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1、- 1 -攀钢顶底复合吹炼提钒工艺探索摘 要 本文分析了攀钢 120t 转炉的提钒复吹工艺试验，试验表明，复吹操钒可加强熔池搅拌，加快反应速度，有效提高钒渣质量。关键词 复合吹炼 提钒Research ON THE VANADIUM RECOVERY OF PangangIN THE COMBINED BLOWING CONVERTER Yuan hongwei Zhuo jun Ye xiangfei (Vanadium Recovery and Steelmaking Plant of PSV, Panzhihua ,Sichuan,China)Abstract The process o
2、f vanadium recovery in the 120t converter of PSV was investigated，It is proven by the experiment：that the process of vanadium recovery in the combined blowing converter in characterized by strong bath agitation，quick reaction ，and the quality of the V-slag is improved。Key Words combined blowing，vana
3、dium recovery0、前言攀钢于上世纪 90年代建成投产了两座 120T提钒转炉，设计年产折合钒渣 11万吨，经多年攻关优化，建立了一套完整的转炉顶吹氧提钒工艺制度，钒渣品位、残钒等主要工艺指标均达到世界领先水平，2005年钒渣年产量达到 16.3万吨。为进一步优化提钒工艺指标，新钢钒公司炼钢厂于 2005年开始进行顶底复合吹炼提钒试验，经过一年来工业试验探索，建立了复吹提钒工艺制度，提钒技术经济指标得到了显著优化。1复吹提钒的目的为进一步优化转炉提钒指标，其可能途径之一是，采用能提高炉渣钒回收率和金属收得率的底吹氧法，但由于缺乏可靠的方法确保炉底寿命，要实现这一工艺流程非常困难。鉴于
4、复吹炼钢的许多冶金特性和优势的启示，我们认为，提高提钒技术经济指标的最有前途的方法是，国内外广泛用于提高氧气转炉钢质量的，在转炉底部或顶部吹入惰性气体的方法。正如炼钢采用复吹工艺一样，转炉提钒的较佳工艺是复吹：顶吹氧气、底吹惰性气体。底部供气可有效地调节金属和钒渣的氧化度，加快下列反应：3(FeO)十 2V=(V203)十 3Fe (1)(FeO)十C=Fe+CO(g) (2)C十O=CO(g) (3)在这种情况下，由于金属与炉渣之间的还原过程强化，且炉渣金属体系接近平衡，故有可能使钢水深度精练和炉渣脱氧。因此，在提钒过程中采用惰性气体搅拌熔池可能更为有效。尤其是，除炉渣和金属脱氧以及金属精炼
5、外，用惰性气体搅拌钒渣和含碳半钢，可以使他们之间的氧化还原过程和强化，从而降低钒渣中的氧化铁含量，并相应的提高钒渣中 V2O5含量。国外如俄罗斯下塔吉尔钢铁公司曾在130t 转炉上作过复吹提钒试验，我国承德钢铁公司也曾在 20t 转炉上作过复吹提钒试验，在技术和经济方面都取得较好的效果 12 试验条件试验在新钢钒炼钢厂 4#、5 #提钒转炉进行，炉子公称容量 120t，最大装入量 140t，炉衬材质为镁碳砖，氧枪喷头型为 339 型提钒专用喷头。沿东、西方向偏离耳轴中心线 5的位置炉底布置两块透气砖，- 2 -氮气总管压力为 1.01.2Mpa，底吹工作压力为 0.40.6Mpa，流量 501
6、50nm 3/h，旁通支管工作压力为0.40.6Mpa，旁通管流量 4080 Nm 3/h。 为防止误操作造成断气堵枪，在调节阀前后用旁通管路小气量供气，即使在调节阀全部关闭的情况下，也可保证底枪不堵，复吹供气站管线布置见图 1。3 试验情况3.1 试验期间铁水条件表 1 试验期间铁水条件项目 C/% Si/% Mn/% P/% S/% V/% Ti/% 温度/试验平均波动4.524.05.40.160.050.480.220.020.320.0650.010.090.0590.030.0870.2780.170.380.2160.010.51127112001350对比平均波动4.523.6
7、65.60.1660.040.450.230.020.600.0690.0480.1130.0540.020.1350.2820.200.380.2160.010.631265118013203.2 供氧制度试验用氧枪型号为 339 氧枪，吹氧时间按 4.06.5min 控制，平均吹氧时间5.0min，供氧压力0.70.8MPa，供氧流量 1600018000Nm 3/h，由于增加了底吹搅拌，吹炼枪位略高于顶吹，枪位按1.6m1.9m 控制，最后 1.0min 按 1.21.4m 控制； 3.3 底吹制度底吹供气强度控制在 0.020.04m 3min.t，流量 60150Nm 3h，压力 0
8、.40.6Mpa，提钒吹炼过程全程供 N2。3.4 冷却制度试验用冷却剂为冷固球团、含钒生铁块、冷固球团成分如表 2 所示。生铁块加入量按 1020kg/吨铁控制，冷固球团加入量按 2835kg/吨铁控制，可根据铁水温度及含 Si 量适当调整。表 2 试验冷固球团成分()CaO/% SiO2/% V2O5/% TFe/%0.5 26 0.5 60653.5 终点控制提钒终点半钢温度控制在 13601400，半钢碳3.40%，半钢余钒0.05，钒渣 14 炉一出，出钒渣炉次应取钒渣样。终点温度1340、渣态不好、废钒渣未化完及半钢未出尽炉次不出钒渣。4复吹提钒试验结果4.l 试验主要参数本次试验
9、所采用的主要工艺参数及试验结果（5701 炉）与同期顶吹提钒结果（5435 炉）进行了比较，PTPTFTFT1#透气砖2#透气砖 PT N2 总管4#炉5#炉旁通管路旁通管路图 1 提钒底吹供气站管线布置图- 3 -列于表 3。表 3 试验期间复吹、顶吹主要提钒指标对比铁水重量/t吹氧时间/min冷却剂强度/kg.tFe半钢 C/半钢温度/半钢余钒/（V2O5）/（TFe）/%折合产渣率钒回收率/%试验平均波动126.41001415.093.16.428.520.431.53.652.594.011388131014400.0240.010.0617.615.02122.8420274.04
10、 82.8对比平均波动124.21001355.143.46.628.218.130.53.582.453.981388130114420.0300.020.0715.61318.426.220.733.93.97 80.14.2 半钢余碳、余钒在氧势图中，碳氧势线与钒氧势线有一个交点，此点对应的温度称为碳钒转化温度。低于此温度，钒优先于碳氧化，高于此温度，碳优先于钒氧化。提钒就是利用选择氧化的原理，采用高速纯氧射流在顶吹转炉中对含钒铁水进行搅拌，将铁水中的钒氧化成高价稳定的钒氧化物，在反应过程中通过加入冷却剂控制熔池温度在碳钒转换温度以下，达到“去钒保碳”的目的。为降低半钢中余钒需要加强熔池
11、搅拌，增加渣-液反应界面，促进渣中 FeO 与铁液中钒反应，但若通过增加顶吹氧气来强化搅拌，又会造成熔池升温加快，熔池处于 CV 转化温度以下时间缩短，半钢 C 烧损增加的问题。复吹提钒通过底吹 N2气在增强了熔池搅拌的同时，避免了增加供氧造成熔池温升加快，碳烧损增加的缺点，延长了熔池温度处于 CV 转化温度以下的时间，促进了渣中 Feo 与铁液中钒的反应。如图 4、图 5 所示，复吹提钒半钢 C 含量3.6的比例为 60.4，对应顶吹半钢含碳量3.4的比例为 46.3，增加 13.6 个百分点，特别是3.4%的比例为 14.04，比顶吹炉次降低 11.63 个百分点。同时，半钢余钒显著下降，
12、复吹炉次半钢余钒0.05的比例为 95.2，比底吹炉次的 85.4高 9.8 个百分点，复吹炉次余钒0.03的比例上升幅度最大，达到 69.5，比对比炉次高 24.7 个百分点。0.56%34.59%19.66%6.15%2.03%5.90%17.75%27.52%25.56%10.30%3.18%14.88%5.66%26.27%0%5%10%15%20%25%30%35%40% 3.0 3.0 3.2 3.2 3.4 3.4 3.6 3.6 3.8 3.8 4.0 4.0半 钢 C分 布频 率 ， 试 验对 比图 4 复吹顶吹提钒半钢 C 含量分布29.0%40.5%15.7%10.0%3
13、.3% 1.4%18.4%26.4% 28.8%11.8%7.1% 7.5%0%5%10%15%20%25%30%35%40%45% 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04 0.05 0.05 0.06 0.06 半 钢 余 钒 ， 频 率 ， 试 验对 比图 5 复吹顶吹提钒半钢余钒分布- 4 -3.2 复吹提钒与钒渣质量由图 6、图 7 可知，复吹炉次钒渣中 TFe 含量24的比例为 13.7，比对比炉次的 79.4减少 65.7个百分点，钒渣 TFe 含量在 2022区间的比例为 31.4，2224区间的比例为 54.8，同比增加了30.2 和 35.2 个百分点；在
14、铁水条件相当的情况下，试验炉次钒渣 V2O5 含量的分布也发生了显著变化，钒渣 V2O516的比例达到 93，同比增加 59.3 个百分点，特别是试验期间钒渣 V2O515的比例为 0，同比下降 30.8 个百分点。5 讨论5.1 复吹与半钢碳和半钢余钒钒在铁水侧扩散是钒正向氧化反应的限制性环节。钒氧化速度与钒浓度呈线性关系，而钒从钒渣向半钢的逆向还原位于化学反应限制环节内，钒还原速度跟温度呈指数关系。因此，为了有效脱钒，从热力学角度看，应使熔体及元素与氧化剂接触表面保持适宜的温度；从动力学角度看，加速钒在铁侧扩散传质是加快低钒铁水中钒氧化的首要条件。加强搅拌，不仅可以加快低钒铁水传质，而且还
15、可增加反应界面，是加快钒氧化的主要手段。复吹提钒通过底吹 N2气在加强熔池搅拌的同时，控制了熔池升温速度，在改善 V 氧化条件的同时，减少了 C 的烧损，试验表明，复吹期间半钢余钒平均 0.024，比对比炉次下降 0.006 个百分点，半钢 C 含量平均 3.65，比对比炉次增加 0.07 个百分点。5.2 复吹与钒渣 TFe 和 V2O5采用底吹惰性气体强化搅拌时，渣中 FeO 更有效地参与铁水中元素的氧化反应，钒进入渣中的速度和氧化率得到提高，同时(FeO)相应降低，对渣中 V2O5 含量存在“浓缩”效应，复吹对于提高渣中(V2O5)效果十分明显.对于低钒铁水，因其本身含钒低，钒在铁水侧扩散阻力大，采用复吹工艺吹钒就比高、中钒铁水复吹提钒显得更为重要。由此可见，复吹提钒是含钒铁水(尤其是低钒铁水)转炉提钒的发展方向。试验表明，复吹提钒期间，钒渣 TFe 含量平均 22.84，比对比炉次下降 3.66 个百分点，钒渣中 V2O5 含量平均达到 17.6，比对比炉次增加 2 个百分点。5.3 复吹与钒回收率和产渣率通过复吹搅拌，促进了渣中 FeO 与半钢余钒的反应，钒渣中 TFe 明显下降，降低提高钒氧化率同时，由于渣中低熔点相的减少，促进了渣态的变稠，有助于避免出钢末期的涡流将钒渣吸入半钢罐，减少了出钢过程的钒渣流失，从而提高了提钒过程的钒回收率和产渣率，与顶吹提钒
