CN101775451B

CN101775451B - 一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法

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Publication number: CN101775451B
Application number: CN2010101323825A
Authority: CN
Inventors: 吴光亮; 李一为
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: CN101775451A

Abstract

本发明公开了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，钒钛磁铁矿占高炉入炉含铁炉料的30-60％，炉料中烧结矿占40-65％，球团矿占30-50％，块矿占5-10％；烧结矿、球团矿、高炉炉渣的二元碱度CaO/SiO₂分别控制在1.6-2.5、0.6-1.0，1.05-1.20之间，高炉渣中MgO含量控制在7.5-9.0％，采用加二批矿料和三批焦碳及采取发展中心的装料操作，将氧化锰矿或烧结锰矿粉和萤石参入喷吹煤中，并随煤粉喷吹到高炉内，使炉渣中MnO、渣中CaF₂含量控制在1.0-4.5％、0.50-2.0％之间，高炉富氧率控制在2.0-4.0％。本发明与使用同样炉料质量和炉料结构冶炼的高炉相比，吨铁综合焦比降低20-50Kg/t铁，渣中TFe含量降低50％，吨铁综合成本降30-50元/吨。具有很好的推广应用前景。

Description

一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法

技术领域

本发明涉及一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，尤其涉及一种使用高比例钒钛磁铁矿高炉冶炼生产的生产方法。

背景技术

钒和钛作为微合金元素能提升和改善钢材性能用于钢铁行业，作为催化剂用于化工行业，作为合金元素用于航天工业，因此，钒和钛是现代化工业不可缺少的重要金属元素。而钒钛磁铁铁矿属多种有价金属伴生铁矿，其储量非常巨大，是提取钒钛等有价元素主要原料。

目前，钒钛磁铁矿冶炼主要采用如下工艺，一种是将钒钛磁铁矿经过二元碱度CaO/SiO₂大于2.5烧结成烧结矿，然后将烧结矿、烧结球团、焦炭及溶剂分批加入到高炉中，在高炉中将钒、钛还原到铁水中，将钒、钛及铁和脉石分离，含钒、钛的铁水经过转炉冶炼，将钒和钛氧化形成富钒和钛渣，铁变成半钢用于冶炼不同钢种。该种方法为目前钒钛磁铁矿较为成熟的工业化生产工艺，具有可在现有常规高炉上进行规模化生产，不需要新的设备投资，生产技术较为成熟等优点，但该方法存在如下缺点：1)采用这种方法冶炼，为了改善炉渣脱硫效果，通常采用增加烧结矿中MgO的含量以降低高炉渣熔化性温度，达到改善炉渣的流动性的目的和使用高碱度烧结矿以提高炉渣碱度，达到增加炉渣硫容量的目的，由于入炉烧结矿碱度提高，其溶剂量增加，造成烧结矿铁品位降低，大大增加了吨铁产量高炉炉渣的量，从而增加了吨铁焦炭消耗量；2)炉渣中TiO₂含量较高，且在强还原气氛中，TiO₂会还原出Ti进入炉渣中与C或N生成TiC或TiN高熔点碳氮化物，造成炉渣熔点升高，熔化性温度升高，炉渣变稠，造成炉渣脱硫能力降低，铁水中硫含量偏高，同时铁渣难分离，造成铁损增加。3)高炉利用系数较使用常规铁矿要低20％左右，第二种是将钒钛磁铁矿粉与还原剂如煤、石油焦、石墨等混均，采用隧道窑或回转窑中还原成直接还原铁，然后将直接还原铁加入到高炉和电炉中进行熔分，将钒和钛还原到铁水中，然后将含钒和钛铁水加入到转炉或在电炉中进行氧化，将钒和钛氧化进入渣相，形成富钒和富钛渣而与铁分离。该种方法与传统高炉冶炼相比，可省去焦化和烧结工序，缩短钢铁制造流程，特别是不需使用日益紧张的焦煤资源和减少烧结和焦化污染物与温室气体CO₂的排放，但该方法存在如下缺点1)单位产品设备投资大，运行成本高；2)生产效率不高，单条生产线年产量较低，一般在15万吨以下；3)常规电炉熔分过程中钒、钛、铁选择性还原与氧化动力学条件较转炉变差，生产周期长，能耗偏高，目前能源和原料价格体系下，竞争力不强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，该方法可有效减少吨铁渣量，吨铁综合焦比降低；高炉炉渣熔化性温度降低，流动性好，铁渣分离良好，且得到的生铁质量良好。

本发明的目的是通过下述方式实现的：

一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，将钒钛磁铁矿烧结成烧结矿、烧结球团矿和焦炭及溶剂作为成高炉炉料分批次加入到高炉中，在高炉内将钒钛磁铁矿还原成含钒和钛的铁水；通过热风炉从高炉风口向高炉内鼓风和吹氧，定期排除铁渣和向铁包内出铁；钒钛磁铁矿占高炉入炉含铁原料的30-60％；高炉含铁原料中各成分的重量含量为：烧结矿占40-65％，烧结球团矿占30-50％，高品位块矿占5-10％；高炉含铁原料的TFe含量在47-60％之间，烧结矿二元碱度CaO/SiO₂控制在1.6-2.5之间，烧结矿中MgO含量在1.0-2.0％之间；烧结球团矿二元碱度CaO/SiO₂控制在0.6-1.0之间，烧结矿中MgO含量在3.0-6.0％之间；高炉炉渣二元碱度CaO/SiO₂控制在1.05-1.20之间，在烧结矿和烧结球团矿中加入溶剂白云石矿使得高炉渣中MgO重量含量控制在7.5-9.0％；将氧化锰矿或烧结锰矿粉，以及萤石均匀参入喷吹煤中，并随煤粉喷吹到高炉内，使炉渣中MnO重量含量控制在1.0-4.5％之间，渣中CaF₂重量含量控制在0.50-2.0％之间，采用高炉富氧操作，富氧率控制在2.5-4.0％之间；所述的高品位块矿为铁含量不低于65％的原生块状铁矿。

使用低碱度、低MgO含量和高铁品位的钒钛烧结矿和高MgO含量的酸性球团矿，通过风口向炉缸内喷吹氧化锰矿或烧结锰矿粉，以及萤石粉，并进行富氧操作，抑制渣中TiO₂过渡还原，降低炉渣熔化性温度，改善炉渣流动性，增加炉渣脱硫能力，生产的生铁[Si]+[Ti]在0.25-0.50％之间，[C]在3.80-4.5％之间，[Si]在0.30-0.60之间，[Mn]在0.35-0.65％之间，[S]在0.025-0.07％。

本发明具体的制备过程为：以下百分比除特别说明外，均为重量百分含量。

①采用高炉冶炼，钒钛磁铁矿占高炉含铁原料的30-60％；高炉炉料中烧结矿占40-65％，烧结球团矿占30-50％，高品位块矿占5-10％，高炉入炉含铁原料中TFe含量在47-60％之间，烧结矿二元碱度CaO/SiO₂控制在1.6-2.5之间，烧结球团矿二元碱度CaO/SiO2控制在0.6-1.0之间，高炉炉渣二元碱度CaO/SiO₂控制在1.05-1.20之间；

②烧结矿为非钒钛磁铁矿占70-60％，钒钛磁铁矿占30-40％，配加燃料和石灰石、白云石溶剂，经过混匀通过不同烧结工艺烧结而成的烧结矿，使烧结矿中MgO含量在1.0-2.0％之间，二元碱度在在1.6-2.5之间；

③烧结球团矿为非钒钛磁铁矿占20-30％，钒钛磁铁矿占70-80％，配加燃料和石灰石、白云石溶剂，经过混匀造球烧结球团矿，使烧结矿中MgO含量在3.0-6.0％之间，二元碱度在在0.6-1.0之间；

④高品位块矿为铁含量大于65％的原生块状铁矿；

⑤采用加二批矿料和三批焦碳的装料制度，并采取发展中心的装料操作，将氧化锰矿或烧结锰矿粉，以及萤石均匀参入喷吹煤中，磨成-200目的细粉，并随煤粉喷吹到高炉内，使炉渣中MnO含量控制在1.0-4.5％之间，渣中CaF₂控制在0.50-2.0％之间，

⑥采用高炉富氧操作，富氧率控制在2.5-4.0％之间；富氧：是指高炉鼓风(压缩空气)中参入纯氧使压缩空气中的氧含量提高，压缩空气中增加的氧含量称为富氧率。

⑦风温控制在1000-1300℃之间，炉顶压力控制在80-250KPa，喷煤量控制在100-150Kg/t铁之间；

⑧根据冶炼情况定期进行排渣和出铁操作，炉渣经过水碎进入渣池，铁水流入铁水包，并转运至转炉进行冶炼。

采用上述技术方案生产的铁水与传统工艺相比具有如下优点：

①高炉入炉铁品位提高，减少吨铁渣量，吨铁综合焦比降低20-50Kg/t铁；吨铁综合成本降30-50元/吨。具有很好的推广应用前景。

②高炉炉渣熔化性温度降低，流动性好，铁渣分离良好，渣中TFe含量降低50％；

③生铁质量良好，生铁[Si]+[Ti]在0.25-0.50％之间，[C]在3.80-4.5％之间，[Si]在0.30-0.60之间，[Mn]在0.35-0.65％之间，[S]在0.025-0.07％之间，[P]在0.030-0.12％之间，铁水温度在1350-1500℃之间。

具体实施方式

下面结合实例对本技术发明的具体实施方式作进一步的详细描述。

所述一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法采用烧结矿+球团矿+焦炭+溶剂(溶剂为：白云石、石灰石、萤石、氧化锰矿石和氧化锰烧结矿等)作为高炉炉料分批次加入到高炉中，在高炉内将钒钛磁铁矿还原成含钒和钛的铁水运转至转炉进行冶炼。

将占入炉含铁原料30-60％的钒钛磁铁烧结矿和烧结球团矿加入到高炉中，采用加二批矿料和三批焦碳的装料制度，并采取发展中心的装料操作，将氧化锰矿或烧结锰矿粉和萤石均匀参入喷吹煤中，磨成-200目的细粉，并随煤粉喷吹到高炉内，使炉渣中MnO含量控制在1.0-4.5％之间，渣中CaF₂控制在0.50-2.0％之间；

采用高炉富氧操作，富氧量控制在2.5-4.0％之间；

风温控制在1000-1300℃之间，炉顶压力控制在80-250KPa，喷煤量控制在100-150Kg/t铁之间；

其中，高炉炉料中烧结矿占40-65％，烧结球团矿占30-50％，高品位块矿占5-10％，高炉入炉矿TFe含量在47-60％之间，烧结矿二元碱度CaO/SiO2控制在1.6-2.5之间，烧结球团矿二元碱度CaO/SiO2控制在0.6-1.0之间，高炉炉渣二元碱度CaO/SiO₂控制在1.05-1.20之间；

烧结矿为非钒钛磁铁矿占70-60％，钒钛磁铁矿占30-40％，配加燃料和石灰石、白云石溶剂，经过混匀通过不同烧结工艺烧结而成的烧结矿，使烧结矿中MgO含量在1.5-3.0％之间，二元碱度在在1.6-2.5之间；

烧结球团矿为非钒钛磁铁矿占20-30％，钒钛磁铁矿占70-80％，配加燃料和石灰石、白云石溶剂，经过混匀造球烧结球团矿，使烧结矿中MgO含量在4.0-6.0％之间，碱度在在0.6-1.0之间；

高品位块矿为铁含量大于65％的原生块状铁矿；

根据冶炼情况定期进行排渣和出铁操作，炉渣经过水碎进入渣池，铁水流入铁水包，采用该方法生产的生铁[Si]+[Ti]在0.25-0.50％之间，[C]在3.80-4.5％之间，[Si]在0.30-0.60之间，[Mn]在0.35-0.65％之间，[S]在0.025-0.07％之间，[P]在0.030-0.12％之间，铁水温度在1350-1500℃之间。该铁水转运至转炉进行提钒和钛冶炼及其他钢种冶炼。

实施例

在450m³高炉上采用本发明方法冶炼钒钛磁铁矿，高炉炉料结构为：烧结矿55％，球团矿40％，原生块矿5％，其中烧结矿中钒钛磁铁矿占30％，TFe含量为52.8％，二元碱度CaO/SiO₂为2.2，MgO含量1.5％，球团矿中钒钛磁铁矿占80％，TFe含量为50.2％，二元碱度CaO/SiO₂控制为0.85，MgO含量6.0％，原生块矿TFe含量为65.4％；

将上述炉料结构的烧结矿、烧结球团矿、原生矿、焦炭及溶剂等炉料，采用加二批矿料和三批焦碳的装料制度，并采取发展中心的装料操作，同时，将氧化锰矿或烧结锰矿粉和萤石均匀参入喷吹煤中，磨成-200目的细粉，并随煤粉喷吹到高炉内，炉渣中MnO含量为2.5％之间，渣中CaF₂为1.0％，高炉喷吹煤量为126Kg/t铁；

采用高炉富氧操作，富氧量为3.5％；风温为1093℃，炉顶压力为137KPa；根据冶炼情况定期进行排渣和出铁操作，出铁周期为1小时50分种，炉渣经过水碎进入渣池，铁水流入铁水包，采用该方法生产的生铁[Si]+[Ti]为0.45％，[C]为4.12％之间，[Si]为0.41％，[Mn]为0.39％，[S]为0.057％之间，[P]为0.097％，铁水温度为1420℃。炉渣中TFe含量小于0.7％，二元碱度CaO/SiO₂为1.13，且铁渣分离良好，焦比比同期使用同样炉料结构的高炉降低21.3Kg/t，增加产量4.5％。

Claims

1.一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，将钒钛磁铁矿烧结成烧结矿、烧结球团矿和焦炭及熔剂作为高炉炉料分批次加入到高炉中，在高炉内将钒钛磁铁矿还原成含钒和钛的铁水；通过热风炉从高炉风口向高炉内鼓风和吹氧，定期排除铁渣和向铁包内出铁；其特征在于，钒钛磁铁矿占高炉入炉含铁原料的30-60％；高炉含铁原料中各成分的重量含量为：烧结矿占40-65％，烧结球团矿占30-50％，高品位块矿占5-10％；高炉含铁原料的TFe含量在47-60％之间，烧结矿二元碱度CaO/SiO₂控制在1.6-2.5之间，烧结矿中MgO含量在1.0-2.0％之间；烧结球团矿二元碱度CaO/SiO₂控制在0.6-1.0之间，烧结球团矿中MgO含量在3.0-6.0％之间；高炉炉渣二元碱度CaO/SiO₂控制在1.05-1.20之间，在烧结矿和烧结球团矿中加入溶剂白云石矿使得高炉渣中MgO重量含量控制在7.5-9.0％；将氧化锰矿或烧结锰矿粉，以及萤石均匀参入喷吹煤中，并随煤粉喷吹到高炉内，使炉渣中MnO重量含量控制在1.0-4.5％之间，渣中CaF₂重量含量控制在0.50-2.0％之间，采用高炉富氧操作，富氧率控制在2.5-4.0％之间；所述的高品位块矿为铁含量不低于65％的原生块状铁矿；

烧结矿为非钒钛磁铁矿占80-70％，钒钛磁铁矿占20-30％，配加燃料和石灰石、白云石溶剂，经过混匀烧结成烧结矿；

烧结球团矿为非钒钛磁铁矿占30-40％，钒钛磁铁矿占60-70％，配加燃料和石灰石、白云石溶剂和粘结剂澎润土，经过混匀造球烧结而成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化锰矿或烧结锰矿粉，以及萤石均匀混入高炉喷吹的煤中，磨成-200目的细粉，并随高炉喷吹煤粉一道喷入高炉内。