張曉光

（新疆大安特鋼煉鐵廠）

摘  要  2019年12月份，為滿足煉鋼工序提煉含釩鋼渣要求，煉鐵廠在燒結(jié)和球團(tuán)工序增加釩鈦礦粉比例，生產(chǎn)高鈦燒結(jié)礦和高鈦球團(tuán)礦，以滿足高爐鐵水[V]達(dá)到煉鋼提釩要求，通過(guò)三個(gè)月的生產(chǎn)實(shí)踐，煉鐵廠摸清了高爐釩鈦磁鐵礦冶煉關(guān)鍵參數(shù)，與普礦冶煉時(shí)指標(biāo)變化，以及生產(chǎn)中控制的重點(diǎn)和存在問(wèn)題，對(duì)公司下一步提釩冶煉有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞  綜合入爐TiO2  [Si+Ti]  高鈦粉比例  鐵損  返礦率

1  概述

煉鋼提煉釩渣對(duì)鐵水成分要求如下：[Si]≤0.30%；[Mn]≤0.30%；[Si+Ti]<0.55%；[V]≥0.30%；冶煉期間暫不實(shí)現(xiàn)直兌鐵水，混鐵爐繼續(xù)使用，理論推算，高爐綜合入爐TiO2≥2.5%，燒結(jié)和球團(tuán)配加釩鈦粉比例≥50%能滿足煉鋼提釩對(duì)鐵水的要求。高爐釩鈦礦冶煉從19年12月10日開(kāi)始，到20年3月12日截至，分三個(gè)階段推進(jìn)，2019年12月29日至2020年3月12日鐵水中[V]平均在0.305%，煉鋼實(shí)現(xiàn)提煉釩渣8445.8噸，冶煉期間高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行，利用系數(shù)平均在4.0t/（m3·d）以上，綜合焦比控制在510kg/t。下面對(duì)各生產(chǎn)工序（高爐、燒結(jié)、球團(tuán)）從產(chǎn)量、質(zhì)量和成本三個(gè)方面進(jìn)行了剖析，總結(jié)高爐、燒結(jié)和球團(tuán)工序采取的措施以及存在的問(wèn)題，為下一步進(jìn)行提釩冶煉做出指導(dǎo)。

2  高爐生產(chǎn)情況

因高爐釩鈦礦冶煉是新的工藝，操作制度需要一個(gè)摸索過(guò)程，為保證在提鈦過(guò)程中爐況的穩(wěn)定順行，分三步進(jìn)行，具體如下：

從表3看：在第二和第三階段鐵水成分[Si]<0.30%、[Si+Ti]<0.45%，滿足煉鋼提釩要求，但隨著入爐TiO2的提高，爐渣脫硫能力降低，鐵水[S]在第三階段平均值達(dá)到0.072%。綜合來(lái)看鐵水物理熱控制在1430-1450℃，爐渣MgO/Al2O3=0.80－0.85，爐渣能保持良好流動(dòng)性，鐵水物理熱充足，脫硫基本能控制在0.120%以下。

第三階段入爐高鈦粉比例平均為53.77%，鐵水[V]平均達(dá)到0.306%。鐵水[Si]0.22%及[Si+Ti]0.39%對(duì)應(yīng)釩的回收率為86.3%為三個(gè)階段最高，認(rèn)為釩的回收率與鐵水[Si]及[Si+Ti]含量高低有密切關(guān)系，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

冶煉過(guò)程中幾點(diǎn)體會(huì)：

第一：鐵水成分的均勻性穩(wěn)定性差

平均值能達(dá)標(biāo)，但具體到每一爐和每一包鐵水有時(shí)會(huì)存在成分不合格，導(dǎo)致不能提釩，鐵水硫超過(guò)0.12%，煉鋼不接導(dǎo)致鑄鐵，1月份為797.4噸，2月份鑄鐵為1664.0噸，3月份截至3月10日鑄鐵648.72噸，合計(jì)鑄鐵量3110.12噸，按此計(jì)算提釩冶煉期間鐵水合格率為98.47%。分析穩(wěn)定性差的原因主要是入爐的焦炭和燒結(jié)礦質(zhì)量不穩(wěn)定造成的，如何滿足高爐需求，確保入爐風(fēng)量的穩(wěn)定爐缸工作的活躍性是今后工作的重點(diǎn)。

  第二：鐵水中[Mn]含量偏高

因MnO屬于酸性物質(zhì)，鐵水錳偏高，會(huì)導(dǎo)致釩渣偏稀，影響到釩的回收。12月29日-2月21日平均在0.34%，超出提釩0.30%標(biāo)準(zhǔn)，主要原因是燒結(jié)和球團(tuán)用礦粉本身自帶有MnO，特別是華裕礦粉含量在1.30%，采取控制其配比操作，燒結(jié)配比只有7%。實(shí)踐證明0.34%的[Mn]暫不影響煉鋼提釩。

第三：二級(jí)焦（泰廣焦炭）供應(yīng)不足

因高鈦礦冶煉燒結(jié)礦和球團(tuán)礦入爐料質(zhì)量下降，高爐透氣性受阻，需要更好的焦炭質(zhì)量來(lái)支撐料柱骨架，12月份泰廣焦炭比例為80%，1月份70%，到2月份因庫(kù)存不足下降為20%，其余用新閩發(fā)焦炭（準(zhǔn)二級(jí)焦），新閩發(fā)焦炭質(zhì)量波動(dòng)較大，反應(yīng)后強(qiáng)度55-59%，反應(yīng)性32%，含硫0.8-0.95%，導(dǎo)致高爐入爐風(fēng)量波動(dòng)較大，爐溫控制難度大，鐵水硫超過(guò)0.12%次數(shù)較多，不利于提供穩(wěn)定質(zhì)量的鐵水，影響到鐵水[V]的回收率。

第四：鐵損較大

釩鈦礦冶煉后，在第一和第二階段因鈦負(fù)荷低，表現(xiàn)不明顯，到第三階段，鐵損明顯升高，表現(xiàn)在：化學(xué)損失爐渣中（FeO）由0.3-0.5%提高到0.5-0.7%；物理?yè)p失鐵水包皮重由正常時(shí)不足28-29噸提高到35-38噸，最高近40噸。

皮重高的鐵水包，采取的措施是提高鐵水物理熱加工業(yè)鹽處理，效果還行，皮重有所下降，但粘結(jié)物屬于高熔點(diǎn)化合物，徹底處理需要將耐材打掉重新砌筑，鐵水包運(yùn)行次數(shù)小于合同規(guī)定300次，造成成本增加嚴(yán)重。統(tǒng)計(jì)1月份下線鐵水包8個(gè)，2月份下線包10個(gè)，每個(gè)按37噸皮重下線，打掉渣鐵共計(jì)180噸，因其中含耐材不具備上交罐沿鐵條件，只能送到渣場(chǎng)重新選。

第五：鐵水包的周轉(zhuǎn)問(wèn)題

因鐵水含鈦高，粘度大，粘包嚴(yán)重，要求鐵水在包中停留時(shí)間不能太長(zhǎng)，目前來(lái)看要小于1小時(shí)，最佳為小于30分鐘，這就要求煉鋼節(jié)奏要快，鐵水成分及時(shí)，遇到成分不合格時(shí)，鑄鐵機(jī)要隨時(shí)鑄鐵。實(shí)踐證明：當(dāng)鐵水在包中超過(guò)1小時(shí)，容易結(jié)殼，超過(guò)2小時(shí)，結(jié)殼需要用鉤機(jī)或拆包機(jī)處理方能倒鐵，超過(guò)4小時(shí)就會(huì)出現(xiàn)凍包情況。

煉鐵現(xiàn)有20個(gè)鐵水包，12個(gè)75噸，2個(gè)70噸，6個(gè)65噸的，目前組織是1個(gè)大包+1個(gè)小包間隔配包，在線運(yùn)行9個(gè)，維護(hù)3個(gè)，備用8個(gè)。煉鋼壓包正常3個(gè)，超過(guò)此數(shù)鑄鐵。另外，取消掉混鐵爐后，提釩鐵水直兌，需要質(zhì)量好的碳化稻殼做為覆蓋劑，減少溫降。還需要生產(chǎn)部及時(shí)制定有效的鐵包周轉(zhuǎn)制度，以利于煉鐵和煉鋼生產(chǎn)有序進(jìn)行，并且為降低成本后續(xù)要考慮增加化罐設(shè)施。

第六：爐料結(jié)構(gòu)的調(diào)整

因釩鈦粉的增加對(duì)燒結(jié)和球團(tuán)的產(chǎn)量產(chǎn)生一定影響，為平衡燒結(jié)和球團(tuán)的庫(kù)存，采取固定球團(tuán)比例在32-34%，酸性料不足部分用硅石調(diào)劑，堿性料不足時(shí)配加白云石調(diào)劑。從12月10日開(kāi)始至今一直配加硅石，用硅石來(lái)調(diào)劑爐渣堿度，造成噸鐵增加渣量10kg/t，影響焦比1-2kg/t。另外，為滿足爐渣脫硫需要，MgO/Al2O3需要控制在≥0.85，現(xiàn)燒結(jié)礦中MgO在2.4%，對(duì)燒結(jié)礦的強(qiáng)度造成一定影響，下一步計(jì)劃去掉硅石后，考慮加白云石，減少燒結(jié)礦中MgO≤2.0%，提高燒結(jié)礦質(zhì)量。

第七：高鈦礦冶煉需要保持一定的冶煉強(qiáng)度

從12月10日-20年2月，高爐利用系數(shù)一直保持在4.20t/（m3·d）左右，冶煉強(qiáng)度2.4，對(duì)應(yīng)富氧量小時(shí)5000m3，煤比150kg/t，爐缸工作活躍，[Si]控制在0.10-0.25%，雖然[Ti]在0.17%，但鐵水爐渣流動(dòng)性良好，脫硫效果較好。冶煉中期2月9日-2月14日曾出現(xiàn)因煤粉供應(yīng)緊張，降低冶煉強(qiáng)度操作總結(jié)：

（1）小時(shí)氧氣量由5000m3降低為2500m3，利用系數(shù)降低為4.02t/（m3·d），煤比降低為125kg/t；

（2）鐵水[Si]控制情況，0.2-0.3%占比100%，而以前0.1-0.2%比例為20-50%；

（3）鐵水[S]控制以前為0.065%，現(xiàn)在因氧氣量小，爐渣活性低，流動(dòng)性影響，鐵水[S]為0.075%，最高0.12%；

（4）平均物理熱由1439℃下降為1434℃，最低時(shí)1420℃；

（5）爐渣流動(dòng)性比以前差，活性度低，鐵水粘罐加劇。

氧氣對(duì)高鈦礦冶煉的重要性，高富氧率≥3.5%有利于提高爐缸的氧化氣氛，降低鈦的還原，減少鐵水鈦含量；釩鈦礦冶煉需要高物理熱地化學(xué)熱，高富氧率對(duì)爐缸物理熱的提高大有好處，提高爐渣活性，增加流動(dòng)性，提高脫硫能力。

3  燒結(jié)生產(chǎn)情況

3.1  高鈦粉在燒結(jié)中的比例從0%提高到了18%，TiO2含量從0.4%提高到1.52%，最高時(shí)達(dá)到2.0%。因高鈦粉親水性差，造球困難，燒結(jié)過(guò)程中TiO2與CaO結(jié)合形成鈣鈦礦，造成強(qiáng)度高的鐵酸鈣減少，成品強(qiáng)度降低，燒結(jié)礦理化指標(biāo)下降。下面選取19年7、8月份數(shù)據(jù)與1月和2月份數(shù)據(jù)做對(duì)比，從產(chǎn)量、質(zhì)量、成本三個(gè)方面分析。

從表5看出：

（1）產(chǎn)量方面：增加燒結(jié)礦TiO2含量后，從表面數(shù)據(jù)看對(duì)產(chǎn)量系數(shù)影響不大，這與2019年11月份設(shè)備中修有關(guān)，如果2019年的7月份和8月份統(tǒng)一按1月、2月的平均作業(yè)率96.58%核算，7月和8月產(chǎn)量系數(shù)為1.33，1月和2月產(chǎn)量系數(shù)降低了0.1，日產(chǎn)量降低240噸。

（2）質(zhì)量方面：增加燒結(jié)礦TiO2含量后，返礦率平均增加9%，達(dá)到22.25%，入爐大于10mm粒級(jí)由平均75%降低到72.5%，降低了2.5%。合格率由平均97.27%降低到95.54%，降低了1.73%。

（3）成本方面：相比低鈦燒結(jié)礦，噸礦燃耗由56.5kg增加到58.5kg，噸礦成本升高（58.5*750-29*750-27.5*400）/1000=11.13元；噸礦電耗由53.19度增加到59.26度，噸礦增加成本（59.26-53.19）*0.405=2.46元。

由此看出，燒結(jié)工序配加高鈦粉以來(lái)，產(chǎn)量質(zhì)量和成本指標(biāo)均是下降的，期間雖然為改善質(zhì)量采取了幾項(xiàng)措施，但燒結(jié)礦質(zhì)量沒(méi)得到明顯提高。

3.2  燒結(jié)配加高鈦粉后采取的措施：

（1）燃料上停用蘭碳丁換成全焦粉，以返焦為主，外購(gòu)焦為輔。

（2）一混加水管進(jìn)行改進(jìn)，從以前的一路加水，改為兩路（主管路和輔助管路），加水從進(jìn)料端2m開(kāi)始加水。

（3）點(diǎn)火溫度，根據(jù)實(shí)際情況，控制在950±50℃。燒結(jié)終點(diǎn)控制300-350℃之間。

（4）環(huán)冷機(jī)速和燒結(jié)機(jī)速同步調(diào)整，保證換冷機(jī)料層厚度均勻。

3.3  釩鈦礦冶煉重點(diǎn)是燒結(jié)礦質(zhì)量，在全磁鐵礦精粉的情況下，摸索出高鈦粉與其他礦粉的最佳配比，摸索出合理工藝操作參數(shù)以滿足高爐生產(chǎn)的需求仍是今后燒結(jié)生產(chǎn)的重點(diǎn)。

4  球團(tuán)生產(chǎn)情況

高鈦礦冶煉階段球團(tuán)礦高鈦粉比例由30%提高到100%，TiO2由1.9%提高了4.7%，因高鈦粉的造球性能不好，對(duì)膨潤(rùn)土的消耗及返礦率影響較大，下面選取2019年7、8月份數(shù)據(jù)與1月和2月份數(shù)據(jù)做對(duì)比，從質(zhì)量和成本方面分析。

從表6看出：

（1）質(zhì)量方面：球團(tuán)TiO2含量從1.97%提高到平均4.65%，綜合合格率由平均99.63%下降為84.75%，下降了14.88%，返礦率由4.08%提高到平均9.55%，增加了5.47%。

（2）成本方面：球團(tuán)TiO2含量從1.97%提高到平均4.65%，膨潤(rùn)土單耗由平均22.64kg/t提高到23.91kg/t，增加了1.27kg/t，噸礦成本增加：1.27*595/1000=0.76元。生產(chǎn)電耗由平均11.22度增加到18.95度，增加了7.73度，噸礦成本增加7.73*0.405=3.13元，合計(jì)增加成本3.9元。

5  結(jié)語(yǔ)

（1）釩鈦粉配加比例53.77%，高爐綜合入爐TiO2達(dá)到2.5%，鐵水[V]在0.305%能滿足煉鋼提煉釩渣需要。

（2）高爐操作參數(shù)[Si]0.10-0.30%，鐵水物理熱1430－1450℃，爐渣R2在1.15-1.18，（MgO/Al2O3）≥0.85，富氧率≥3.5%鐵水流動(dòng)性好，[S]能控制在≤0.100%，利用系數(shù)能保持在4.2，綜合焦比511kg/t。

（3）釩鈦磁鐵礦冶煉需要鐵水包周轉(zhuǎn)加快，增加化罐設(shè)施，加大鐵包維護(hù)力度。

（4）釩鈦磁鐵礦冶煉重點(diǎn)是燒結(jié)礦質(zhì)量，在全磁鐵礦精粉的情況下，摸索出高鈦磁精粉與低鈦磁精粉的最佳配比，摸索出合理工藝操作參數(shù)，以降低成本，降低返礦率提高成礦率從而滿足高爐生產(chǎn)的需求仍是今后燒結(jié)生產(chǎn)的重點(diǎn)。

（5）在全用高鈦磁精粉焙燒球團(tuán)情況下，產(chǎn)量不是重點(diǎn)，關(guān)鍵是如何降低成本、提高質(zhì)量還需繼續(xù)摸索。

新疆大安特鋼本著充分利用當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)的釩鈦礦資源原則，實(shí)行分階段實(shí)施辦法，雖然是第一次進(jìn)行釩鈦磁鐵礦冶煉，但高爐燒結(jié)和球團(tuán)工序取得了很好的冶煉經(jīng)驗(yàn)，各生產(chǎn)工序保持了相對(duì)的均衡穩(wěn)定。今后會(huì)在前面的基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝改造和革新，會(huì)走出去與先進(jìn)的釩鈦礦冶煉企業(yè)學(xué)習(xí)交流，把大安特鋼公司釩鈦礦冶煉推向更高目標(biāo)。