八鋼高爐冶煉釩鈦礦生產試驗分析

李 濤,安志慶,陳佰軍,周文勝

（1.新疆八一鋼鐵股份有限公司制造管理部;2.新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鐵廠）

1 前言

新疆有豐富的釩鈦礦資源,八鋼高爐冶煉加入釩鈦礦不僅可以拓寬煉鐵原料的來源，通過挖掘資源潛力，還能為企業(yè)創(chuàng)造更多的附加經濟效益。長期以來,八鋼高爐都是采用普通礦冶煉的爐料結構模式,在釩鈦礦資源的開發(fā)利用上與攀鋼等企業(yè)相比還處于初級階段。通過與攀鋼等企業(yè)冶煉釩鈦礦的軟、硬件等的基礎條件對比,參照攀鋼等企業(yè)的高爐釩鈦礦冶煉的操控原則,在八鋼2500m3C高爐上開展了冶煉釩鈦礦的工業(yè)生產試驗，在逐步增加入爐TiO2負荷后,通過分析高爐爐況及運行的變化情況,為八鋼公司今后大規(guī)模利用釩鈦礦資源，實現半鋼提釩做好技術支撐。

2 八鋼高爐冶煉釩鈦礦的基礎條件狀況

2.1 工藝裝備

八鋼C高爐與攀鋼高爐工藝裝備在冶煉釩鈦礦的工藝要求上還是有所差異（表1、表2）。從表1、表2可以看出,八鋼高爐爐容偏大，渣鐵溝的坡度相對較小而長度較長，這也對八鋼C高爐冶煉釩鈦礦的操控提出了更高的要求。

表1 高爐爐容參數比較

表2 爐前出鐵溝參數比較

2.2 鐵水運輸方式

由表3可知,八鋼高爐的鐵水運輸采用魚雷罐，且周轉率低，與攀鋼的一罐到底的運行方式相比，八鋼魚雷罐溫降大、罐口易粘結，而且生產過程的組織難度也相對增加。

表3 爐前渣處理、鐵水運輸的比較

2.3 原燃料質量對比

八鋼高爐目前的原燃料質量與攀鋼等企業(yè)相比較,見表 4、表 5、表 6。

表4 燒結礦主要質量指標

表5 球團礦主要質量指標

表6 焦炭主要質量指標 %

因攀鋼無球團廠，其釩鈦鐵精粉主要配入到燒結礦中，在燒結過程中易產生強度差的鈣鈦礦，從而造成燒結礦成品率降低，而且燒結轉鼓強度下降明顯。借鑒攀鋼等企業(yè)釩鈦燒結礦的質量特點及對爐況的實際影響,為緩解釩鈦礦對入爐原料質量弱化的影響,八鋼今后將采取釩鈦鐵精粉主要應用于生產釩鈦球團,以釩鈦球團方式加入高爐中。

高爐冶煉釩鈦礦相較于普通礦，爐內焦炭的破壞程度會更嚴重些，主要是由于釩鈦礦在爐內高溫下，熔渣侵入焦炭內部，生成Ti（C,N）等物質加速了焦炭劣化。因此冶煉釩鈦礦，通常要求焦炭的硫分低、灰分低、強度高。而八鋼焦炭的質量指標中，特別是CSR的指標明顯偏低，在釩鈦礦冶煉期間，對爐內透氣性的影響也偏大些。

從八鋼與攀鋼冶煉釩鈦礦的軟硬件基礎條件對比分析來看，雖然八鋼高爐爐容不同,焦炭熱強度有所差異，但總體上，八鋼冶煉釩鈦礦的基礎條件與攀鋼等企業(yè)接近的，但在冶煉的操控是要求上更嚴格。

3 八鋼高爐釩鈦礦冶煉的生產試驗方案

參照攀鋼等企業(yè)的釩鈦礦冶煉生產操作經驗，依據八鋼公司現有原燃料條件，制定了高爐冶煉釩鈦礦的生產試驗方案。2018年12月1日-30日，在八鋼C高爐開展了釩鈦礦冶煉的生產試驗。

3.1 試驗目標

（1）增加入爐釩鈦球團礦的消耗量，按照兩個階段分步實施。第一階段，入爐TiO2負荷達到15kg/t鐵；第二階段，繼續(xù)增加入爐TiO2負荷達到20kg/t鐵。（2）試驗期間，始終控制鐵水【Ti】＜0.2%以內，保障爐況穩(wěn)定順行，渣鐵排放正常。

3.2 試驗階段配礦要求

按照八鋼原料供應實際狀況，確定基本配礦原則為：燒結礦∶蒙庫球團∶釩鈦球團=75%∶（22%～16%）∶（3%～9%）。具體配料結構見表7。

表7 八鋼高爐釩鈦礦冶煉爐料結構表

3.3 生產試驗的工藝控制原則

參考攀鋼等鋼鐵廠釩鈦礦冶煉的操作制度，制定八鋼高爐冶煉釩鈦礦的操作原則：（1）鐵水【Si+Ti】為 0.4%～0.6%；（2）爐渣二元堿度為 1.1±0.05，渣中（MgO）9%～10%；(3)鐵水物理熱PT 1460±20℃；(4)控制合理的送風參數，適當發(fā)展兩道氣流，保持風量在4400m3/min以上、富氧率在3%以上；(5)加強出鐵管理，控制出鐵間隔時間，盡量出凈渣鐵；(6)增加鐵水罐周轉頻次，每罐受鐵2爐后，調運至其它爐受鐵；（7）定期配加錳礦、螢石清洗爐缸，或定期轉普通礦冶煉。

3.4 試驗結果分析

在八鋼C高爐冶煉釩鈦礦的生產試驗過程中：隨著入爐TiO2負荷的提高，對高爐各項工藝參數、鐵水質量及爐渣成分影響的對比分析。

3.4.1 入爐TiO2負荷與主要技術指標的對應關系

隨著入爐TiO2負荷的提高，操作上開始逐步增加風量，表現為高爐頂壓，壓差稍有上行，但煤氣利用暫無明顯趨勢性變化，燃料比也有所上行且波動大，高爐順行基本正常，無崩、懸料。如圖1所示。

圖1 入爐TiO2負荷與技術經濟指標的對應關系

3.4.2 入爐TiO2負荷對鐵水溫度PT的影響

高爐入爐TiO2負荷上升至15kg/t以上時，高爐鐵水PT波動增大，但基本可控制在1465～1480℃區(qū)間范圍內，爐前鐵水流動性未出現異常（見圖2）。

圖2 入爐TiO2負荷對鐵水PT的影響及變化趨勢

隨入爐TiO2負荷增加，高爐鐵水【S】波動也隨之增大。當高爐TiO2負荷增加至15kg以上時，爐渣（FeO）含量增加，脫硫效率降低，鐵水【S】含量總體呈上升趨勢，最高達到0.061%，但在該TiO2負荷下，渣鐵分離狀況尚好（見圖3）。

3.4.3 入爐TiO2負荷對爐渣脫硫能力的影響

圖3 入爐TiO2負荷對脫硫的影響及變化趨勢

3.4.4 入爐TiO2負荷對鐵水含釩和TiO2的影響

隨入爐TiO2負荷增加，高爐鐵水【V】含量有所升高，爐渣中TiO2含量最高達到3.4%以上，但爐前渣鐵系統(tǒng)運行尚未見異常，說明該入爐TiO2負荷下，尚不足以引起高爐爐況的大幅波動。當鐵水【V】含量達到0.12%時，隨鈦負荷的增加，鐵水【V】含量未成比例增加。表明隨著入爐釩、鈦含量的增加，鐵水【V】的還原效率趨緩。如圖4所示。

圖4 入爐TiO2負荷對鐵水【V】和爐渣（TiO2）的影響

3.4.5 冶煉釩鈦礦的釩、鈦元素平衡測算及規(guī)律

本次高爐冶煉釩鈦礦生產試驗，高爐入爐TiO2負荷在15～20kg/t，鐵水中【V】的含量0.7%～0.12%，高爐渣中（TiO2）達到1%～3.4%，爐況基本穩(wěn)定。通過釩、鈦元素的平衡測算，獲得爐內釩、鈦元素的走向規(guī)律和元素的收得率情況。見表8。

表8 釩、鈦元素平衡測算

從對本次釩鈦礦生產試驗及釩、鈦元素的跟蹤結果來看，釩、鈦元素的收入與支出基本保持平衡。高爐冶煉過程中，鈦元素主要以TiO2形式進入爐渣中，渣中的收得率在60%～90%；釩元素主要隨還原過程進入鐵水中，且隨生產操作參數的調整，鐵水中釩的收得率變化較大，在65%～85%，見表8。

3.4.6 高爐冶煉釩鈦礦對水渣系統(tǒng)的影響

高爐冶煉釩鈦礦期間，由于強化了爐前渣鐵排放的管理，高爐INBA系統(tǒng)運行正常，未見“放炮”現象，偶見水渣顏色有發(fā)黑現象。

3.4.7 高爐冶煉釩鈦礦對魚雷罐運行的影響

高爐冶煉釩鈦礦期間，通過將受鐵2次的260t魚雷罐及時調運至其它高爐化鐵罐。罐體重量略有增加，平均皮重由前期265t上升至270t，罐口偶見結渣現象，未對鐵、鋼工序的生產組織和調度造成較大影響。

4 結論

八鋼C高爐冶煉釩鈦礦的生產試驗結果表明：

(1)本次生產試驗基本達到了釩鈦礦冶煉的既定目標，入爐TiO2負荷最高達到20.7kg/t，鐵水【Ti】最高為0.22%，生產操作、鐵水質量基本穩(wěn)定，未造成爐況明顯的波動。

(2)當負荷達到20kg/t時，對高爐爐況及鐵水、爐渣成分等的影響開始逐步顯現，如試驗期間爐溫控制不好，偶有硅高、爐內壓差上升、爐渣出不盡、PT較低（最低1415℃）等現象。反映出釩鈦礦冶煉的技能還需加強，操作人員對釩鈦礦冶煉原理、規(guī)律、操作技能還要不斷提高。

（3）八鋼高爐冶煉釩鈦礦是可行性的，而且具有進一步提升的空間。但需要克服存在的不利因素：如爐容大，且渣溝長、坡度小，存在渣流不暢、渣溝易外溢的可能性；原燃料的質量也有一定差距，冶煉難度也相對較大；魚雷罐周轉率偏低，存在魚雷罐結蓋等潛在風險。因此在釩鈦礦冶煉的細節(jié)管控上要更為謹慎和仔細，在高爐生產組織和爐況調劑上應更嚴格。

通過對本階段高爐冶煉釩鈦礦的生產試驗跟蹤與對比分析，八鋼高爐入爐TiO2負荷相較于攀鋼等還處于較低水平，高爐技術人員仍需繼續(xù)加強對釩鈦礦冶煉的操作技能和釩鈦冶煉的特性研究，為立足當地礦產資源，持續(xù)提升釩鈦礦資源的利用率，最終實現八鋼公司半鋼提釩做好充分的技術準備。