攀钢高炉钒钛磁铁矿冶炼的技术进步.doc

攀钢高炉钒钛磁铁矿冶炼的技术进步
发布时间：2011年02月15日    我要发布

        攀钢高炉冶炼的是高钛型钒钛磁铁矿，这种矿石含钛高，高炉冶炼时炉渣中TiO2含量达20%～25%，在冶炼过程中会出现炉渣粘稠，渣铁不分，炉缸堆积等现象，与普通矿相比具有较大的冶炼难度。从1970年投产以后,高炉利用系数只有1.0t/(m3.d)左右，焦比高达800kg/tFe以上。在经过30多年的生产实践后，高炉冶炼钒钛矿的技术逐步完善,高炉冶炼不断强化，实现了长期的稳定顺行，部分指标已达到并超过了使用普通矿高炉的冶炼水平，主要技术经济指标大幅度提高，利用系数逐渐提高到年均2.4t/（m3.d）以上，焦比降低到600kg/tFe以下。
        1．装备水平不断提高
        攀钢高炉的装备水平不断提高，70～80年代投产的第1号、2号和3号高炉主要采用的是钟式炉顶、内燃式热风炉；1989年投产的4号高炉以及2005年投产的5号高炉均采用了外燃式热风炉、无料钟炉顶、铜冷却壁及软水密闭循环等先进技术；热风炉采用了助燃空气、煤气双预热以及快速燃烧等技术，使高炉的风温得到显著提高，1990年以后风温的变化见图1。
        攀钢高炉的风温是逐渐提高的，1970～1978年的平均风温只有921℃，1979～1990年平均达到950℃左右，从图1可见，1993年开始风温达到了1000℃，2000年风温达到了1100℃，2006年、2007年的平均风温达到了1150℃以上。随着风温的提高，煤气利用及操作稳定性明显提高，焦比下降，为高炉强化冶炼创造了条件。
        2．喷煤技术快速发展
        喷煤量对高炉利用系数及焦比有显著的影响。攀钢1982年开始在1号高炉上进行了单风口氧煤枪喷煤试验，喷煤量逐步达到了60kg/tFe。为了进一步探索喷煤对高炉强化冶炼的影响，1990年初在高炉冶炼条件改善后，又进行了氧煤混喷试验，最高的喷煤比达到了88.6kg/tFe，喷煤风口达到12个，富氧率0.91%。1995年后喷煤技术在攀钢开始快速发展高炉喷煤后，可以抑制炉缸风口区TiO2的还原，降低了炉渣粘度、改善炉渣流动性。现在高炉的喷煤量平均在120～130kg/tFe。1990年以后喷煤比变化见图2。
        由图2可见，喷煤量从1990～1994年均处于较低水平，从1995年开始喷煤量以较快的速度增加。2000年的喷煤比年均达到了140kg/tFe的较好水平，由于使用高风温、大风量、提高富氧率等措施，喷煤比增加，焦比明显降低。
        3．烧结矿质量逐渐改善
        3.1烧结矿品位
        提高入炉矿石品位是高炉强化冶炼的一个有力措施，攀钢高炉冶炼钒钛磁铁矿，由于铁精矿品位长期只有52%～54%，致使烧结矿的品位长期偏低，1994年以前烧结矿的品位在46%以下。通过采取阶磨阶选以提高自产钒钛铁精矿的品位，从过去的51%左右提高到现在的54.5%左右，另外还不断采取提高烧结矿中的普通矿配比等措施。普通矿比例增加及自产铁精矿品位的提高，使烧结矿的品位逐年稳步提高，1990年以来攀钢烧结矿成分TFe的变化见图3。
        由图3可见，1994年以前攀钢烧结矿品位较低，为45.5%左右，从1995年以后开始逐渐提高烧结矿品位，到2002年以后烧结矿品位平均提高到49%左右。品位的不断提高，对强化高炉冶炼起到了显著的作用。
        3.2烧结矿碱度
        攀钢高炉投产以来，烧结矿的碱度变化很大。在投产初期，烧结矿的碱度主要为1.5，以后为了保证烧结矿强度，碱度降至1.2；1980年在配加普通矿冶炼以后，烧结矿碱度提高到了1.7左右，并维持了20年，至2001年开始逐渐提高，攀钢烧结矿的碱度变化见图4。
        由图4可见，1999年以前，由于高炉冶炼的炉料结构变化不大，烧结矿的碱度均在1.7左右，以后随着炉料结构的变化，烧结矿品位的增加以及高炉使用球团矿配比的增加，烧结矿的碱度逐渐提高，特别是2004年高炉开始大量使用球团矿以后，碱度提高较明显，最高达到了2.4。烧结矿碱度提高后，显著改善烧结矿的强度和冶金性能，为高炉强化冶炼打下了坚实的基础。
        3.3烧结矿粒度
        烧结矿的入炉粉末对高炉冶炼有很大影响，特别对高炉的透气性影响比较显著。投产以来由于钒钛烧结矿强度差，粉末多，特别是在1987年以前入炉粉末平均在15%以上，1988年以后降至10%以下。为了改善高炉的入炉原料条件，主要采取了改变矿槽出料口的方向；增大振动筛的激振力；调整双层筛上下层料的负荷分配；加长上层筛的筛底长度；改造矿槽下料口，严格控制筛分时间等措施，使筛分效率大大提高，烧结矿的入炉粉末也大大减少，从1995年的8.45%逐渐下降到2003年的1.91%，显著地改善了高炉的透气性，为高炉强化冶炼提供了良好的原料基础。
        攀钢高炉入炉粉末从1994年开始逐渐下降，烧结原料结构得到优化。随着烧结矿强度的提高并加强了沟下过筛，使入炉矿粉末呈显著下降的趋势，2000年以后高炉的入炉粉末降低到2%以下，显著改善高炉的透气性，强化高炉冶炼。
        4．炉料结构优化
        合理的炉料结构能获得高产、低耗、长寿的冶炼效果。高炉配加酸性氧化球团矿是较为合理的炉料结构，国内许多钢铁企业的炉料均配加了一定量的球团矿。攀钢高炉长期使用的炉料结构为“高碱度烧结矿+生矿”。随着对高炉炉料结构认识地不断深化，采用“高碱度烧结矿+酸性球团矿”的炉料结构对强化高炉冶炼、提高炼铁生产水平起到了显著的作用。

        攀钢从2000年开始进行高炉配加球团矿试验研究，随着工业试验的成功，2003年开始在全厂高炉上进行推广应用，球团矿比例不断增加。随着球团矿比例的增加，烧结矿的碱度相应提高，烧结矿的质量也随之提高。虽然烧结矿的碱度增加后会导致烧结矿TFe的降低，但由于球团矿的TFe明显高于烧结矿，在球团矿配比增加后，高炉的综合入炉品位提高，炉料结构得到优化，对强化高炉冶炼起到了明显的作用。
        5．进一步提高鼓风动能，活跃炉缸
        由于钒钛烧结矿铁分低，渣量大，炉渣中TiO2还原后使炉渣与焦炭的润湿性改善，因此在滴落带和高炉中心料柱的空隙易被还原的炉渣堵塞，高炉中心难以吹透，表现为风压高，高炉不接受风量。通过多年的高炉冶炼实践，为了提高冶炼强度，在改善入炉原料的同时，钒钛矿高炉冶炼应保证有较高的鼓风动能，才能改善炉缸的工作状况。
        1994年以前，攀钢高炉的鼓风动能比较低，均在60kJ/s以下，从1994年开始进行了提高鼓风动能试验，取得初步成效后，1995年以后高炉的鼓风动能快速增加，2003年以后高炉鼓风动能提高到180kJ/s左右，鼓风动能的增加，对活跃炉缸中心，强化钒钛矿的冶炼起到了重要作用。
        6．加强高炉的上部调剂
        攀钢有5座高炉，2座钟式高炉，3座无料钟炉顶高炉，钟式高炉主要采用加重边缘的装料制度，变化较小，而无料钟炉顶高炉装料制度的变化是比较大的。为了发挥无料钟炉顶装料设备的布料优势，提高钒钛磁铁矿的冶炼水平，1990～1993年采用的是单环布料，1994年实现了双环布料，1995年以后高炉实现了多环布料。采用多环布料后，能很好地将炉料的落点控制在靠近边缘且占较大面积的中间环带区内，形成不同的落点环带，使细粒炉料分布均匀化，减少炉料的粒度偏析，建立合理的料面平台，对控制煤气流的分布，延长高炉的寿命起到了积极的作用。
        为了进一步优化布料制度，从1998年后高炉布料又实现了中心加焦，矿、焦角度进一步增大，中心气流明显增强，进一步抑制了边缘煤气流，批重也有所增加，显著减少了煤气流对炉墙的冲刷。在操作中根据原燃料条件、风温、喷煤量的变化，及时调整进风面积，选择合适的送风参数，保证开放中心，吹活炉缸，适当抑制边缘气流。在下部稳定的基础上加强上部装料制度的调剂，进一步提高了煤气利用率，从而实现了强化高炉冶炼的目的。
        7．高炉主要技术指标变化
        攀钢高炉原料主要使用钒钛磁铁矿，由于铁精矿TFe品位只有52%～54%，导致入炉品位长期较低。1993年以前，入炉品位仅46%左右，以后随着烧结原料结构的调整，逐渐提高到49%左右，从2003年开始球团矿使用比例提高后，入炉品位才达到50%～51%。虽然入炉品位较低，但在采取以上技术措施后，高炉的冶炼得到进一步强化，主要技术经济指标大幅度提高，焦比降低，利用系数显著提高。攀钢高炉年利用系数及综合焦比见图5。
        由图5可见，在1993年以前，高炉利用系数最高只有1.6t/（m3.d），综合焦比630kg/tFe左右，1994年开始，随着高炉各种强化措施的应用以及精料水平的不断提高，主要技术经济指标达到了明显的改善和提高，高炉的利用系数逐年提高，焦比逐年降低。利用系数从90年代初的1.5t/（m3.d）左右提高到现在的2.3t/（m3.d）左右，单炉的年最高利用系数达到了2.4t/（m3.d）以上，综合焦比降低到570kg/tFe左右。
        结论
        （1）不断优化烧结的原料结构，提高烧结矿品位和质量，降低入炉粉末，提高精料水平是改善高炉料柱透气性、强化钒钛磁铁矿高炉冶炼的重要基础；
        （2）随着原燃料条件的改善和炉料结构的优化，高炉操作上应维持较高的鼓风动能，加强上部装料制度的调剂，以保证煤气流的合理分布，从而实现高炉的强化冶炼；
        （3）钒钛矿高炉冶炼采用高风温、富氧、喷煤等强化技术措施，可有效改善高炉的炉缸工作状况，对强化高炉的冶炼起到了重要的作用。
摘自《全球铁合金网》——钒分站——技术设备频道——技术设备——攀钢高炉钒钛磁铁矿冶炼的技术进步