权利要求
1.含钒钢渣的资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：先将刚出转炉的熔态含钒钢渣兑入矿热炉中，然后将矿热炉的电极下沉至工作位置，再开启矿热炉的电源进行冶炼提温，同时向矿热炉中分别加入还原剂、硅石和萤石；当矿热炉内冶炼温度达到1500℃以上后，继续冶炼40～60min；冶炼结束后，先出渣，再出铁。
2.如权利要求1所述的含钒钢渣的资源化利用方法，其特征在于：含钒钢渣中V的质量百分比为0.8～1.2％，TFe的质量百分比为20～22％，CaO的质量百分比为38～40％，SiO2的质量百分比为12～15％。
3.如权利要求1所述的含钒钢渣的资源化利用方法，其特征在于：通过钢渣罐将熔态含钒钢渣运输到矿热炉前；矿热炉为三电极矿热炉，其具有出铁口和出渣口，其电极为自焙电极。
4.如权利要求1所述的含钒钢渣的资源化利用方法，其特征在于：还原剂的固定碳含量在75％以上，其粒度为100～200目，其加入量占含钒钢渣质量比为5％～15％。
5.如权利要求4所述的含钒钢渣的资源化利用方法，其特征在于：还原剂为无烟煤粉或焦粉，其粒度为150～200目。
6.如权利要求4所述的含钒钢渣的资源化利用方法，其特征在于：硅石的SiO2含量在80％以上，其粒度为100～200目，其加入量占含钒钢渣质量比为15％～25％。
7.如权利要求6所述的含钒钢渣的资源化利用方法，其特征在于：萤石的CaF2含量在70％以上，其粒度为100～200目，其加入量占含钒钢渣质量比为3％～5％。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的含钒钢渣的资源化利用方法，其特征在于，还包括以下步骤：刚出矿热炉的熔态炉渣通过渣沟引流到水淬池中进行水淬处理，形成粒度0.2～5mm的渣粒，捞出后晾置困水；刚出矿热炉的铁水经铁沟引流到铸铁机铸造成低钒铁合金块。
9.如权利要求8所述的含钒钢渣的资源化利用方法，其特征在于，还包括以下步骤：冶炼结束后，在矿热炉中留存部分用于下一次冶炼的铁水。
10.如权利要求8所述的含钒钢渣的资源化利用方法，其特征在于，还包括以下步骤：将渣粒脱水至含水率在15％以下，再磨成比表面积400m2/kg以上的矿渣微粉，应用于建材领域；将低钒铁合金块冷却，应用于高钒铁合金和含钒钢筋生产领域。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于冶金固废资源综合利用技术领域，具体涉及一种含钒钢渣的资源化利用方法。
背景技术
[0002]以钒钛磁铁矿作为主要原料，采用传统高炉冶炼工艺冶炼得到含钒铁水，再通过转炉提钒工艺和转炉炼钢工艺，形成的钢渣为转炉含钒钢渣。典型的含钒钢渣主要成分见下表(w％)：
[0003]CPSCaOMgOMnOTFeSiO2V2O5Al2O30.0261.010.01838.3710.31.122.212.271.671.86
。
[0004]目前，主要采用多级破碎磁选方式回收含钒钢渣中的金属铁，钢渣尾料主要堆放处理，部分作为大宗建材原料使用，如铺路骨料、水泥瘠性掺合料等，资源化利用率及利用附加值较低。
发明内容
[0005]本发明提供了一种含钒钢渣的资源化利用方法，旨在解决现有方法对含钒钢渣资源化利用率较低的问题。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：含钒钢渣的资源化利用方法，包括以下步骤：先将刚出转炉的熔态含钒钢渣兑入矿热炉中，然后将矿热炉的电极下沉至工作位置，再开启矿热炉的电源进行冶炼提温，同时向矿热炉中分别加入还原剂、硅石和萤石；当矿热炉内冶炼温度达到1500℃以上后，继续冶炼40～60min；冶炼结束后，先出渣，再出铁。
[0007]进一步的是，含钒钢渣中V的质量百分比为0.8～1.2％，TFe的质量百分比为20～22％，CaO的质量百分比为38～40％，SiO2的质量百分比为12～15％。
[0008]进一步的是，通过钢渣罐将熔态含钒钢渣运输到矿热炉前；矿热炉为三电极矿热炉，其具有出铁口和出渣口，其电极为自焙电极。
[0009]进一步的是，还原剂的固定碳含量在75％以上，其粒度为100～200目，其加入量占含钒钢渣质量比为5％～15％。
[0010]进一步的是，还原剂为无烟煤粉或焦粉，其粒度为150～200目。
[0011]进一步的是，硅石的SiO2含量在80％以上，其粒度为100～200目，其加入量占含钒钢渣质量比为15％～25％。
[0012]进一步的是，萤石的CaF2含量在70％以上，其粒度为100～200目，其加入量占含钒钢渣质量比为3％～5％。
[0013]进一步的是，该方法还包括以下步骤：刚出矿热炉的熔态炉渣通过渣沟引流到水淬池中进行水淬处理，形成粒度0.2～5mm的渣粒，捞出后晾置困水；刚出矿热炉的铁水经铁沟引流到铸铁机铸造成低钒铁合金块。
[0014]进一步的是，该方法还包括以下步骤：冶炼结束后，在矿热炉中留存部分用于下一次冶炼的铁水。
[0015]进一步的是，该方法还包括以下步骤：将渣粒脱水至含水率在15％以下，再磨成比表面积400m2/kg以上的矿渣微粉，应用于建材领域；将低钒铁合金块冷却，应用于高钒铁合金和含钒钢筋生产领域。
[0016]本发明的有益效果是：
[0017]1)可充分利用熔态含钒钢渣的显热，降低资源化处理过程的能耗。
[0018]2)可充分回收利用含钒钢渣中的铁资源和钒资源，资源利用率大于90％。
[0019]3)通过配加硅质原料对含钒钢渣进行调质，可使水淬处理后的熔态炉渣形成硅酸钙玻璃态物质，磨细后能作为高活性矿渣微粉使用，提高了含钒钢渣资源化利用率及利用附加值。
[0020]4)铸造成的低钒铁合金块中V的质量百分比含量在2.0％以上，可以应用于高钒铁合金和含钒钢筋生产领域，经济附加值高。
[0021]5)磨成的矿渣微粉活性指数达到95％以上，为高活性材料，市场应用前景广，经济附加值高。
[0022]6)该含钒钢渣的资源化利用方法可以实现含钒钢渣大规模资源化利用，且利用效率较高，能够支撑钢铁企业绿色化、清洁化发展。
附图说明
[0023]图1是本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0025]结合图1所示，含钒钢渣的资源化利用方法，包括以下步骤：先将刚出转炉的熔态含钒钢渣兑入矿热炉中，然后将矿热炉的电极下沉至工作位置，再开启矿热炉的电源进行冶炼提温，同时向矿热炉中分别加入还原剂、硅石和萤石；当矿热炉内冶炼温度达到1500℃以上后，继续冶炼40～60min；冶炼结束后，先出渣，再出铁。
[0026]该含钒钢渣的资源化利用方法针对含钒钢渣的特点，利用熔态含钒钢渣的显热，降低了冶炼过程中的能耗，且通过加入还原剂实现了含钒钢渣中铁、钒等有益元素的回收利用，通过配加硅质原料对含钒钢渣进行调质，可使水淬处理后的熔态炉渣形成硅酸钙玻璃态物质，磨细后能作为高活性矿渣微粉使用，提高了含钒钢渣资源化利用率及利用附加值。
[0027]其中，含钒钢渣中V的质量百分比为0.8～1.2％，TFe的质量百分比为20～22％，CaO的质量百分比为38～40％，SiO2的质量百分比为12～15％。
[0028]为了便于将刚出转炉的熔态含钒钢渣兑入矿热炉中，一般通过钢渣罐将熔态含钒钢渣运输到矿热炉前。矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，它主要用于还原冶炼矿石；本发明方法优选采用三电极矿热炉进行冶炼，三电极矿热炉具有出铁口和出渣口，其电极为工艺简单、成本较低且可连续使用的自焙电极。
[0029]为了确保能够有效回收含钒钢渣中的铁、钒等有益元素，优选在矿热炉中加入以下成分、粒度及比例的还原剂，即还原剂的固定碳含量在75％以上，其粒度为100～200目，其加入量占含钒钢渣质量比为5％～15％。还原剂可以为多种，优选为无烟煤粉或焦粉，其粒度优选为150～200目。
[0030]为了对含钒钢渣进行有效调质，优选在矿热炉中加入以下成分、粒度及比例的硅石和萤石，即硅石的SiO2含量在80％以上，其粒度为100～200目，其加入量占含钒钢渣质量比为15％～25％；萤石的CaF2含量在70％以上，其粒度为100～200目，其加入量占含钒钢渣质量比为3％～5％。如此，方可确保急冷处理后的熔态炉渣形成硅酸钙玻璃态物质，磨细后能作为高活性矿渣微粉使用，矿渣微粉的活性指数达到95％以上。
[0031]作为本发明的一种优选方案，该含钒钢渣的资源化利用方法还包括以下步骤：刚出矿热炉的熔态炉渣通过渣沟引流到水淬池中进行水淬处理，形成粒度0.2～5mm的渣粒，捞出后晾置困水；刚出矿热炉的铁水经铁沟引流到铸铁机铸造成低钒铁合金块；低钒铁合金块中V的质量百分比含量在2.0％以上，P的质量百分比含量在0.5％以下，S的质量百分比含量在0.1％以下，对含钒钢渣中钒资源的回收率为90％以上、铁资源的回收率为95％以上。
[0032]为了提高冶炼的连续性和效果，一炉含钒钢渣冶炼结束后，会在矿热炉中留存部分用于下一次冶炼的铁水；留存铁水的量不超过出铁总量的三分之一。
[0033]优选的，该含钒钢渣的资源化利用方法还包括以下步骤：将渣粒脱水至含水率在15％以下，再磨成比表面积400m2/kg以上的矿渣微粉，应用于建材领域，例如：用于制作水泥或商品混凝土等；矿渣微粉中CaO的质量百分比为30～32％，SiO2的质量百分比为25～28％，玻璃态含量85％以上，活性指数达到95％以上；将低钒铁合金块冷却，应用于高钒铁合金和含钒钢筋生产领域。
[0034]实施例1
[0035]先将刚出转炉的温度为1350℃的熔态含钒钢渣用钢渣罐运输到矿热炉前，直接兑入矿热炉中；然后，将矿热炉的电极下沉到指定位置，开启电源进行冶炼提温，同时加入10％(质量百分比，下同)的焦粉，15％的硅石和3％的萤石；焦粉的固定碳含量为88％，粒度为100～200目；硅石的SiO2含量为82％，粒度为100～200目；萤石的CaF2含量为73％，粒度为100～200目；当矿热炉内冶炼温度达到1500℃以上后，继续冶炼60min；冶炼结束后，先出渣，熔态炉渣通过渣沟引流到水淬池中进行水淬处理，形成粒度0.2～5mm的渣粒，捞出后晾置困水；待出完渣后，再出铁，铁水经铁沟引流到铸铁机铸造成低钒铁合金块；矿热炉中留存部分铁水。
[0036]将渣粒脱水至含水率在15％以下，再磨成矿渣微粉，应用于水泥及商品混凝土等建材领域；冷却后的低钒铁合金块经过包装后，直接对外销售，主要用于含钒钢筋冶炼，替代高钒生铁。
[0037]经检验，该实施例对含钒钢渣中钒资源的回收率为92％，铁资源的回收率为97％；铸造成低钒铁合金块中V含量为2.5％，P含量为0.45％，S含量为0.08％；磨成的矿渣微粉中CaO的含量为32.5％，SiO2的含量为26.2％，玻璃态含量为88％，比表面积为420m2/kg，活性指数达到95％以上。
[0038]实施例2
[0039]先将刚出转炉的温度为1320℃的熔态含钒钢渣用钢渣罐运输到矿热炉前，直接兑入矿热炉中；然后，将矿热炉的电极下沉到指定位置，开启电源进行冶炼提温，同时加入15％的无烟煤粉，20％的硅石和5％的萤石；无烟煤粉的固定碳含量为77％，粒度为100～200目；硅石的SiO2含量为82％，粒度为100～200目；萤石的CaF2含量为73％，粒度为100～200目；当矿热炉内冶炼温度达到1500℃以上后，继续冶炼40min；冶炼结束后，先出渣，熔态炉渣通过渣沟引流到水淬池中进行水淬处理，形成粒度0.2～5mm的渣粒，捞出后晾置困水；待出完渣后，再出铁，铁水经铁沟引流到铸铁机铸造成低钒铁合金块；矿热炉中留存部分铁水。
[0040]将渣粒脱水至含水率在15％以下，再磨成矿渣微粉，应用于水泥及商品混凝土等建材领域；冷却后的低钒铁合金块经过包装后，直接对外销售，主要用于含钒钢筋冶炼，替代高钒生铁。
[0041]经检验，该实施例对含钒钢渣中钒资源的回收率为91％，铁资源的回收率为96％；铸造成低钒铁合金块中V含量为2.2％，P含量为0.49％，S含量为0.09％；磨成的矿渣微粉中CaO的含量为30.1％，SiO2的含量为28.6％，玻璃态含量为86％，比表面积为445m2/kg，活性指数达到95％以上。
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编辑：中冶有色技术网
来源：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
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2025年01月03日 ~ 05日 
