攀钢高炉钒钛磁铁矿冶炼的技术进步.docx

1、攀钢高炉钒钛磁铁矿冶炼的技术进步攀钢高炉钒钛磁铁矿冶炼的技术进步付卫国， 谢洪恩(攀枝花钢铁研究院，四川 攀枝花617000)摘要：攀钢高炉钒钛矿冶炼投产 30多年以来，冶炼技术经历了不断的发展和完善，随着精料水平及装备水平的提高，高炉冶炼不断强化，逐步形成了独特的钒钛矿高炉强化冶炼技术。技术经济指标大幅度提高，在入炉品位仅 50%的条件下，高炉利用系数达到了 2. 5 t /(m3 d)以上。关键词：钒钛磁铁矿；高炉冶炼；强化技术中图分类号：TF52 文献标识码：A 文章编号：0449 749X(2008)10 0021 04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

2、 Ti2的质量分数达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 800 kg/1(铁)以上。在经过30多年的生产实践后，使高炉冶炼钒钛矿的技术逐步完善，钒钛矿的冶炼技术也达到了一个较高的水平，高炉冶炼不断强化，并实现了长 期的稳定顺行，部分指标已达到并超过了普通矿高炉的冶炼水平，主要技术经济指标大幅度提高。年均利用系数逐渐提高到 2. 4 t /(m3 d)以上，焦比降低到600kg /1(铁)以下1,2。1 装备水平不断提高攀钢高炉投产以来高炉的装备

3、水平不断提高， 70年代至80年代投产第1号、2号、3号高炉主要采用的为钟式炉顶、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。I 1992 IW 19961998 2000 2002 2004 2006 年图1风温的变化Fi 1 Change in blast temperature由图1可见，攀钢高炉的风温是逐渐提高的， 1970 1978年的平均风温只有 921 C, 1979 199

4、0年平均达到950C左右，从1993年开始风温达到了 1000C, 2000年风温达到了 1100 C, 2006年、2007年的平均风温达到了 1150C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。钒钛矿喷煤技术的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 60 kg/1（铁）,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. 6 kg/1（铁），喷煤风口达到12个，富氧率0. 91%。19

5、95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 Ti2的还原，降低了炉渣粘度、改善炉渣流动性，现高炉的喷煤量平均在 120130 kg /1（铁）。1990年以后喷煤比变化见图 2。年2高炉喷煤比的变化Fig. 2 Change Of Cofll injection rate由图2可见，喷煤量从1990年至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 140 kgt（铁）的较好水平，由于使用高风温、大风量，提高富氧率等措施，随着喷煤比的增加，焦比得到了显著降低。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

6、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，攀钢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，平均为 46. 5 %,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

7、的不断提高，对强化高炉冶炼起到了显著的作用。1900 1992 1994 19961998 2000 2002 2004 2006图3烧结矿成分的变化Fi 3 Change Of Sinter ComPQSitiOn3. 2烧结矿碱度攀钢高炉投产以来，攀钢烧结矿的碱度变化是很大的， 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,年在配加普通矿冶炼以后，烧结矿碱度提高到了 I . 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1.4 -I 2 LI I I I _l - 一丄丄上 19 1992 1994 19% 1998 2000 2002 2

8、004 2(MJb年图4烧结矿碱度的变化Fig, 4 ChangC Of Sinter basicity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，烧结矿的碱度在逐渐提高，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人炉粉末对高炉冶炼有很大的影响，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

9、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& 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良好的原料基础。 1990年以来高炉人炉粉末的变化见图 5。1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006年图5入炉粉末的变化Fig. 5 Change Of fine Or

10、e in burden由图5可见，攀钢高炉入炉粉末从 1994年开始逐渐下降，通过优化了烧结原料结构，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降低的趋势，2000年以后高炉的入炉粉末降低到 2%以下，入炉粉末的降低，显著改善高炉的透气性，强化高炉冶炼。4 技术措施4. 1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（90 %93%）+普通块矿（J %10%） ”。随着对高炉炉料结构认识的不断深化， 采用“高碱度烧结矿+酸性球团矿”

11、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 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，炉料结构得到了优化，对强化高炉冶炼起到了明显的作用。4. 2进一步提高鼓风动能活跃炉缸由于钒钛烧结矿铁份低，渣量大，炉渣中Ti2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所堵

12、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，在改善人炉原料的同时，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。攀钢高炉的的鼓风动能变化见图 6。400350300250150too50O高炉鼓风动能的变化1900 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006年Fig* 6 Change in blat energy从图7可见，1994年以前，高炉的鼓风动能比较低，均在 60 kJ/S以下，从1994年起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， 20

13、00年高炉鼓风动能达到 300 kJ/S左右，以后继续缓慢提高，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的作用。4. 3 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

14、，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。4. 4 高炉主要技术经济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%,导致人炉品位长期较低

15、。 1993年以前，人炉品位仅 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，人炉品位才达到 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，禾U用系数显著提高。攀钢高炉年利用系数及综合焦比见图1900 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 20067高炉技术经济指标的变化年Fig. 7 Change Of blast furnace OPeratiOn indexes由图8可见，在1993年以前，高炉利用系数最高只有 1. 6 t

16、/(m3 d),综合焦比630 kg/1(铁)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 1990年代初的1. 5t /(m3 d)左右提高到现在的 2. 3 t / (m3 d)左右，单炉的年最高利用系数达到了 2. 4 t /(m3 d)以上，综合焦比降低到 570 kg/1(铁)左右。虽然原燃料质量改善及人炉品位提高，会适当增加一些原料成本，但由于高炉产量大幅度增加，焦比、原料单耗及折旧等进一步降低，攀钢的炼铁生产 成本始终处在国内较低的水平。5 结论(1)不断优化烧结的

17、原料结构，提高烧结矿品位和质量，降低人炉粉末，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。参琴文献:CIl张 崇鞍钢高炉强化冶炼实践Jl鞍钢技术，2002,(Ci) : Ia (ZHANG ChQngt Smelting PrOCeSS intensification OiAngang Na 10 BFJ Angang TCChniqUe2002 (6): L)2马家源帆钛矿高炉冶炼的强化Jl钢铁，2000,35(1)出(MA Jia-yuan. IntenSified Stnelting Of V-Ti Magnetite OfBIaSt FUmaCe J, IrOn and Steel 2000,35(1) ：4)