鐵。根據該示例性實施例，熱傳遞以及還原反應的速度均很快，并且能夠在相對較低的溫度下生成需要的低熔點物質，因此根據該示例性實施例的方法具有反應時間短，能耗低等優點。然而本發明不限于此，根據本發明的另一實施例，在使用煤氣作為碳源的情況下，在將混合物加熱到大約第一溫度的步驟中，由于煤氣本身就是以一氧化碳為主的還原性氣體，因此煤氣可以直接與物料粉末之間進行熱傳遞，并同時發生氧化還原反應。因此，能夠進一步地提高反應時間，并進一步降低能耗。另外，根據本發明的一個實施例，在將混合物加熱到大約第二溫度的步驟中，此時物料呈熔融狀態，并且進一步發生氧化還原反應，使提釩尾渣中的鐵元素還原為鐵，從而獲得含f凡鉻的鐵合金。然后，可收集獲得的鐵合金。由于鐵水與渣的比重不同，因此鐵水和渣可在反應爐中自然分層。可使用本領域技術人員常用的任何手段來收集獲得的鐵合金，由于收集鐵合 金的步驟對本領域技術人員來講是公知的，因此為了清楚起見，在這里將省略對其的詳細描述。根據本發明的一個實施例，將提釩尾渣與碳源、氧化鈣混合后，混合物料的堿度可為大約O. 8至大約I. 2。優選地，使混合物料的堿度為大約I。另外，根據本發明的一個實施例，可適當地增加或減少氧化鈣的加入量，以將混合物料的堿度控制在上述范圍內。下面將參照具體示例更詳細地描述本發明的方法。實施例I將提釩尾渣、碳源、氧化鈣按照配比100 20 15均勻混合，混合物料的堿度為1，將混合物料放入熔煉爐內，加熱至大約850°C并保溫lOmin，繼續升溫到大約1450°C，保溫40min，得到鐵合金。其中，該鐵合金中含鐵91. 75%，含TV為O. 73%，含總鉻(TCr)為I. 21%。實施例2將提釩尾渣、碳源、氧化鈣按照配比100 25 20均勻混合，混合物料的堿度為1，將混合物料放入熔煉爐內，加熱至大約850°C并保溫15min，繼續升溫到大約1450°C，保溫50min，得到鐵合金。其中，該鐵合金中含鐵92. 75%，含TV為O. 58%，含TCr為I. 09%。實施例3將提釩尾渣、碳源、氧化鈣按照配比100 35 25均勻混合，混合物料的堿度為1，將混合物料放入熔煉爐內，加熱至大約850°C并保溫lOmin，繼續升溫到大約1450°C，保溫40min，得到鐵合金。其中，該鐵合金中含鐵93%，含TV為O. 74%，含TCr為I. 7%。根據本發明的提釩尾渣還原熔煉生產鐵合金的方法，能夠針對提釩尾渣中含有的鐵鉻釩等有益元素回收利用問題，以簡單有效的方法將提釩尾渣中有益元素以合金形式分離出去，達到資源綜合回收利用的目的；解決了既充分利用了資源，節省了廢渣處理成本，又避免了廢渣引起的環境污染問題，經濟效益和環保意義重大。雖然已經結合特定的示例性實施例描述了本發明，然而本領域普通技術人員應當理解，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，可以對這些實施例進行各種修改和改變，本發明的范圍在權利要求書及其等同物中限定。
權利要求
1.一種提釩尾渣還原熔煉生產鐵合金的方法，該方法包括下述步驟 將提釩尾渣與碳源、氧化鈣混合均勻； 將混合物加熱至第一溫度并保溫10分鐘至20分鐘； 將保溫后的混合物升溫至第二溫度并保溫20分鐘至50分鐘； 收集得到的含釩鉻的鐵合金， 其中，提釩尾渣與碳源、氧化鈣的混合比例為每100重量份的提釩尾渣配合20-35重量份的碳源和15-25重量份的氧化鈣，第一溫度為800°C至900°C，第二溫度為1350°C至1500。。。
2.如權利要I所述的方法，其中，碳源包括固態碳源、液態碳源和氣態碳源中的至少一種。
3.如權利要求I所述的方法，其中，將提釩尾渣與碳源、氧化鈣分別加工成具有一定粒徑的粉末，然后再將粉末狀的提釩尾渣與碳源、氧化鈣混合，其中，提釩尾渣滿足以下粒徑范圍198 μ m以上≤20%,60ym以下≤20% ,60-198 μ m ≥ 80% ;氧化鈣粒徑滿足以下粒徑范圍198 μ m以下100%。
4.如權利要求I所述的方法，其中，第一溫度為850°C，第二溫度為1430°C。
5.如權利要求I所述的方法，其中，碳源為液態碳源或氣態碳源，將提釩尾渣與氧化鈣分別加工成具有一定粒徑的粉末，然后再將粉末狀的提釩尾渣與氧化鈣混合，然后噴入液態碳源或通入氣態碳源，其中，提釩尾渣滿足以下粒徑范圍198μπι以上≤20%、60μπι以下≤20%,60-198ym ≥ 80% ;氧化鈣粒徑滿足以下粒徑范圍198μπι以下100%。
6.如權利要求I所述的方法，其中，將提釩尾渣與碳源、氧化鈣混合后，混合物料的堿度為O. 8至1.2。
全文摘要
本發明公開了一種提釩尾渣還原熔煉生產鐵合金的方法，該方法包括下述步驟將提釩尾渣與碳源、氧化鈣混合均勻；將混合物加熱至第一溫度并保溫大約10分鐘至大約20分鐘；將保溫后的混合物升溫至第二溫度并保溫大約20分鐘至大約50分鐘；收集得到的含釩鉻的鐵合金。其中，提釩尾渣與碳源、氧化鈣的混合比例為每100重量份的提釩尾渣配合大約20-35重量份的碳源和大約15-25重量份的氧化鈣，其中，第一溫度可為800℃至900℃，第二溫度可為1350℃至1500℃。
文檔編號C22B7/04GK102851512SQ20121033116
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月10日 優先權日2012年9月10日
發明者張 林, 劉武漢, 劉恢前, 朱福平, 楊雄, 鐘國梅 申請人:攀鋼集團西昌鋼釩有限公司