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，還能為企業創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利用上與攀鋼等企業相比還處于初級階段。通過與攀鋼等企業冶煉釩鈦礦的軟、硬件等的基礎條件對比,參照攀鋼等企業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%，爐況基本穩定。通過釩、鈦元素的平衡測算，獲得爐內釩、鈦元素的走向規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系統運行正常，未見“放炮”現象，偶見水渣顏色有發黑現象。

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。