摘要：钒是重要的战略资源，具有优异的强度、延展性、耐热性，能显著改善钢的性能，是生产高强度钢不可缺少的重要元素，广泛用于钢铁、化工、航空航天、军工、电子技术、原子能等重要领域，被称为现代工业的味精.随着资源、能源及环境压力逐步增大，钒的应用已渗透到科学技术的各个领域，包括催化剂、电池、储氢材料、发光材料、颜料。本文分析了钒钛高效清洁利用的优势。阐述了钒钛资源高效清洁利用的工艺流程，详述了大高炉冶炼钒钛磁铁矿技术、转炉提钒专有技术、含钒微合金钢生产技术、钒产品生产新技术等钒钛资源高效清洁利用技术。
关键词：钒；钛；化工
钒被广泛应用在钢铁、化工、航空航天和军事工业等领域，90%以上的钒用于钢铁工业，主要应用在优特钢、低合金钢以及部分普碳钢产品。近年来，一些钢铁工业逐渐形成规模的国家，钒消费量在明显上升，开始在世界钒消费领域中占有重要地位，成为推动世界钒消费增长的主要动力。特别是中国钢铁产能的快速增长，使中国成为世界上钒的主要消费国之一。全球钒资源开发利用的特点是以开发钒钛磁铁矿为主，其它资源为辅，从钒钛磁铁矿中生产的钒占总量的85%，储量达到470多亿t。钒工业的“摇篮”是我国钒钛冶炼技术的发祥地，拥有自主开发的一整套综合利用钒钛磁铁矿的专有工艺技术，以综合提取钒钛磁铁矿中的钒、钛和冶炼、轧制含钒钛低合金钢材在国内著称。
一、钒钛的优势
某地区是最大的钒钛工业基地，是国内最早应用转炉提钒的生产厂家，经过几十年的发展，目前已具备900万t钢、36万t钒渣和3万t钒产品的年生产能力，拥有迄今为止世界上最大、最先进的全系列钒铁冶炼车间、世界最大的自蔓延氮化钒铁生产基地、世界最大的钒钛磁铁矿冶炼高炉，是世界上最大的钒产品加工企业之一，拥有200多项国家专利和几十项新技术，其中多项技术处于世界先进水平，钒加工和含钒钛钢生产等钒钛资源高效清洁利用技术处于领先水平。
二、钒钛资源高效清洁利用技术现状
1、钒钛资源高效清洁利用工艺流程。钒钛资源高效清洁利用工艺流程。由钒钛磁铁矿经高炉冶炼、转炉提钒获得钒渣，钒渣经破碎、球磨、筛分、焙烧、浸出、除杂、沉淀、压滤后经片剂窑得到片状V2O5，再通过电弧炉冶炼得到钒铁合金或经推板窑得到钒氮合金。在钒产品加由钒钛磁铁矿经高炉冶炼、转炉提钒获得钒渣，钒渣经破碎、球磨、筛分、焙烧、浸出、除杂、沉淀、压滤后经片剂窑得到片状V2O5，再通过电弧炉冶炼得到钒铁合金或经推板窑得到钒氮合金。在钒产品加工过程中，通过大型回转窑对钒渣进行高效处理，通过电硅热法和电铝热法相结合的方法形成了全新的全系列钒铁生产线。环保指标达到国家排放标准，技术指标处于国际领先水平，实现了在钒产品加工过程中钒钛资源的高效清洁利用，完善了钒产品加工工艺流程。钒钛资源在钢铁工艺中的传统应用方式是在生产含钒微合金钢时通过加入钒铁或钒氮合金完成合金化过程。通过工艺流程创新，在炼钢合金化过程中使用中间产品代替钒铁及钒氮合金，在降低钒渣加工成本和减少钒铁生产过程中的尾渣及废水处理量的同时，大大提高了钒、钛、铬等稀有元素的回收及利用率，是一种经济、高效、节能、环保的钒微合金化生产技术。
2、钒钛资源高效清洁利用现状。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过对钢铁产业和钒钛产业工艺流程及技术进行创新，实现了钒钛资源高效清洁利用，环保指标达到了国家排放标准，部分技术指标达到了国际领先水平，含钒钛微合金钢和钒钛产品年产量得到了进一步提高，全年含钒钛微合金钢总产量为486．73万t，占全年钢铁总产量的59%。1）大高炉冶炼钒钛磁铁矿技术。建成了3座世界容积最大的2500m3钒钛磁铁矿冶炼高炉，形成了独特的2500m3高炉钒钛磁铁矿冶炼操作技术方针。不断探索了大高炉钒钛磁铁矿冶炼技术，对铁口进行了优化设置，应用了储铁式大沟。对中钛渣冶金性能进行深入研究，成功研究摸索出高炉炉身静压力与静压差经验操作法。对钒钛高炉造渣制度进行了优化，安装了铜冷却壁高炉中部调剂装置，创新了无重力除尘器全干式布袋除尘技术，在大型旋流顶燃式热风炉上使用新型燃烧器。通过实施大喷煤、高富氧、高风压、高风温、缩短出铁周期、风水淬渣法、多铁口出铁等创新技术，使得该冶炼工艺技术日趋完善，钒钛磁铁矿高炉冶炼实现了长期稳定运行，炼铁成本达到国内冶炼钒钛矿的同类型高炉领先水平，为世界钒钛磁铁矿高炉冶炼技术升级作出了重要贡献。2）转炉提钒专有技术。针对某地区超贫钒钛磁铁矿储量高的情况，为了提高钒钛资源的综合利用水平，在高炉炉料中增加了超贫钒钛磁铁矿配比，使得含钒铁水中的钒含量降低到［V］铁水＜0．3%，而硅、磷含量显著提高。由于铁水中硅、磷含量上升，钒含量降低，不仅抑制了钒的氧化，而且还造成钒渣品位的下降，增加了钒资源回收利用的难度。为此，根据转炉提钒的工艺特点，研究转炉提钒过程热力学和动力学条件，从加强熔池整体循环入手，强化搅拌效果，提高氧气利用率，提高钒元素的氧化速度和强度，在研制和设计提钒专用设备和工艺技术等方面做了大量的工作，取得了良好的效果。通过对提钒专用设备和工艺技术的创新研究，钒渣品位显著提高，钢中平均残余钒含量降至0．040%以下，提高了钒回收率。3）含钒微合金钢生产技术。由于传统含钒微合金钢生产过程存在含钒铁水中钒、钛、铬等稀有元素利用率低、生产成本高等问题，对炼钢生产工艺技术进行了创新，先后开发了钒球合金化技术、钒渣直接合金化技术、含钒铁水直接合金化技术和特色钒微合金钢增氮技术，以中间产品代替钒铁或氮化钒铁进行合金化，显著地降低了含钒微合金钢生产成本。每项工艺技术各自具有其工艺特点，其中钒球和钒渣合金化技术能够充分利用原渣中的有益元素;含钒铁水直接合金化工艺能够提高铁水中稀有元素的利用率，缩短生产流程;特色钒微合金钢增氮技术原理是通过钢中钒与碳、氮结合，以碳氮化钒形式析出，促进钢中钒的析出强化作用，显著提高含钒钢的强度，改善了含钒钢综合力学性能。4）钒产品生产新技术。作为我国钒产品生产基地之一，承钢在钒产品开发利用上以产品升级、延伸产业链为导向，加大钒产品研发力度，消减生产过程尾渣和废水处理成本，以实现钒钛资源高效清洁利用为目的，对钒产品生产工艺进行创新性研究，开发了多项钒产品生产新技术。利用自动化控制与集成创新技术将电硅热法与电铝热法两种钒铁生产工艺实施一体化设计，建成了全系列钒铁生产线。该生产线可将铝热法冶炼产生的含钒渣及不合格铁通过硅热法冶炼回收，提高钒收得率，系统无废水排放，是上万吨级全系列钒铁清洁生产线。完成钒渣亚熔盐法钒铬高效清洁利用新流程工业实验，使钒工业转化率达95%以上，收得率大于90%，提钒尾渣中V2O5含量小于0．7%;铬工业转化率达85%～90%，提钒尾渣中氧化铬含量小于0．8%，指标达到国际领先水平。
目前我国钒钛资源开发利用正处于技术与产业升级换代的关键时期，我国钒钛产业仍呈高速增长的趋势，结合自身钒钛资源优势，通过对钒钛资源利用流程的研究及创新，自主开发了一整套钒钛资源高效清洁利用流程和多项创新技术，显著提高了钒钛资源利用率，降低了生产成本，提高了市场竞争力。今后承钢将抓住机遇，不断进行钒钛资源高效利用技术创新，提高钒钛资源回收率并提升尾渣利用价值，研究开发具有竞争力的高质量、低成本的钒钛产品和含钒钛微合金钢产品。
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论文作者:王振杰
论文发表刊物:《建筑科技》2017年9期
论文发表时间:2017/10/12
标签：钒钛论文; 磁铁矿论文; 高效论文; 高炉论文; 合金论文; 技术论文; 资源论文; 《建筑科技》2017年9期论文;