[发明专利]选择性氧化

说明书

技术领域

本发明涉及用于选择性氧化来自铁熔体的一种或多种金属的方法。

背景技术

通过例如在高炉或电矮竖炉(electrical low-shaft furnaces)中还原铁矿而制备的铁含有许多金属元素，所述金属元素也被还原且进入铁中的稀溶液中。在这些金属元素当中，钒和钛尤其受到关注。这两种金属具有高的市场价值，但也给某些铁合金带来了问题，其中它们形成了不期望的碳化物。

回收钒或钛的方法包括通过添加氧气和/或氧化物来氧化这些金属。其目的在于选择性氧化钒和钛而同时不会氧化铁。铁的氧化意味着钒氧化物/钛氧化物被稀释，这对随后的以纯净形式或纯氧化物形式回收金属的处理造成了困难。碳的氧化由于热力学原因并且在残留的铁将被用于制造铸件的情况下也是不期望的。

目前，氧化方法通常在钢包型或转炉型的反应器中实施，在所述反应器中借助振动台或通过在金属表面之下注入气体来搅拌金属。通过所添加的氧气产生热。具体地，所形成的反应产物是铁的氧化物、钒的氧化物、钛的氧化物、锰的氧化物和硅的氧化物。氧化物浮动至铁浴的表面，并且连同可能的添加剂一起形成炉渣(slag)。

近来，从LD炉渣中提取钒也已经引起了极大的关注，尤其是在瑞典。在这种方法中，在第一步中还原热的LD炉渣，这会得到具有高的钒含量的金属相。之后，实施选择性钒氧化。在第三步中，还原富含钒的炉渣，从而产生钒铁。在得自Swedish Steel Producers’Association的报告D 816(Recovery of钒from LD slag(Ye,2006))和得自University of Technology的两篇论文(Vanadinutvinningur LD-slagg[Recovery ofvanadium from LD slag],(S.Jonsson,LTU 2006:127CIV)和selective oxidation ofvanadium prior to iron and phosphorus(M.Lindvall,LTU 2006:288CIV))中给出了在铁和钢的制备中回收钒的方法的概述。

现有方法的缺点是，特别地，碳和铁与氧的氧化增加热量。于是局部形成高温，这有利于碳的氧化，代价是钒和钛的氧化。调节反应温度也变得困难，常常需要添加冷却手段如废料和铁氧化物。其它缺点在于在炉渣中的固体铁的高比例和低的钒含量，以及会导致低产率的飞溅(splashing)。振动台也会引起机械问题。

发明内容

本发明的目的在于解决或至少最小化一部分上述问题。具体地，本发明的目的在于改进选择性氧化的收率。

根据本发明，该目的通过改进的对反应条件的控制来达到。这通过权利要求1中所限定的方法来实现。

根据该方法，主要使用产生吸热反应或只产生微弱的放热反应的氧化剂，且铁熔体的温度通过感应加热进行调节。

所有的氧化物以易还原的氧化物的形式添加。优选使用铁矿或其它形式的铁氧化物。采用通道型感应炉或坩埚炉通过感应加热来保持热平衡。可以通过注入铁氧化物来将氧化物添加到浴表面或浴表面之下。从技术的角度来看，通过在浴表面之下注入进行的添加略为更复杂，但具有如下所述的热力学和动力学的优势。因此，在优化的条件下，期望的一种或多种金属的氧化可以局部发生。

如果将FeO用作氧化剂，则该反应可以写作：

Me+FeO→MeO+Fe

其中Me是在铁熔体中的金属，如Cr、Mn、Si、Ti、V或Nb，MeO是在炉渣中形成和回收的氧化物。

具体实施方式

本发明的目的在于通过选择性氧化回收来自铁熔体的一种或多种金属。根据本发明，主要使用产生吸热反应的氧化剂，且铁熔体的温度通过感应加热进行调节。用于感应加热的装置可以是通道型感应器，或者可替换地，该感应器可以是坩埚型。例如，可以使用具有描述于US3971547中的那种通道型感应器的转炉。

本发明限定于专利权利要求书中。

铁熔体通常是生铁，但它还可以是通过例如LD炉渣的还原获得的低碳熔体。在下文中，对于固体和液体元素，含量以重量％为单位给出，对于气体，含量以体积％为单位给出。