第二章 转炉提钒基本原理讲解.ppt

* 第二章 转炉提钒基本原理 教学要求： 1、理解转炉提钒原理，铁质初渣与金属熔体间的氧化反应，转炉提钒脱钒脱碳规律。 2、掌握铁水中碳-钒氧化转化温度的计算及影响提钒的主要因素。 重点：铁水中碳-钒氧化转化温度的计算及影响提钒的主要因素 一、转炉提钒的目的和意义 1、提钒：经济、合理、工业化地从含钒矿物或含钒废料中提取钒、钒的氧化物、钒合金、钒化合物的过程。 2、转炉提钒的目的(或主要任务) ⑴ 把含钒铁水吹炼成满足下一步炼钢要求的高含碳量的半钢； ⑵ 最大限度地把铁水中的钒氧化进入钒渣； ⑶ 通过提钒得到适合于下一步提取V2O5要求的钒渣。 ⑷ 铁的损耗要降至最低限度,即半钢的收得率要高,以降低钒渣生产成本。 3、转炉提钒的意义 获得高品位的钒渣和高物理热及高化学热的半钢,为下一步生产商品钒渣和炼钢提供原料。 二、提钒原理 1、转炉提钒过程 是氧射流与金属熔体表面相互作用，与铁水中铁、钒、碳、硅、锰、钛、磷、硫等元素的氧化反应过程。这些元素氧化反应进行的速度取决于铁水本身化学成分、吹钒时的动力学条件和热力学条件。 2、转炉提钒原理 就是利用选择性氧化的原理，采用高速氧射流在转炉中对含钒铁水进行搅拌，将铁水中钒氧化成稳定的钒氧化物，以制取钒渣的一种物理化学反应过程。在反应过程中，需通过加入冷却剂控制熔池温度在碳钒转化温度以下，从而达到“去钒保碳”的目的。 三、铁质初渣与金属熔体间的氧化反应 提钒操作的主要特点： 铁水中的铁在吹钒初期强烈氧化就形成铁质初渣。铁质初渣形成后出现在铁水表面，由于其具有氧化性，在金属-渣界面上随即进行如下的氧化反应： (FeO)+m/n[Me]＝[Fe]+1/n(MemOn) 例如：(FeO)+1/2[Si] ＝ [Fe]+1/2(SiO2) (FeO)+2/3[V] ＝ [Fe]+1/3(V2O3) 下塔吉尔130t转炉吹钒过程钒渣组成(%)的变化 7.2 8.7 0.30 18.7 35.9 16.6 ～9 6.5 6.5 0.44 14.6 38.9 17.1 7.2 5.4 5.9 0.22 12.0 44.9 14.5 4.1 4.2 5.0 0.16 9.4 52.4 11.2 2.1 MnO TiO2 CaO V2O5 ∑FeO SiO2 从开始吹炼起/min 四、转炉提钒脱钒、脱碳规律 1、脱钒规律：吹钒前期熔池处于“纯脱钒”状态，脱钒量占总提钒量的70%，进入中后期，碳氧化逐渐处于优先，随钒含量的降低，脱钒速度也随之降低。 2、脱碳规律：在吹炼前期，脱碳较少，反应进行速度较低，中后期脱碳速度明显加快，在此期间碳氧化率达70%。另外，在倒炉及出半钢期间，也有少量碳氧化。 在熔池区域，碳的氧化反应按下列反应进行： [C] + [O] = CO 在射流区域碳的氧化反应按下列反应进行： 2[C] + O2 = 2CO 1、冶炼时各金属元素氧化难易顺序： Ca、Mg、Al、Ti、Si、V、Mn、Cr、Fe、Co、Ni、Pb、Cu 氧化逐渐减弱 五、铁水中钒与碳氧化的转化温度 2、碳钒转化标准温度 ：在元素氧化 -T图中，一氧化碳 线段与V2O3 线段的交点温度，称为 吹钒时 非常重要，因为当铁水中的组元Ti、Si、Cr、V、Mn、C、Fe等氧化时要放出大量的热，使熔池温度迅速上升，当温度超过 时，使铁水中碳大量氧化而抑制钒的氧化，因此要加入冷却剂来降温。 实际的T转与标准状态下的 是有差距的，它随铁水成份和炉渣成份的变化而变化。如铁是主要元素，吹氧时被氧化形成铁质初渣。 该图是在铁水中各元素原始活度相等和不存在动力学困难的情况下，各元素氧化的情况。 铁水中元素氧化的 -T图 3、标准状态下碳钒转化标准温度 的计算 已知：C(S)+1/2{O2}=CO(g) =-114400-85.77T (5-1) C(S)=[C] =22590-42.26T (5-2) 2/3V(S)+1/2{O2}=1/3V2O3 =-400966+79.18T (5-3) V(S)=[V]