鐵水提鈮

鐵水提鈮

含鈮鐵水兌入煉鋼爐前先提取鈮的鐵水預處理工藝。所得到的鈮渣可用作製取鈮鐵或鈮產品的原料。這種方法是中國開發的。常用方法有噴霧法、側吹轉爐法、底吹轉爐法、分段底吹連續法等。

基本介紹

  • 中文名:鐵水提鈮
  • 外文名:extraction of niobium from hotmetal                        
  • 類別:鐵水預處理工藝
  • 方法:側吹轉爐法、底吹轉爐法等
  • 學科:冶金工程
  • 作用:提取鈮
基本原理,套用實例,方法工藝,噴霧法,側吹轉爐法,底吹轉爐法,分段底吹連續法,其他鐵水提鈮方法,

基本原理

進行鐵水提鈮時,希望磷儘量少氧化,以獲得低P2O5的鈮渣。控制渣中較低的FeO含量,可抑制[磷的氧化。底吹轉爐吹煉時渣中FeO較低,因而能獲得高(Nb)/(P)的優質鈮渣。用底吹轉爐提鈮時,控制熔池吹煉過程鈮碳選擇性氧化的溫度在1350℃左右,有利於Nb的氧化和減少C的氧化。過高的熔池溫度將增加[C]的氧化,使渣中部分Nb2O5還原,降低了[Nb]的氧化率。在鐵水分段底吹提鈮的脫矽段,關鍵是控制矽鈮選擇性氧化的條件,達到[Si]優先氧化的目的。在底吹轉爐風口處高氧位區,鐵水中矽和鈮均可被氧化;當初生渣上浮過程中,(Nb2O5)可被[Si]還原,控制該反應越接近平衡狀態,矽鈮選擇性氧化分離的效果越好。

套用實例

中國包頭白雲鄂博共生鐵礦石中含Nb2O5約0.1%。由於礦石中鈮含量低,且晶粒極細,難以直接選出鈮精礦。在鐵礦石選礦過程中,部分鈮進入鐵精礦。在隨後高爐冶煉中鐵精礦中的鈮大部分進入鐵水。在高爐全部使用上述含鈮鐵精礦的情況下,鐵水中含鈮約0.08%。

方法工藝

20世紀60~80年代,中國許多冶金企業曾分別採用噴霧法、側吹轉爐法、底吹轉爐法、分段底吹連續法進行過鐵水提鈮工業性或半工業性試驗。

噴霧法

這是一種連續提鈮方法,它的設備裝置如圖1所示。進行提鈮處理時,使鐵水由鐵水包通過中間罐不斷流入反應室。通過反應室頂部的噴霧器,用高速富氧氣流把鐵水霧化成液滴,在反應室內落下。鐵滴中的易氧化元素被氣相中的氧所氧化,形成含鈮熔渣。鐵滴和熔渣落到反應室下部後進入流槽,在流槽中渣鐵繼續反應並分離,然後分別由渣口和鐵口流入渣罐和鐵罐。在60年代進行噴霧法提鈮試驗時,鐵水流量分別為每小時30、60和180t,單位鐵水產渣量40~60kg/t,鈮的氧化率為68.4%~80%,鈮渣含Nb2O5為1.5%~1.92%。試驗結果見表2。該方法渣中ΣFeO很高,P2O5含量也較高。
鐵水提鈮

側吹轉爐法

60年代曾在5t白雲石爐襯空氣側吹轉爐中對包鋼鐵水進行過245爐提鈮試驗。該方法是先將鐵水倒入爐內,鐵水裝爐溫度在1330℃左右,然後吹煉5~10min。吹煉過程中加包鋼生鐵作冷卻劑,目標吹煉溫度為1350℃左右。不加熔劑。以碳焰上升作為吹煉終點信號。扒渣以後在另一個轉爐中繼續將半鋼吹煉成鋼。根據側吹轉爐的特點,吹煉時可通過搖爐控制空氣射流位置,在鐵水液面以下吹煉。當改變吹煉角度時,可使渣中∑FeO含量變化於5%~10%。適當高的∑FeO可提高鐵水中鈮的氧化率。

底吹轉爐法

60~80年代曾採用氧氣底吹轉爐進行了大量的鐵水提鈮試驗。在5t白雲石爐襯氧氣底吹轉爐上進行包鋼鐵水提鈮試驗時,底吹氧槍以輕柴油為冷卻劑,槍數為2支或3支,供氧壓力為0.4~0.6MPa。熔池深度為800mm左右,吹煉時間為7min左右。鐵水裝爐溫度波動在1150~1210℃之間,吹煉過程目標溫度為1350℃左右,加6%~15%包鋼生鐵作冷卻劑。吹煉終點由耗氧量和爐口火焰狀況確定。

分段底吹連續法

這種鐵水提鈮方法是在80年代由中國和日本合作研究開發成功的。其試驗裝置如圖2所示。鐵水由3t低頻感應爐供給,以50kg/min的流量倒入兩個相互串聯的300kg連續底吹筒式爐中進行處理。在第一座爐子中脫矽;在第二座爐子中提鈮。
鐵水提鈮

其他鐵水提鈮方法

60~80年代,中國許多單位還曾試驗過其他兩種鐵水提鈮方法。一種是將包頭中貧鐵礦石不經選礦直接用於高爐。這時礦石中70%左右的鈮進入鐵水,鐵水中含鈮為0.2%~0.3%。另一種是將包鋼平爐爐渣或轉爐渣裝進高爐冶煉,得到含鈮0.4%~1.3%的鐵水。將這兩種鐵水用空氣側吹轉爐或氧氣底吹轉爐進行提鈮處理,可得含Nb2O5 7%左右的鈮渣。這種鈮渣在電爐中脫鐵後,再在電爐中用碳還原冶煉成含Nb 10%~16%,含Mn 40%~60%的鈮錳鐵合金。其中用平爐渣或轉爐渣生產的鐵水進行提鈮的工藝,曾進行過小規模的工業生產,但由於經濟原因停產。

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