錳礦代替42赤塊配入高爐冶煉釩鈦磁鐵礦試驗的研究

茍志遠

（攀枝花攀鋼集團設計研究院有限公司，四川 攀枝花 617023）

為了降低高爐冶煉成本，減少入爐進口礦，增加釩鈦磁鐵礦用量，以錳礦代替42赤塊進行了實驗研究。

1 錳礦的作用機理綜述

高爐希望通過添加少量的MnO來改善高鈦型高爐渣的性能。理論分析表明，渣中（MnO）含量升高，能抑制渣中（TiO2）過還原、改善爐渣流動性和提高爐渣脫硫的能力。

1.1 抑制渣中（TiO2）過還原

MnO對（TiO2）過還原的抑制作用，主要是由于反應（1）的進行：

同時，渣中由于（MnO）的存在，在一定程度上削弱了C對（TiO2）的還原，該抑制作用主要通過反應（2）作用：即以渣中的直接還原為主。該反應促使高爐下部的氧勢升高，抑制了(TiO2)的還原。

1.2 改善爐渣的流動性

在渣中添加少量的（MnO），適當提高渣中（MnO）含量，可以起到改善高鈦渣流動性的作用。研究表明：渣中初始（MnO）含量對爐渣體相粘度和表面粘度有影響。提高渣中（MnO）含量對降低爐渣粘度、提高爐渣流動性有利。其原因是：MnO為堿性氧化物，其在渣中離解的O2－能破壞硅氧鍵，從而增加爐渣的離子團結構參數P，降低了爐渣粘度；另外，（Ti2O3）在渣中絕大多數呈四面體配位存在，導致結構參數P減小，增加爐渣粘度。而（MnO）由于能夠抑制渣中（TiO2）的還原，減少了（Ti2O3）的生成量，也有利于爐渣粘度的降低。MnO促使大量的鈣鎂、鈣鋁黃長石生產，同時生成錳的復雜化合物，這些都有利于降低爐渣的黏度。

1.3 提高爐渣脫硫的能力

爐渣中的脫硫反應可用以下離子反應表示：

根據反應（3）可知，在液態渣鐵界面處進行著離子遷移過程，鐵水中呈中性的原子硫，在渣鐵界面處吸收熔渣中的電子變為硫負離子S2-進入熔渣中，而熔渣內的氧負離子O2-在界面處，失去電子變成中性原子進入鐵水中，并與鐵水中C化合生成CO，從鐵水中排出。由于鐵水中有Si，Mn等其它元素存在，這些元素也與鐵水中的S相互作用，以耦合反應形式加快脫硫反應：

堿度為0.9～1.1左右，（MnO）能顯著抑制（SiO2）的還原，并加速脫硫。硫在渣鐵間的平衡分配系數隨（MnO）初始含量的升高而提高。分析認為：一是隨著渣中（MnO）初始含量升高，硫在渣鐵間的平衡分配系數LS逐漸升高，但（MnO）含量在達到1%以上后升高的幅度才會較大。二是由于其改善了爐渣的流動性，從而改善了脫硫的動力學條件，進一步發揮了高鈦原本并不高的脫硫能力，從而起到改善爐渣脫硫效果的目的。

2 錳礦的冶金性能研究

2.1 化學成分

從表1可知，錳礦MnO含量在30%以上，TFe含量2.35%。2種礦成分的差別大。

2.2 熔滴性能

從表2可知，42赤塊及鐵錳礦在熔滴過程中的壓差很低，說明這兩種塊礦在熔化過程中的流動性和透氣性及透液性較好。鐵錳礦的滴落溫度較42赤塊高。

表1 42赤塊與錳礦的成分/%

表2 42赤塊與錳礦的熔滴性能

表3 3.1～3.15日高爐鐵水及爐渣主要指標

表4 基準期與實驗期焦比校準

表5 基準期與試驗期的高爐技術指標對比

3 錳礦高爐冶煉的影響

3.1 對鐵水脫硫能力的影響

影響釩鈦礦冶煉脫硫能力的因素有很多，如鐵水[Ti]、爐渣（TiO2）、爐渣（MgO）、爐渣堿度等，高爐配加錳礦除去了解它是否能改善爐渣流動性的作用外，還需要印證它在理論上是否存在對脫硫能力的影響，并且有多大。

某煉鐵廠選擇了批礦穩定運行的一周作為基準期，并利用該批礦調整配加錳礦作為實驗期。表3為2個階段高爐鐵水及爐渣的主要指標。

由表3可知，配加錳礦試驗后，爐渣R、（MgO）變化不大，[Ti]較基準期下降了0.02%，爐渣（MnO）上升0.356%，[Ti]下降0.02%，[S]較基準期下降0.01%，L0S提高了1.49?？梢?，錳礦能增加釩鈦磁鐵礦脫硫的能力。

假設鐵水[Ti]的影響系數為A,爐渣（MnO）為B，爐渣（TiO2）為C，爐渣（MgO）為D，爐渣R2系數為E，則有：

對試驗與基準期每個鐵次的鐵水成分及爐渣成分進行標準化后，經多元回歸處理得到：

從 式（6） 可 知， 鐵 水[S]與[Ti]、(MnO)、(MgO)、R2與成反比，與（TiO2）成正比，其中[Ti]對[S]值的影響最大，(MgO)次之，(MnO)與R2對[S]的影響相差不大。

3.2 對高爐技術指標的影響

進一步研究錳礦對高爐冶煉技術指標的影響。表3為基準期與實驗期焦比校準，表4為基準期與實驗期的高爐指標對比。從表5可知，在使用錳礦之后的實驗期與基準期比較，高爐利用系數上升了0.021t/m3.d，鐵損降低了0.44%，焦比降低了1kg/t，綜合燃料比升高了4.92kg/t，透指降低了49。可知在錳礦替代42赤塊后，高爐的主要技術經濟指標并沒有大的變化。且鐵損仍然是降低的，則說明配加錳礦能夠改善渣鐵分離的效果。

4 結語

通過實驗，得出以下結論。

（1）利用錳礦替代42赤塊，可以改善渣鐵分離的效果，降低鐵損。前后對比鐵損降低0.44%，約相當于增加釩鈦磁鐵礦44kg/t；并且實驗期高爐的主要技術經濟指標未惡化。

（2）錳礦加入后，實驗期爐渣中（MnO）含量增加了0.356%，爐渣R、（MgO）變化不大，鐵水中[Ti]較基準期下降了0.02%，鐵水[S]較基準期下降0.01%，L0S提高了1.49，渣中（MnO）對鐵水脫硫的能力有促進作用。

參考文獻：

[1]魏航宇.宣鋼含鈦高爐爐渣冶煉性能研究[D].河北：河北理工大學，2009，24.

[2]曲彥平、杜鶴桂.MnO高鈦渣的脫硫能力[J].東北大學學報（自然科學版）,1996,6(17),602-605.