提钒工艺介绍

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1、提钒工艺介绍1.转炉提钒简介转炉提钒简介 2024年8月1日第2页雾化提钒雾化提钒转炉提钒转炉提钒2024年8月1日第3页提钒炉双炉吹炼提钒炉双炉吹炼1.转炉提钒简介转炉提钒简介 随着攀钢提钒工艺技术的不断进步，攀钢淘汰了随着攀钢提钒工艺技术的不断进步，攀钢淘汰了雾化提钒工艺。雾化提钒工艺。 1995年年8月月7日、日、9月月15日相继建成投日相继建成投产两座产两座120t提钒转炉，年设计产标准钒渣提钒转炉，年设计产标准钒渣11万万t。2007年产量达年产量达21.5万吨。万吨。2024年8月1日第4页攀钢历年钒渣产量2024年8月1日第5页2.提钒原理提钒原理碳钒转化温度碳钒转化温度碳钒转化

2、温度碳钒转化温度选择性氧化选择性氧化选择性氧化选择性氧化去钒保碳去钒保碳去钒保碳去钒保碳2024年8月1日第6页铁水中钒、碳氧化存在一转化温度，因此，铁水中钒、碳氧化存在一转化温度，因此，如何控制炉内温度是提高钒氧化率的关键。如何控制炉内温度是提高钒氧化率的关键。 2C+O2=2CO4/3V+O2=2/3V2O3钒优先氧化及钒优先氧化及V2O3稳定区稳定区碳优先氧化及碳优先氧化及V2O3被还原区被还原区转化温度转化温度T=1357温度变化温度变化反应标准自由能变量-500-200kJ.mol-12.提钒原理提钒原理2024年8月1日第7页vv钒渣质量要求钒渣质量要求钒渣质量要求钒渣质量要求vv

3、品位品位品位品位 15.0%15.0%vv氧化钙氧化钙氧化钙氧化钙2.5%2.5%2.提钒原理提钒原理2024年8月1日第8页vv半钢要求半钢要求半钢要求半钢要求vv半钢碳半钢碳半钢碳半钢碳 3.4%3.4%vv温度温度温度温度 13001300vvS S 0.020%0.020%2024年8月1日第9页2.1影响转炉提钒的主要因素影响转炉提钒的主要因素 铁水成份铁水成份铁水成份铁水成份铁水温度铁水温度铁水温度铁水温度终点温度终点温度终点温度终点温度冷却剂冷却剂冷却剂冷却剂供氧制度供氧制度供氧制度供氧制度2024年8月1日第10页2.1影响转炉提钒的主要因素影响转炉提钒的主要因素 冷冷冷冷却却

4、却却剂剂剂剂指指指指标标标标全铁全铁全铁全铁氧化钙氧化钙氧化钙氧化钙二氧化硅二氧化硅二氧化硅二氧化硅2024年8月1日第11页2.2铁水硅的对提钒的影响铁水硅的对提钒的影响 抑制钒的氧化抑制钒的氧化抑制钒的氧化抑制钒的氧化渣态稀渣态稀渣态稀渣态稀品位低品位低品位低品位低半钢余钒高半钢余钒高半钢余钒高半钢余钒高钒渣品位低钒渣品位低钒渣品位低钒渣品位低钒渣二氧化硅高钒渣二氧化硅高钒渣二氧化硅高钒渣二氧化硅高钒渣流失钒渣流失钒渣流失钒渣流失3.提钒生产提钒生产2024年8月1日第13页3.1转炉提钒工艺流程转炉提钒工艺流程高炉铁水钒渣转炉提钒组罐铁皮球脱硫生铁块扒渣炼钢半钢氧气覆盖剂废钢2024年8

5、月1日第14页3.2转炉提钒工艺制度转炉提钒工艺制度 装入制度装入制度装入制度装入制度供氧制度供氧制度供氧制度供氧制度冷却制度冷却制度冷却制度冷却制度终点控制制度终点控制制度终点控制制度终点控制制度4.提钒设备提钒设备2024年8月1日第16页4.1.提钒转炉主要设备提钒转炉主要设备v冷却料供应系统冷却料供应系统v转炉及其倾动系统转炉及其倾动系统v氧枪及升降机构氧枪及升降机构v烟气净化及回收系统烟气净化及回收系统v挡渣镖加入装置挡渣镖加入装置v钢渣车等辅助设备。钢渣车等辅助设备。 2024年8月1日第17页 4.2 冷却剂供应系统冷却剂供应系统地下料坑地下料坑地下料坑地下料坑单斗提升机单斗提升

6、机单斗提升机单斗提升机皮带运输机皮带运输机皮带运输机皮带运输机卸料小车卸料小车卸料小车卸料小车高位料仓高位料仓高位料仓高位料仓振动给料机振动给料机振动给料机振动给料机称量料斗称量料斗称量料斗称量料斗2024年8月1日第18页4.3 转炉及其倾动系统转炉及其倾动系统v转炉及其倾动系统包括转炉炉体、托圈及耳轴、减速机、电动机、制动装置等，这些设备保证转炉的运转。v转炉炉体参数转炉炉体参数 参数及参数及单位位数数值公称容量公称容量/t/t120120炉体外径炉体外径/mm/mm66706670炉体外形高度炉体外形高度/mm/mm97509750炉口炉口结构构水冷炉口水冷炉口托圈与炉壳托圈与炉壳间隙隙

7、/mm/mm100100炉壳炉壳钢板厚度板厚度/mm/mm70702024年8月1日第19页4.4 氧枪及升降机构氧枪及升降机构v氧枪的设备参数如下：氧枪的设备参数如下：v(1)枪体外径枪体外径 219mmv(2)枪体总长枪体总长 18470mmv(3)枪体总重枪体总重 2710kgv(4)工作行程工作行程 14950mmv(5)换管总行程换管总行程 15100mm；v(6)升降速度升降速度 高速高速50mmin，低速，低速6mmin(可调可调)；v(7)喷头参数喷头参数v转炉提钒使用的喷头型号有转炉提钒使用的喷头型号有535、435、339、337等型号，具体参数见下表等型号，具体参数见下表

8、喉口直径/mm出口直径(mm)喷孔夹角/（。） 出口马赫数(Ma)喷头型号边孔中心孔53535204325131.864353544121.923393950101.983373792.092024年8月1日第20页4.5 挡渣镖加入装置挡渣镖加入装置v为减少出半钢过程因涡流的作用造成的钒渣的流失，攀钢在为减少出半钢过程因涡流的作用造成的钒渣的流失，攀钢在提钒转炉出钢过程实施了加挡渣镖出钢工艺。提钒转炉出钢过程实施了加挡渣镖出钢工艺。 v挡渣装置由两部分组成：挡渣镖投放车和挡渣镖。挡渣装置由两部分组成：挡渣镖投放车和挡渣镖。 2024年8月1日第21页lSiO2调渣技术l出钒渣、出半钢技术l铁

9、矿石作提钒冷却剂l339氧枪的开发与使用l炉龄优化技术l深吹半钢开炉法l建立低钒铁水转炉提钒新工艺l炉口防粘技术l钒渣回收技术l复吹提钒工艺 5.攀钢转炉提钒创新要点攀钢转炉提钒创新要点2024年8月1日第22页 5.1 SiO2调渣技术调渣技术l渣中含适量的SiO2 可改善初渣流动性，有助于与FeO和V2O3形成钒尖晶石，加快钒的氧化过程l渣中含适量的SiO2 起到稳定钒尖晶石的作用l增加硅酸盐相的数量，在凝固过程中形成钒渣粘结相，在吹钒终点时，钒渣不过于干稠,可降低钒渣中的金属铁。创新要点2024年8月1日第23页5.2 5.2 出钒渣、出半钢技术出钒渣、出半钢技术l开发与应用多炉出一次钒

10、渣工艺技术和挡渣出半钢专利技术，促进钒尖晶石的长大，减少钒渣的流失，提高钒渣回收率。创新要点2024年8月1日第24页5.3 5.3 铁矿石作提钒冷却剂铁矿石作提钒冷却剂l开发了采用铁矿石代替复合球和铁块作冷却剂的冷却制度，降低实物钒渣的产渣率，达到提高钒渣 V2O5含量及降低渣中 MFe的作用。创新要点2024年8月1日第25页5.4 339氧枪的开发与使用氧枪的开发与使用l通过对氧枪喷头、氧压、枪位、供氧量的研究，确定了攀钢转炉提钒供氧制度。l专用339氧枪配合“低-高-低”枪位控制，取得了良好的吹钒效果。339氧枪喷头创新要点2024年8月1日第26页l俄罗斯转炉提钒炉龄为俄罗斯转炉提钒

11、炉龄为2000炉。炉。l国内同行业转炉提钒炉龄不超过国内同行业转炉提钒炉龄不超过3000炉。炉。l攀钢攀钢2000年转炉提钒炉龄最高达到了年转炉提钒炉龄最高达到了6340炉。炉。5.5 攀钢提钒转炉炉龄优化攀钢提钒转炉炉龄优化创新要点2024年8月1日第27页5.6 5.6 深吹半钢开炉法深吹半钢开炉法l转炉提钒原采用炼钢法开炉 - 造成开炉后近20炉的钒渣（CaO）超过国家标准要求，增加了五氧化二钒生产的难度和成本l开发了深吹半钢开炉法 - 半钢温度控制到14501520 - 半钢碳控制在2.0%以上 - 避免了钒渣（CaO）超标创新要点2024年8月1日第28页5.7 建立低钒铁水转炉提钒

12、工艺建立低钒铁水转炉提钒工艺l开发了低钒铁水转炉提钒新工艺转炉提钒终点半钢温度理论供氧量理论冷却剂用量理论控制参数转炉提钒C-V-T关系C、V元素氧化特征等创新要点2024年8月1日第29页5.8复吹提钒工艺复吹提钒工艺 v复吹提钒的特点：吹炼过程平稳，不粘枪、不结料；与顶吹相比，半钢余碳的质量分数提高；钒渣全铁的质量分数降低，V205的质量分数提高；与顶吹相比，耗氧量降低。创新要点2024年8月1日第30页5.9钒渣回收技术创新要点组罐组罐组罐组罐提钒提钒提钒提钒三脱脱硫三脱脱硫三脱脱硫三脱脱硫钒渣流失钒渣流失钒渣流失钒渣流失回收钒渣回收钒渣回收钒渣回收钒渣2024年8月1日第31页钒渣回收

13、方式改进创新要点回收入槽回收入槽回收入槽回收入槽吊运吊运吊运吊运汽车运输汽车运输汽车运输汽车运输卸车卸车卸车卸车改进前回收到罐车回收到罐车回收到罐车回收到罐车装载机倒运装载机倒运装载机倒运装载机倒运改进后2024年8月1日第32页5.10 炉口防粘技术v炉口在使用前，在表面上喷一层防粘层，达到防粘的目的。v效果：减少打炉口时间和频次。一次喷涂，一个炉役都有效。防粘处理不占用生产时间。创新要点6. 质量指标2024年8月1日第34页6.1 转炉提钒主要技术经济指标转炉提钒主要技术经济指标年份提钒铁水量/万吨钒渣产量/万吨钒渣V2O5/产渣率/1997年247.69.63.881998年279.7

14、1217.74.291999年293.613.521.14.602000年322.814.019.54.342001年337.313.118.43.872002年341.511.619.43.402003年376.412.219.13.242004年363.813.517.33.712005年408.316.214.523.982006年445.918.215.734.082024年8月1日第35页6.2 提钒转炉半钢质量情况提钒转炉半钢质量情况年份半钢C/%半钢温度/半钢残钒/1998年3.5213780.0361999年3.5113770.0112000年3.6813780.0172001

15、年3.7613830.0382002年3.9913890.0642003年4.0513980.0722004年4.0613900.0732024年8月1日第36页6.3 攀钢转炉提钒投产初期与世界先进水平的对比攀钢转炉提钒投产初期与世界先进水平的对比国内外主要钒生产企业铁水含钒对比（国内外主要钒生产企业铁水含钒对比（单位单位% %）公司名称半钢钒渣成份%钒氧化率%钒回收率%C% V% 温度 V2O5TFeMFe攀钢转炉提钒3.53 0.03913801319 3049 17208669.9俄罗斯下塔吉尔转炉提钒3.130.0313751522 2632 9129082攀钢雾化提钒3.510.0

16、713501722 3545 203078.85732024年8月1日第37页6.4 攀钢转炉提钒工艺优化前后与国内外相关指标对比攀钢转炉提钒工艺优化前后与国内外相关指标对比项 目C半/% V半/%T半/钒渣罐样成分/%钒氧化率/%钒回收率/%金属收得率/%V2O5TFeMFe攀钢现转炉提钒3.570.028 1375 15222039101390.482.095.21原转炉提钒3.530.039 1380 1319304917208669.993.94雾化提钒3.510.071350 172238432030 78.857393.92俄罗斯下塔吉尔 3.130.031375 15222632

17、 912908293中国承钢3.50.051370 10123236202287.877.6/中国马钢3.950.1113909.6/13.268.9/7. 其它提钒工艺介绍2024年8月1日第39页7.1 南非摇包提钒技术南非摇包提钒技术 v南非海威尔德钢钒公司采用独有的摇包提钒设备从含钒铁水中生产钒渣。摇包容量为75t，正常摇动速度为30转/min。正常氧气流速：28.3Nm3/min，吹氧管压力(正常流速下)：160kPa。v在摇动开始后再吹氧，使用铁矿石作冷却剂。停止吹氧后，为了降低渣中的氧化铁和生铁中残留的钒，继续摇动8min，同时加入一定量的无烟煤，以降低钒渣中的FeO量，提高钒渣

18、品位，并提高半钢中的C含量，吹炼时间：52min，总振动时间：59min，总周期：90min/炉。摇包内衬的寿命不长，仅100炉左右。v海威尔德公司的研究表明，吹炼初期生成的FeO-SiO2渣使熔渣的厚度增加，起到了在氧气流下保护热金属熔池的作用，对钒的优先氧化有利，还能起到抑制碳氧化的作用 2024年8月1日第40页7.2 新西兰铁水包提钒技术新西兰铁水包提钒技术 v新西兰钢铁公司采用回转窑电炉熔分铁水包提钒法生产钒渣。使用两支枪吹炼，一支为内径30mm的氧枪，位于铁水包中心，喷嘴距熔池表面500mm，另一支为氮枪，吹入氮气搅拌，氮枪在铁水包中心和边沿之间，枪插入铁水中，距包底500mm。冷

19、却剂使用氧化铁皮。v吹炼时控制熔池温度在13001400，供氧时间2030min，氧气压力0.37MPa，氮气压力0.20.4MPa。吹钒毕，使用扒渣机扒出钒渣。新西兰钒渣的V2O5品位约15%左右。2024年8月1日第41页7.3 丘索夫空气底吹转炉提钒丘索夫空气底吹转炉提钒 v俄罗斯丘索夫冶金工厂采用空气底吹转炉提钒工艺，该公司有3座20t提钒转炉。炉底设有6个硅质粘土砖风嘴，每个风嘴装有7个直径为2.2cm的喷管。v转炉在装入铁水之前装入提钒残渣和磁选铁料制成烧结冷却剂40100kg/t。吹炼的供气流量为300500Nm3/min，供气压力为0.180.22MPa。吹炼45min后钒的脱

20、除率可达到最大限度，通常控制吹炼时间在67min结束，半钢含钒0.030.04%。v空气底吹转炉提钒法的特点是：建设投资小，厂房低，不用炉顶喷枪、料仓和其他辅助设施。生产效率高，成本低。吹炼反应过程平稳，喷溅小，搅拌强度大，热利用率高，烟尘少。终点判断有难度，劳动强度大，炉底管道系统复杂，炉龄短。钒渣中的金属铁夹杂物多，达25%以上，破碎、选铁处理时钒渣损失大。8.清洁钒生产2024年8月1日第43页8.1 目标 以氧化钒清洁生产工艺为核心，研究将脱硫后的酸浸残渣返回烧结配矿，或者生产球团矿，进一步利用其中的铁、钒、铬、锰等资源的技术，结合钙化焙烧的工艺特点，在吹钒工艺方面开展直接生产指定Ca

21、O/V2O5的高钙钒渣，同时兼顾适当脱磷的吹钒技术研究，另一方面也研究脱硫酸浸残渣直接还原熔炼，生产含钒生铁用作提钒冷却剂的技术。结合烧结炼铁工序提高钒回收率技术研究和炼钢物流控制技术研究，进一步挖掘炼铁和炼钢工序的潜力，提高攀枝花钒钛矿的钒资源的利用率。 2024年8月1日第44页8.2 课题课题 v子课题一：炼铁工序影响铁水钒回收率因素研究子课题一：炼铁工序影响铁水钒回收率因素研究 v子课题二：酸浸脱硫残渣返回烧结技术研究子课题二：酸浸脱硫残渣返回烧结技术研究 v子课题三：含钒铁水同时提钒脱磷技术研究子课题三：含钒铁水同时提钒脱磷技术研究 v子课题四：提钒系统物流优化研究子课题四：提钒系统

22、物流优化研究 v子课题五：氧化钒清洁生产工艺产业化相关技术研子课题五：氧化钒清洁生产工艺产业化相关技术研究究 v子课题六：酸浸残渣还原熔炼回收铁铬钒技术研究子课题六：酸浸残渣还原熔炼回收铁铬钒技术研究 v子课题七：钠化焙烧提钒工艺优化研究子课题七：钠化焙烧提钒工艺优化研究 2024年8月1日第45页8.3含钒铁水同时提钒脱磷技术研究含钒铁水同时提钒脱磷技术研究 v(1) 在提钒转炉内进行含钒铁水直接吹炼CaO/V2O5为0.450.80的高钙钒渣，同时考查铁水脱钒效果及对提钒转炉炉龄的影响。v(2) 优化高Si铁水转炉提钒工艺，优化转炉复吹提钒工艺参数，改善熔池动力学条件，增加渣铁反应界面，降低钒渣TFe，提高钒回收率。 2024年8月1日第46页8.4提钒系统物流优化研究提钒系统物流优化研究 v(1) 优化脱硫提钒区域生产组织，合理分配提钒用铁水路径，达到脱硫与提钒的优化匹配，在铁水总量增加到60006400kt/a的情况下实现全量铁水提钒。v(2) 建立“一一对应”作业模式，缩短全工序物流时间。