本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉，具體涉及轉(zhuǎn)爐釩渣有效利用的方法。

背景技術(shù)：

1、釩作為一種戰(zhàn)略金屬，在鋼鐵、電池、催化劑等行業(yè)有著重要的應(yīng)用。中國每年生產(chǎn)大量的釩，約85％應(yīng)用于冶煉合金鋼。鉻可以提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，是耐熱鋼的重要合金元素。

2、釩鈦磁鐵礦是一種富含鐵、釩、鉻、鈦等多種有價組元的復(fù)雜共生礦物，為我國重大特色戰(zhàn)略資源。每年我國釩鈦磁鐵礦冶煉工藝中產(chǎn)生幾十萬噸左右釩渣，釩渣中含有有價金屬釩和鉻。釩渣中v2o3含量為13～19wt.％。釩渣主要物相有尖晶石相(釩鐵尖晶石、錳釩尖晶石和鈦鐵尖晶尖)、硅酸鹽相(錳鐵橄欖石)和金屬鐵相；釩主要以三價形式存在于釩鐵尖晶石(fev2o4)。

3、專利cn201310416429.4公開了一種超重力分離釩渣中釩資源的方法，其中公開了熔融釩渣在1240-1260℃下經(jīng)過離心超重力分離尖晶石相與硅酸鹽相；專利cn201610807157.4公開了一種含釩鐵水在提釩轉(zhuǎn)爐中脫磷的方法，其中公開了通過控制氧槍和加入氧化鐵皮脫磷；專利cn201210239175.9公開了一種轉(zhuǎn)爐同時脫磷提釩的方法，其中公開了在轉(zhuǎn)爐提釩過程中向轉(zhuǎn)爐含釩鐵水中加入脫磷劑石灰，進行同時脫磷提釩；專利cn201210238253.3公開了轉(zhuǎn)爐脫磷提釩用冷卻劑及生產(chǎn)方法、轉(zhuǎn)爐脫磷提釩方法，其中公開了鈉鹽、氧化鐵皮、鋁礬土細粉及水混合形成混合料，經(jīng)過烘烤去除水分，得到冷固球團成品。

4、但是，現(xiàn)有的氧化釩生產(chǎn)工藝要求釩渣cao含量小于2.5％，使得含釩鐵水轉(zhuǎn)爐提釩過程中不能加入氧化鈣脫磷，導(dǎo)致鐵水中的磷進入半鋼，不利于高附加值潔凈鋼的生產(chǎn)。因為加入鈣進行脫磷的過程將得到高鈣高磷釩渣，在浸出過程中釩和磷容易結(jié)合成磷釩雜多酸以及其他磷酸鹽沉淀，阻礙釩的沉淀，大大降低釩沉淀率，同時影響釩的質(zhì)量。鈉化焙燒水浸過程中磷的濃度控制在0.015g/l以下。鈣化焙燒酸浸工藝磷的濃度控制在0.06g/l以下。目前由于焙燒浸出工藝對釩渣中的磷含量要求較高。因此，轉(zhuǎn)爐提釩過程同步提釩脫磷較難。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明實施例公開了轉(zhuǎn)爐釩渣有效利用的方法，提出了轉(zhuǎn)爐同步提釩脫磷，之后熔融釩渣通過選擇性氧化制備得到磁性釩尖晶石，進一步實現(xiàn)釩尖晶石與磷、硅酸鹽相的分離，分離得到的釩尖晶石因磷含量低，釩含量高，可以避免后期脫磷難的問題，提高了釩利用率。

2、一些實施例公開的轉(zhuǎn)爐釩渣有效利用的方法，包括步驟：

3、s1、含釩鐵水在轉(zhuǎn)爐中吹氧冶煉，冶煉過程中加入脫磷劑和冷卻劑，得到熔融釩渣和半鋼；其中，含釩鐵水中各成分質(zhì)量含量為：c為3.5～4.8wt％、si為0.01～0.36wt％、ti為0.01～0.32wt％、p為0.01～0.1wt％、v為0.05～0.5wt％、cr為0～0.5wt％；半鋼中p含量低于0.003wt％；熔融釩渣中cao含量大于5wt％，p含量大于0.05wt％；

4、s2、得到的熔融釩渣中加入含高價氧化物物料，通入co2-o2氣體攪拌，在設(shè)定溫度下反應(yīng)；反應(yīng)期間，利用超聲、微波和磁場協(xié)同強化反應(yīng)過程，得到磁性固態(tài)釩尖晶石和熔融硅酸鹽混合物；磁性固態(tài)釩尖晶石的含量為20～100wt％；

5、s3、磁性固態(tài)釩尖晶石和熔融硅酸鹽混合物在磁場條件下分離，分別得到磁性固態(tài)釩尖晶石和熔融硅酸鹽；

6、s4、得到的熔融硅酸鹽冷卻，加入轉(zhuǎn)爐作為冷卻劑，實現(xiàn)鐵的回收利用；

7、s5、得到的磁性固態(tài)釩尖晶石還原得到釩鐵合金；或，

8、s6、得到的磁性固態(tài)釩尖晶石經(jīng)過焙燒-水浸-沉淀-水熱處理，得到含na離子的vo2材料。

9、一些實施例公開的轉(zhuǎn)爐釩渣有效利用的方法，步驟s2中，在熔渣初始混合階段采用超聲強化加熱，超聲強度設(shè)置為20～40khz；在反應(yīng)中期采用微波強化加熱，微波頻率設(shè)置為2.45ghz；在反應(yīng)后期采用磁場強化反應(yīng)過程，磁場強度設(shè)定在0.1～0.5t。

10、一些實施例公開的轉(zhuǎn)爐釩渣有效利用的方法，脫磷劑包括cao、caco3、na2co3、mgo、al2o3、caf2中的一種或者多種的組合，冷卻劑包括硅酸鹽。

11、一些實施例公開的轉(zhuǎn)爐釩渣有效利用的方法，步驟s2中，設(shè)定溫度為1000～1600℃，co2-o2氣體的流量為每噸釩渣0～12m3，含高價氧化物物料包括mno2、mn2o3、fe3o4、fe2vo4、ceo2、納米級核殼結(jié)構(gòu)fe2o3@ceo2。

12、一些實施例公開的轉(zhuǎn)爐釩渣有效利用的方法，含高價氧化物物料為mno2或mn2o3、fe3o4或fe2vo4的組合；或，mno2或mn2o3、fe3o4或fe2vo4以及ceo2的組合；或納米級核殼結(jié)構(gòu)fe2o3@ceo2。

13、一些實施例公開的轉(zhuǎn)爐釩渣有效利用的方法，步驟s3中，磁性固態(tài)釩尖晶石和熔融硅酸鹽混合物在溫度1000～1600℃下實現(xiàn)分離。

14、一些實施例公開的轉(zhuǎn)爐釩渣有效利用的方法，步驟s5中，磁性固態(tài)釩尖晶石的還原溫度為800～1400℃，還原劑為碳、甲烷或co。

15、一些實施例公開的轉(zhuǎn)爐釩渣有效利用的方法，步驟s6中，磁性固態(tài)釩尖晶石的焙燒-氯化處理工藝中，焙燒的添加劑為na2co3、naoh或caco3；氯化劑為crcl3、fecl3或alcl3。

16、一些實施例公開的轉(zhuǎn)爐釩渣有效利用的方法，步驟s1中，脫磷劑的加入量為10～40kg/噸含釩鐵水，冷卻劑的加入量為10～70kg/噸含釩鐵水。

17、一些實施例公開的轉(zhuǎn)爐釩渣有效利用的方法，步驟s3中，磁場強度設(shè)定在0.1～0.5t。

18、本發(fā)明實施例公開的轉(zhuǎn)爐釩渣有效利用的方法，具有以下有益技術(shù)效果：

19、(1)同時實現(xiàn)提釩脫磷獲得釩渣，半鋼中磷含量低于0.003wt％，通過脫磷劑初步實現(xiàn)釩尖晶石與熔融渣相的分離，之后通過選擇性氧化將尖晶石轉(zhuǎn)變?yōu)榇判遭C尖晶石，通過磁性進一步分離，通過兩步調(diào)渣，實現(xiàn)磷輝石和尖晶石中的95％磷進入硅酸鹽相，獲得的釩尖晶石中磷含量低于0.003wt％；

20、(2)直接得到磁性釩尖晶石，釩含量高、磷含量低；富集得到的磁性釩尖晶石通過還原得到釩鐵合金，比傳統(tǒng)的制備釩鐵合金的工藝流程短；或富集得到的磁性釩尖晶石通過焙燒-氯化處理，得到vocl3氣體；

21、(3)傳統(tǒng)的工藝制備得到的釩渣由于尖晶石和橄欖石無法分離，大量的鐵進入尾渣；但是，本發(fā)明實施例將反應(yīng)得到的硅酸鹽作為冷卻劑加入轉(zhuǎn)爐實現(xiàn)了鐵的循環(huán)利用，大大降低了尾渣的含量；同時降低了渣中橄欖石相的含量；在焙燒提釩工藝中，添加劑na2co3、caco3等與硅反應(yīng)形成硅酸鹽的量減少，添加劑的加入量比傳統(tǒng)工藝降低50％；

22、(4)通過將fev2o4轉(zhuǎn)變?yōu)閒e2vo4，實現(xiàn)了磁性釩尖晶石與熔融硅酸鹽的磁性進行分離；

23、(5)、與磁性富集石煤中釩相比，石煤中釩形成磁性物質(zhì)是通過固固反應(yīng)獲得，fe2o3和v2o3較易獲得fe2vo4，石煤富集釩的工藝強調(diào)避免溫度過高造成燒結(jié)。磁性富集石煤在低溫下通過球磨分離磁性物質(zhì)和非磁性物質(zhì)。新方法磁性物質(zhì)的形成是在液態(tài)硅酸鹽中，通過析出獲得磁性物質(zhì)，反應(yīng)機理和形成過程是完全不同的；分離過程簡單，不需要外加球磨等工藝；通過提釩脫磷、磁性分離，將磷殘留于硅酸鹽相中，而富集的釩鐵尖晶石無磷，可以直接用于提釩。

24、(6)、通過調(diào)控成分、磁性，實現(xiàn)v2o3優(yōu)先析出，之后fe2vo4包裹v2o3，或者添加fe2vo4和fe3o4等磁性物質(zhì)包裹析出的v2o3，實現(xiàn)磁性分離得到的高v2o3含量的固相；ceo2可以作為氧化劑也可以作為強化固相磁性物質(zhì)，實現(xiàn)分離。

25、(7)、磷灰石相的出現(xiàn)，導(dǎo)致尖晶石相中磷含量增加，通過碳酸鈉調(diào)控渣系，熔渣中析出的磷灰石轉(zhuǎn)為熔融液相，調(diào)控磷進入熔渣中的液相而降低尖晶石相中磷含量。

26、(8)、通過多物理場強化反應(yīng)、高溫原位分離、磷定向循環(huán)的技術(shù)組合，解決釩回收率低、磷污染嚴重、能耗高的問題。

27、(9)、超聲、微波、磁場多物理場協(xié)同調(diào)控，頻率為20～40khz的超聲優(yōu)先作用于熔渣初始混合階段，破碎高價氧化物顆粒；微波在反應(yīng)中期選擇性加熱fev2o4促進轉(zhuǎn)化為fe2vo4；磁場在反應(yīng)后期引導(dǎo)釩尖晶石定向生長，促進釩和硅的分離；得到的粒徑集中50μm左右。

28、(10)、co2-o2氣體比例動態(tài)調(diào)節(jié)，根據(jù)熔渣溫度實時調(diào)整co2/o2比例，避免釩的過氧化為v2o5，同時抑制fe3+過度生成。

29、(11)、加入納米級fe2o3@ceo2核殼結(jié)構(gòu)催化劑，粒徑為20～50nm，利用ceo2的氧空位促進co2活化，降低v4+轉(zhuǎn)化為v3+的活化能，反應(yīng)時間縮短30％，釩回收率提升至95％以上。