钒化工冶金固废资源化清洁利用

6 50钒铁炉渣生产钒钛烧结矿技术

50钒铁炉渣是电硅热法冶炼钒铁合金产生的固体废弃物之一。钒铁炉渣中CaO含量为50wt%，SiO₂含量为30%，V₂O₅含量0.30wt%，MgO含量为10wt%^[23,24]。由于钒铁炉渣活性低、CaO含量高，故不能像高炉渣那样大规模用作水泥等建筑材料。目前，承钢年产钒铁8000余吨，炉渣达24000余吨，全年的炉渣相当于含0.5%V₂O₅的钒矿14000t和含50%CaO的石灰石24000t，加以利用具有一定的经济效益。

MgO含量是影响烧结矿低温还原指数的一个重要因素，MgO有稳定烧结矿低温还原粉化指数(RDI)的作用，其机理是Mg²⁺进入磁铁矿晶格中取代Fe²⁺，并填充于八面体空位中，降低磁铁矿的晶格缺陷程度，从而稳定磁铁矿，防止或减轻其氧化成再生赤铁矿，抑制烧结矿低温还原粉化^[24-26]。承钢钒钛磁铁矿烧结矿生产所用原料主要是含钒铁精粉，钒含量约为0.5%，再配加一定量的普通铁粉、钙灰、煤、返矿等。将钒铁炉渣按一定比例配入烧结矿原料中，生产出的烧结矿产品符合标准要求。

6.1 50钒铁炉渣用于生产钒钛烧结矿技术方案

原料组成为钒钛磁铁矿精粉、非钒钛磁铁矿粉、钒铁炉渣、煤粉、石灰、水及镁灰、钙灰、自返料的其它辅助材料。控制碱度中值为2~2.2，将原料输入圆筒混料机内混匀，形成小球后布料、点火烧结，得钒钛型烧结矿。根据承钢公司烧结厂的实际生产情况进行烧结杯实验，所用原料、燃料及溶剂均取自承钢生产车间，其化学成分见表12。

6.2 实验方案

圆筒混料机直径750、长1000mm，转速17r/min，烧结杯直径300、高600mm，按实验设计方案(表13)配料，人工加水混匀后加入圆筒混料机内混匀，时间为10min。烧结杯底层放置5kg粒度为10~15 mm的成品烧结矿作为铺底料，用液化石油气点火，点火完毕开始抽风烧结，烧结废气温度达最高点时为烧结终点。烧结负压控制在15kPa，烧结点火负压控制在8kPa。烧结达终点后，将烧结负压降至8kPa，继续抽风冷却，直至废气温度达200℃。将烧结饼取出进行落下实验，将烧结饼从2m高处落下2次，全部送入5层方孔机械筛筛分，筛分后各级产品分别称重，大于5mm的作为成品矿，小于5mm的作为返矿。

6.3 实验结果

实验结果如图9所示。可以看出，随钒铁炉渣加入量增加，成品率和转鼓指数逐渐升高，成品率可提高2%，转鼓指数可提高3%，原因是钒钛铁精粉中的硅含量较少、钛含量较高，未加钒铁炉渣时，粘结相主要为铁酸钙，加入钒铁炉渣后，增加了粘结性能更好的硅酸钙相，可有效改善烧结矿性能，提高成品率和转鼓指数。

烧结矿的化学成分见表14。可以看出，在当前烧结原料基础上，配加适当比例的钒铁炉渣可生产出合格的烧结矿，钒铁炉渣的配比为2%~10%，在回收钒铁炉渣中钒的同时，有效改善了烧结矿性能，转鼓指数比不配加钒铁炉渣提高了2%~4%。

7 结 论

河钢承钢钒钛技术研究依据循环经济的理念，陆续开展了钒化工冶金固废循环利用技术的研发，取得了以下成果：

(1) 提钒尾渣高效提钒富铁尾渣炼铁技术：提钒尾渣通过亚熔盐技术高效提钒后，渣中的钒含量(以V₂O₅计)降至0.2%以下，铁含量(以Fe₂O₃计)富集到60%以上；再经钙化脱钠后终渣中钠含量(以Na₂O计)低于2%，可大比例替代低钒高品位铁精矿用于配矿烧结，配矿量由原有的20kg/t提高至60kg/t。

(2) 铬泥直接合金化技术：块状、粉状铬泥与有机粘结剂及65碳化硅做成球骨架，加工成粒径5~30mm的球状物并烘烤，加入炼钢工序所得钢筋的屈服和抗拉强度均比常规工艺有所提高，对钢筋性能提高有一定作用。

(3) 钒酸铁冶炼钒铁技术：用钒酸铁部分替代V₂O₅冶炼钒铁技术上是可行的，1t钒酸铁可代替209kgV₂O₅ ，钒铁消耗0.2t，钒回收率在90%以上，并生产出A级50钒铁产品。

(4) 钒泥钒化工流程再提钒技术：钒泥返回二次渣焙烧，钒泥配比达5wt%~10wt%，并充分利用了钒泥中的钠碱，减少纯碱配入量1%~2%，尾渣中含钒仅为0.68wt%~0.73wt%，钒的流程收率提高3%~4%。

(5) 50钒铁炉渣生产钒钛烧结矿技术：50钒铁炉渣作为粘结配料可提高钒钛烧结矿强度，在回收利用渣中钒、镁、钙元素的同时，使钒钛烧结矿转鼓指数比不配加钒铁炉渣提高2%~4%。