薛  鋒  黃德才

(玉溪新興鋼鐵有限公司)

摘  要  對玉鋼1080m3高爐快速恢復(fù)釩鈦礦冶煉實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)，通過恢復(fù)釩鈦礦前的充分準(zhǔn)備，嚴(yán)抓原料入爐管理，優(yōu)化工藝操作參數(shù)和操作制度，采用提高風(fēng)壓、增大入爐風(fēng)量，適當(dāng)降低爐渣堿度和生鐵硅、鈦的操作方針，強(qiáng)化爐前操作管理，成功實(shí)現(xiàn)普通礦冶煉向釩鈦礦冶煉高效平穩(wěn)的過渡。

關(guān)鍵詞  高爐  普通礦  釩鈦礦  冶煉

1  前言

玉鋼煉鐵廠3號(hào)高爐于2011年5月28日開爐，有效爐容1080m3，采用BT型串罐式無料鐘爐頂，薄壁爐襯軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，共有風(fēng)口20個(gè)，2個(gè)鐵口，配有4座卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐。于2011年10月份進(jìn)行釩鈦礦冶煉，但由于嚴(yán)峻的鋼鐵市場和公司生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，2015年停止釩鈦礦冶煉。隨著礦石資源日益緊張，成本壓力越來越大，普通礦的缺口直接關(guān)系到玉鋼的正常生產(chǎn)經(jīng)營，成為影響玉鋼生存和發(fā)展的瓶頸問題。為了及時(shí)的適應(yīng)原料條件的變化和市場大環(huán)境的要求，玉鋼公司于2019年8月6日恢復(fù)釩鈦礦冶煉，一方面可以解決資源矛盾，另一方面可以提升企業(yè)的市場競爭力，通過掌握釩鈦礦冶煉特點(diǎn)以及前期充分準(zhǔn)備工作，成功實(shí)現(xiàn)普通礦冶煉向釩鈦礦冶煉快速高效平穩(wěn)的過渡。

2  恢復(fù)釩鈦礦冶煉前的準(zhǔn)備工作

2.1  焦炭的準(zhǔn)備

高爐恢復(fù)釩鈦礦冶煉需要進(jìn)行低[Si]+[Ti]操作，對焦炭的爐料骨架作用要求高，因此對焦炭的物理和化學(xué)性能要求高。為了能快速高效的恢復(fù)釩鈦礦冶煉，要求焦炭的固定碳≥84%，反應(yīng)性≤29%，反應(yīng)后強(qiáng)度≥63%。焦炭品種控制在3種以內(nèi)。焦炭成分及熱態(tài)性能見表1。

2.2  釩鈦球準(zhǔn)備

本次恢復(fù)釩鈦礦冶煉使用的釩鈦球均采購于四川攀枝花地區(qū)，其主要化學(xué)成分及物理性能見表2。  

2.3  槽下篩分改造

釩鈦球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度、篩分指數(shù)差均較普通球團(tuán)礦差，粉末多（占總量的8%-11%），恢復(fù)釩鈦礦冶煉前對槽下振動(dòng)篩進(jìn)行改造，降低入爐粉末量。同時(shí)為減少小粒級(jí)燒結(jié)礦入爐比例，在原有5個(gè)燒結(jié)礦倉基礎(chǔ)上增加1個(gè)燒結(jié)礦倉，并將原有篩分速率控制進(jìn)行優(yōu)化，通過調(diào)整料流閥開度，控制振動(dòng)篩料層厚度，將原有焦炭、燒結(jié)礦篩分速率20kg/s降至15kg/s，球團(tuán)礦篩分速率25kg/s降至20kg/s，降低高爐入爐粉末量，改善爐內(nèi)透氣性。

2.4  增加爐前機(jī)械設(shè)備

由于釩鈦礦冶煉的特殊性，品位低、渣量大且容易粘溝，當(dāng)遇到爐溫、爐況波動(dòng)或長時(shí)間慢風(fēng)、非計(jì)劃休風(fēng)等，爐前工作量將大幅增加。而渣鐵不能及時(shí)排盡，爐渣在爐內(nèi)停留時(shí)間延長又增加了爐渣的粘度，影響渣鐵排放，反過來影響爐內(nèi)的操作。為了降低釩鈦礦冶煉爐前工作強(qiáng)度，增加挖機(jī)及裝載機(jī)1臺(tái)。

2.5  不同爐料結(jié)構(gòu)下鐵水及爐渣中含釩、鈦測算情況

根據(jù)煉鋼工序?qū)μ徕C鐵水質(zhì)量條件的要求：V≥0.20%，并結(jié)合高爐以往釩鈦礦冶煉工藝經(jīng)驗(yàn)，第一階段使用30%釩鈦球，第二階段釩鈦球用量增加至35%。此兩個(gè)階段鐵水含釩、爐渣含鈦情況，具體測算結(jié)果如下表3、表4。

從測算結(jié)果來看，第一階段煉鐵工序配加30%釩鈦球的情況下，鐵水含釩達(dá)到0.18%，爐渣中含TiO2達(dá)到12%以上；第二階段釩鈦球增加至35%，爐渣中含TiO2達(dá)到14%以上，鐵水含釩達(dá)到0.2 %，能滿足煉鋼提釩渣的要求。

2.6  爐料結(jié)構(gòu)冶金性能試驗(yàn)

為了穩(wěn)步推進(jìn)恢復(fù)釩鈦礦冶煉，在增加釩鈦礦比例前，開展了不同爐料結(jié)構(gòu)下的冶金性能試驗(yàn)，具體情況見表5。

從以上的試驗(yàn)結(jié)果看，在爐料結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)階段品種多由于各種原料的自身冶金性能的差異大，綜合爐料的冶金性能較差；其次增加攀西球團(tuán)與不用昆鋼球團(tuán)的爐料結(jié)構(gòu)的綜合冶金性能差異不大，因此從爐料綜合冶金性看，一次配加釩鈦球至符合煉鋼提釩要求的爐料結(jié)構(gòu)是可行的。

2.7  人員培訓(xùn)

為確?；謴?fù)釩鈦礦冶煉順利實(shí)施，對高爐工長進(jìn)行釩鈦礦冶煉相關(guān)知識(shí)培訓(xùn)，提高高爐操作水平，增強(qiáng)對高爐爐況的綜合判斷能力和控制處理能力，以適應(yīng)釩鈦礦冶煉的需要，為恢復(fù)釩鈦礦冶煉做好充分的準(zhǔn)備。

3  恢復(fù)釩鈦礦冶煉方案

3.1  恢復(fù)釩鈦礦冶煉順序及時(shí)間安排

第一階段，8月6日0:00，高爐配加30%的釩鈦球，實(shí)現(xiàn)鐵水含釩0.18%，爐渣中含TiO2達(dá)到12%以上；第二階段，預(yù)計(jì)8月7日增加釩鈦球團(tuán)礦比例達(dá)到35%，鐵水含釩在0.20%以上，爐渣中含TiO2達(dá)到14%以上。

3.2  燒結(jié)礦堿度調(diào)整

123#堆燒結(jié)礦預(yù)計(jì)7月29日至8月8日期間使用，前期燒結(jié)礦堿度按2.35控制，8月4日早班開始將燒結(jié)礦堿度下調(diào)至1.90倍，以滿足高爐恢復(fù)釩鈦礦冶煉的要求，做好兩種堿度燒結(jié)礦的裝倉及使用的過程銜接，確保高爐平穩(wěn)過渡；8月6日根據(jù)恢復(fù)釩鈦礦冶煉爐況情況，將燒結(jié)礦堿度上調(diào)至2.0倍，以滿足增加釩鈦球比例的要求。

3.3  高爐操作制度

3.3.1  熱制度

現(xiàn)階段使用123#料堆至8月5日期間，按普通礦冶煉操作制度進(jìn)行操作，爐溫主要以控制生鐵[Si]為主，鐵水[Si]0.2～0.5%范圍比例≥85%；鐵水[S]≤0.050%比例≥85%，鐵水[S]＞0.050%的罐次≤3罐/天；物理熱≥1450℃。8月6日改為釩鈦礦冶煉后，高爐爐溫控制區(qū)間變窄，控制難度大，高爐溫和低爐溫都會(huì)造成爐渣粘度增加，影響高爐順行，根據(jù)釩鈦礦冶煉特性，爐溫調(diào)整為以控制[Si+Ti]為主，范圍0.2～0.55%，物理熱1400～1450℃之間。冶煉釩鈦礦后，高爐脫硫能力下降，脫硫主要工作以煉鋼工序進(jìn)行爐外脫硫?yàn)橹鳌?/span>

3.3.2  造渣制度

現(xiàn)階段使用123#料堆燒結(jié)礦至8月4日期間，按普通礦冶煉操作制度進(jìn)行操作，此時(shí)主要考慮生鐵質(zhì)量要求，提高爐渣堿度以保證高爐的正常脫硫效率及爐況順行。8月5日低堿度燒結(jié)礦入爐后，為適應(yīng)釩鈦礦冶煉，爐渣堿度由1.18-1.20倍調(diào)整至1.10±0.02倍。8月6日改為釩鈦礦冶煉后，爐溫控制區(qū)間變窄，爐渣粘度隨釩鈦含量增加而增加，會(huì)影響高爐順行。因此考慮改為釩鈦礦冶煉初期，為保證爐缸工作狀態(tài)活躍及爐況順行，爐渣堿度控制在1.10±0.02倍，爐渣中MgO/Al2O3控制在0.8左右，以降低鈦渣粘稠度。

3.3.3  送風(fēng)制度

現(xiàn)階段使用123#料堆至8月5日期間，按普通礦冶煉操作制度進(jìn)行操作，風(fēng)量2600±50m3/min，熱風(fēng)壓力320±5kPa，8月6日恢復(fù)釩鈦礦冶煉后，考慮釩鈦負(fù)荷增加后爐渣粘稠，根據(jù)爐況變化，將風(fēng)壓提至330±5kPa，風(fēng)量2700±50m3/min操作，以保持中心氣流穩(wěn)定和良好的爐缸活躍度，其余風(fēng)溫、爐頂壓力、富氧量保持不變，以穩(wěn)定為主。

3.3.4  裝料制度

裝料制度同送風(fēng)制度思路一致，并相結(jié)合，現(xiàn)階段使用123#料堆至8月5日期間，按普通礦冶煉操作制度進(jìn)行操作，8月6日恢復(fù)釩鈦礦冶煉后，配合提高風(fēng)壓，維持焦炭矩陣不變，穩(wěn)定焦炭平臺(tái)，逐步優(yōu)化礦石布料矩陣，適當(dāng)抑制邊緣發(fā)展中心，以提高爐缸活躍程度。

3.4  爐前出鐵組織

釩鈦礦冶煉有“熱不得、冷不得、憋不得”的特點(diǎn)，爐前能否及時(shí)出凈渣鐵直接影響高爐的穩(wěn)定順行，為此對鐵口維護(hù)、鐵口深度控制、打泥量控制、鉆頭使用、出鐵時(shí)間、渣鐵溝維護(hù)等都進(jìn)行嚴(yán)格要求，鐵口深度控制在2.8-3.0m，出鐵時(shí)間控制在50-70分鐘。并強(qiáng)化各工序間的銜接，做到鐵罐快拉快對，確保爐前渣鐵安全、順暢的排放。此外3號(hào)高爐不放上渣，為縮短渣鐵在爐內(nèi)的停留時(shí)間，加強(qiáng)爐內(nèi)與爐前的協(xié)調(diào)，推行“零間隔”出鐵，及時(shí)出凈渣鐵，保障爐前工作的順利進(jìn)行。

4  恢復(fù)釩鈦礦冶煉期間操作

8月5日早班8:00釩鈦球供入高爐7#、8#礦倉并調(diào)整用焦結(jié)構(gòu)為：師宗焦40%+干熄焦40%+天能水熄焦20%，燃料比控制在557kg/t，Si控制在0.46%，物理熱1481℃，爐渣堿度1.17倍，礦批30t/批，負(fù)荷3.80，煤量17.5t/h。14:00低堿度燒結(jié)礦入爐，中班維持礦批負(fù)荷不動(dòng)，調(diào)整爐渣堿度至1.11倍，Si控制在0.35%，物理熱1475℃。

8月6日0:00維持礦批32.0t/批不變，調(diào)整用料結(jié)構(gòu)為燒結(jié)礦70%+30%釩鈦球入爐，同時(shí)考慮到釩鈦球品位較普通球低和冶煉釩鈦礦需降低爐溫操作，將負(fù)荷由3.80倍提至3.90倍。夜班3:10渣中TiO2含量升高至8.419%，此時(shí)處于普通礦與釩鈦礦過渡期，早班8:49爐內(nèi)普通礦全部置換為釩鈦礦，鐵水中含V量為0.175%，渣中TiO2在12%左右，[Si]+ [Ti]在0.85%，物理熱在1487℃，爐渣堿度1.11倍。爐溫控制水平高于釩鈦礦冶煉要求，爐外爐渣開始變粘，流動(dòng)性有變差趨勢，隨即采取減少噴煤量及抽焦200kg/批控制爐溫，同時(shí)調(diào)整燒結(jié)礦堿度至2.0倍為7日增加釩鈦球比例至35%做好準(zhǔn)備。中班爐溫調(diào)劑出爐后，爐溫趨于正常范圍，[Si]+ [Ti]在0.48%，物理熱在1453℃，爐渣堿度1.09倍，爐渣流動(dòng)性增強(qiáng)，爐況穩(wěn)定。表6、表7為普通礦轉(zhuǎn)換為釩鈦礦前后高爐鐵水及爐渣成分變化對比。

8月7日0:00視爐況穩(wěn)定，爐溫合適，將負(fù)荷由3.90提至4.0倍，同時(shí)將釩鈦用量增加至35%，提高風(fēng)壓至330kPa-340kPa操作，增大入爐風(fēng)量，以保持中心氣流穩(wěn)定，爐缸的活躍性不下降。一個(gè)冶煉周期后，爐渣中TiO2升高至14.5%以上，鐵水中含V升高至0.2%以上，[Si]+ [Ti]在0.34%，物理熱在1455℃，爐渣堿度1.08倍（表8、表9為增加釩鈦球比例前后高爐鐵水及爐渣成分變化對比）。隨著風(fēng)壓的提升，風(fēng)量增大，料速逐漸走快，早班8:00將礦批由30.0t/批擴(kuò)至30.08t/批，同時(shí)提負(fù)荷至4.11，適當(dāng)提高煤比操作。早、中班出渣、出鐵正常，爐溫平穩(wěn)，各項(xiàng)參數(shù)趨于穩(wěn)定，爐況順行較好，標(biāo)志著此次恢復(fù)釩鈦礦冶煉取得成功。

5  恢復(fù)釩鈦礦前后的技術(shù)指標(biāo)

表10為8月3日至10日高爐主要操作參數(shù)，本次恢復(fù)釩鈦礦冶煉爐況未出現(xiàn)波動(dòng)，在綜合入爐品位降低的情況下產(chǎn)量不降反升，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過渡（見表13）。

6  小結(jié)

（1）釩鈦礦冶煉除了有普通礦的一般規(guī)律外，還受爐渣TiO2的影響，而且爐渣TiO2是高爐順行與穩(wěn)定的重要因素，高爐操作既要其冶煉的共性，又要滿足其冶煉的特殊性。

（2）釩鈦礦冶煉要求爐溫的控制區(qū)間要窄，選擇、控制適宜的爐溫與調(diào)劑爐溫是操作技術(shù)的關(guān)鍵，普通礦轉(zhuǎn)釩鈦礦冶煉，要為抑制鈦的過還原創(chuàng)造條件，達(dá)到“較充沛物理熱和較低化學(xué)熱”的目標(biāo)。

（3）不論是普通礦冶煉還是釩鈦礦冶煉，爐況穩(wěn)定順行是基礎(chǔ)，爐缸均勻活躍是核心，風(fēng)量是生命線。應(yīng)保持合適的冶煉強(qiáng)度，下部維持合適的鼓風(fēng)動(dòng)能，釩鈦礦冶煉要求較大的鼓風(fēng)動(dòng)能，以活躍爐缸。

（4）做好恢復(fù)釩鈦礦冶煉前的準(zhǔn)備工作及方案，是快速恢復(fù)釩鈦礦冶煉的關(guān)鍵。

（5）抓好爐前操作組織，及時(shí)出凈渣鐵，是快速恢復(fù)釩鈦礦冶煉的重要保障。

7  參考文獻(xiàn)

[1] 蔣大軍.攀鋼高爐大規(guī)模使用釩鈦球團(tuán)礦冶煉實(shí)踐[J].煉鐵2007.26（4）:12-17.

[2] 付衛(wèi)國，謝洪恩，文永才.攀鋼4號(hào)高爐釩鈦磁鐵礦強(qiáng)化冶煉實(shí)踐[J].煉鐵2012.31（2）:28-30.