釩鈦鐵冶煉中影響釩回收率的因素

馬 劍

（河鋼集團(tuán)承鋼公司釩鈦事業(yè)部，河北 承德 067000）

釩是一種高熔點、無磁性、高強(qiáng)度、高粘度的光亮金屬和超高硬度的金屬材料，釩鋼具有高強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性，釩還可用作催化劑、陶瓷染料和顯影劑，作為重要的戰(zhàn)略資源，釩被廣泛應(yīng)用于冶金、國防、化工、等領(lǐng)域，林業(yè)、漁業(yè)、機(jī)械制造、電子、汽車、鐵路、造船、輕工等行業(yè)。

1 高爐提釩系數(shù)的影響

在鈦釩鐵冶煉過程中，提高了氧化鐵的回收率。為了提高氧化鐵的回收率，必須改善鈦的冶煉條件。而釩的冶煉速度取決于反應(yīng)溫度、爐壓、礦石粒度和粒度。在從礦物材料中提取氣體和固體的過程中，加速了化學(xué)反應(yīng)和分散。同時，隨著高爐溫度的升高，氧化物分子的數(shù)量也會增加，有利于回收氧化鐵，提高氧化釩的提取率，由于氧化釩的回收，高爐內(nèi)的煤氣壓力是一定的。如果煤氣壓力過高，電爐內(nèi)的煤氣壓力將達(dá)到最大值。這將導(dǎo)致從高爐物料中提取氧化物，影響高爐的冷卻和釩鈦的冶煉過程，從而影響系數(shù)。從釩鐵冶金鈦中提取氧化釩通常用于固定粒度的釩鐵冶煉，但粒度的大小直接影響氧化鐵的提取率，從而影響氧化釩的提取率。建議減小粒徑。為了增加被提取氧化物與顆粒的接觸面積，加速被提取氧化物的分散，高爐用礦可達(dá)到10mm～15mm；減少氧化物的提取時間，提高氧化物的提取率。礦石顆粒的還原將提高氧化鐵的提取率，從而促進(jìn)氧化釩的回收。在高爐中，礦石原料通常由球團(tuán)組成。釩鈦燒結(jié)礦氧化亞鐵中釩、釩鈦含量很高，氧化亞鐵中硅酸鐵含量也很高。從釩鈦燒結(jié)中回收硅酸鐵是一個比較復(fù)雜的問題，因此從釩鈦燒結(jié)中回收氧化鐵是一個比較復(fù)雜的問題。與鈦燒結(jié)礦提釩率較低相比，硅鐵含量降低，釩鈦球團(tuán)回收氧化鐵的效率提高。

2 高爐外部因素對提釩系數(shù)的影響

釩鈦顆粒比率由釩鈦顆粒比率決定。釩鈦冶煉過程中，高爐溫度和顆粒溫度由釩鈦球團(tuán)比決定。高爐使用的礦物材料成分很低。因此，只有在以下條件下才能提高氧化物的提取效率：如果礦料發(fā)生變化，隨著釩鈦用量的增加，氧化鐵的回收率提高，釩鈦礦在高爐中的分布與釩鈦球團(tuán)的分布成正比。提高釩鈦礦的比重可以改善釩鈦的冶煉條件，提高釩氧化物的提取率。硅和鈣是主要礦物，高鈦渣的成分占主導(dǎo)地位。增加渣組中二氧化鈦的含量可降低其比例。由于二氧化鈦用量的增加，在一定程度上影響了釩氧化物的分散速度，高爐渣的堿度直接影響到釩氧化物的提取，因此氧化鈣和二氧化鈦的形成是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。鈦酸鈣是一種高熔點的固體材料，隨著鈦中鈣含量的增加，釩氧化物的萃取系數(shù)降低了渣的流動性。

3 高爐提釩系數(shù)影響因素分析

3.1 控制爐溫

釩的還原是一種吸熱反應(yīng)，提高爐溫有利于降低爐渣中V2O的含量，提高鑄鐵中釩的含量。另一方面，當(dāng)爐溫過高時，隨著珠鐵的去除，爐渣的濃度增加，鐵損增加，金屬釩含量增加，鑄鐵中釩含量降低，釩的回收率降低。

3.2 采礦工程

爐缸中心的熱量很高，保證了釩氧化物熱力學(xué)和動力學(xué)的完全恢復(fù)，增加噴煤量，調(diào)整上下兩部分，可以使中心流得到適當(dāng)?shù)陌l(fā)展，爐內(nèi)溫度分布均勻有利于釩的回收，改善了爐內(nèi)工作條件。

3.3 爐渣堿度

氧化釩的還原分階段進(jìn)行，爐底的氧化釩為堿性，因此，提高爐渣的堿度可以改善爐渣的質(zhì)量。

3.4 原材料的等級和粒度

①由于原料的高度不穩(wěn)定性，導(dǎo)致還原劑的缺乏或過量，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量和釩的回收率，給裝料量的確定帶來困難。②由于爐子上部用于冶煉釩鐵，爐料通過攪拌進(jìn)入爐子。因此，原料的大小是非常重要的。如果原料的粒度比較大，那么原料的粒度就非常重要，不同的是它們混合不均勻，回收反應(yīng)不夠，部分氧化釩無法回收。在嚴(yán)重的情況下，鐵含量是非常困難的。它直接影響釩的萃取系數(shù)。

3.5 合理比例尺及比例尺精度

①冶煉釩鐵時，最重要的工藝參數(shù)是爐料，提高釩浸出系數(shù)的主要途徑是盡量從鋁中回收五氧化二釩——根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，理想的鋁分配系數(shù)為1.00～1.01。配料過程中，不允許引入不合格的配料，如配料、粒度等，以減少稱量過程中的人為誤差。有助于提高設(shè)備性能，提高配料精度，使各種還原料混合均勻，使釩的反應(yīng)得到綜合回收。②內(nèi)襯。熔化爐采用干密封，即密封耐火材料，密封材料不能與低熔點材料混合，粒度控制在0mm～12mm之間，振動密封。另一方面，熔渣可能會熔化很長時間，這將有助于釩沉積。③冶煉前應(yīng)涂一層鐵粉和鋁粉，使原料反應(yīng)性強(qiáng)，分布均勻，結(jié)果表明，表面燃燒迅速均勻，反應(yīng)過程穩(wěn)定，可防止局部反應(yīng)引起的噴濺，減少釩的損失。

4 重要技術(shù)問題

渣、鐵水、鐵耗高、脫硫能力低是釩鈦高爐冶煉過程中的重要技術(shù)問題。

（1）殘留氣泡問題。在理論研究和生產(chǎn)試驗中，確定了泡沫渣的形成機(jī)理和消除泡沫渣的措施。指出爐渣中的二氧化硫被還原為tic、飽和碳和無定形碳，產(chǎn)生大量CO氣體，從動力學(xué)分析可以看出，泡沫爐渣會引起沸騰，形成CO氣泡時會產(chǎn)生CO氣泡。氣泡的速度和穩(wěn)定性達(dá)到一定程度。通過調(diào)整爐渣成分的23%～24%，降低爐渣中的硫活性，提高爐溫范圍內(nèi)的氧壓，防止汞的排放。過量還原硫醇，有效消除蒸發(fā)泡沫殘渣。

（2）鐵與水的結(jié)合。鐵在水中的粘度是釩鈦冶煉過程中的一種特殊現(xiàn)象，在下一階段的生產(chǎn)中熔化。鋼包很薄，可使用300次～400次。然而，由于在粘性錫中存在釩和鈦氧化物，因此熔點較高。與出鋼溫度相比，下一次出鋼不能進(jìn)行熔煉，較厚的鐵只能使用幾十次。高爐的正常生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響。在研究和解釋粘鍋機(jī)理的基礎(chǔ)上，研制了粘鍋熔煉用轉(zhuǎn)爐和氧氣燃燒器技術(shù)，徹底解決了冷扣粘鍋問題。石板蓋在爐頸浸出前填蠟灌砂，防止?fàn)t渣進(jìn)入油底殼，增加蛭石保溫鐵塊。

（3）去除粘渣降低鐵耗。在高爐還原過程中，爐渣中的二氧化鈦被還原為鈦的碳氮化合物。熔化溫度為29500c±50c，遠(yuǎn)高于爐內(nèi)最高溫度，這種材料只有幾微米，但比表面積大，很難聚合。結(jié)果，渣中的鐵含量增加了幾十倍，粘度增加10倍，由于高溫親水膠體和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，高爐溫度由低硅低鈦控制，為防止鈦的過度還原，采取了特殊措施去除濃渣并活化高爐。減少渣鐵在爐內(nèi)的停留時間，采用合理的配比結(jié)構(gòu)，在適當(dāng)?shù)南薅葍?nèi)，通過硫的控制，可以有效地消除粘渣和鐵的浪費。

（4）提高鈦渣脫硫能力。由于硫磷渣酸度低，高鈦渣的脫硫能力遠(yuǎn)低于普通高爐渣，通過科學(xué)技術(shù)的研究，優(yōu)化了合適的堿爐，降低了爐子的標(biāo)準(zhǔn)差，提高了鈦渣的生產(chǎn)能力，改善了流動性，增強(qiáng)了冶煉活性，實現(xiàn)了爐子的活化和裝填。

5 耐火渣對釩鈦冶煉的影響

高爐冶煉釩磁體的困難，主要是由于爐渣的性質(zhì)，可以概括為三個方面：高溫還原厚度的增加；過去研究者主要研究前兩個問題，但現(xiàn)在必須注意耐火爐渣對冶煉的影響。

（1）爐渣不穩(wěn)定。目前釩鈦熔煉爐的溫度與普通礦石熔煉爐幾乎相同，爐前物理溫度約為1450℃，爐溫約為1450℃，普通爐渣的熔煉溫度約為150℃，當(dāng)原料成分波動時，爐渣堿度降低，熔點升高，但在大多數(shù)情況下爐渣性能穩(wěn)定。但鈦渣的余熱約為50℃，且不穩(wěn)定。堿性易降低流動性，爐子工作不正常。鈦熔劑一種非常結(jié)晶的短熔渣。在當(dāng)前爐缸周圍爐溫水平下，容易產(chǎn)生冷卻溫度梯度，導(dǎo)致爐溫升高。爐底厚度和爐底收縮。

（2）難開渣孔。釩鈦爐前開渣、出鐵口冶煉困難。鈦渣具有高熔點和高熔點。結(jié)晶度。由于冷卻和冷卻，熔渣前會有一個溫度梯度，所以必須用氧氣燃燒。

（3）提前工作。在放鋼過程中，這種爐渣將主溝與渣溝連接起來，給主溝的維護(hù)和清理帶來了相當(dāng)大的困難，此外，在通風(fēng)孔堵塞、渣流不暢的情況下，主溝和渣溝逐漸固化并充滿爐渣。一旦再次出現(xiàn)大流量，爐渣就會溢出，而電槍又無法放置，這種耗時的爐前操作往往無法保證鋼水的及時排出，從而導(dǎo)致生產(chǎn)損失。在生產(chǎn)過程中，特別是從炮孔出鐵的過程中，不可避免地會有一部分爐渣流入鐵罐并粘附在罐壁上，形成鑄鐵體積逐漸減少并通過清洗去除的狀態(tài)。

（4）鐵損。一般在砂口測得的鐵水溫度為1380℃～1400℃，相當(dāng)于或略高于爐渣的凝固溫度，由于溫度較低，爐渣的過熱度不穩(wěn)定。在流動過程中，渣晶形成粘度梯度場可能是主要原因，在這種情況下，一些鐵球在無沉積物的渣流中稱重。這是鐵鈦渣。

6 結(jié)語

通過科學(xué)的試驗和技術(shù)，使含礦量僅占高爐總?cè)莘e的46%的鋼高爐得以提升，成功地開發(fā)了強(qiáng)化釩鈦冶煉的新工藝。采用難處理釩鈦礦，高爐利用率越來越高，居國內(nèi)外同類高爐之首。由于鋼鐵產(chǎn)量的增加和鋼鐵消費量的減少，鋼鐵的回收每年將增加幾億元的經(jīng)濟(jì)效益，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)品收入。在國內(nèi)高爐上使用釩鈦礦對延長高爐使用壽命具有十分重要的意義，從社會角度看也是非常有效的。