CN102206718B - 一种钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料及高炉冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料以及使用该炉料进行钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法，其中，该炉料由钒钛烧结矿和钒钛球团矿组成，所述钒钛烧结矿为由含有钒钛铁精矿和普通铁精矿的混合物烧结得到的烧结矿，所述钒钛球团矿为由钒钛铁精矿焙烧得到的球团矿或由含有钒钛铁精矿和普通铁精矿的混合物焙烧得到的球团矿，所述普通铁精矿为不含钒元素和钛元素的铁精矿。本发明通过在高炉冶炼过程中取消普通块矿，只使用由钒钛烧结矿和钒钛球团矿构成的高炉冶炼炉料，来提高冶炼过程的熟料率，使得熔滴区间和料柱最高压差降低，高炉冶炼过程中的软熔带位置比较低，料柱透气性较好，从而强化了高炉冶炼，提高了高炉炉料冶炼性能。
Description
技术领域
本发明属于炼铁技术领域，涉及一种钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料及采用该炉料的高炉冶炼方法。
背景技术
近年来，攀钢高炉钒钛磁铁矿冶炼的主要方法为将钒钛铁精矿和普通粉矿进行烧结生产出烧结矿，用钒钛铁精矿和普通铁精矿造球生产出氧化球团矿，再把烧结矿、球团矿及少量块矿按一定的比例，与焦炭一起加入到高炉内，下部鼓风燃烧焦炭产生还原气体，还原气体上升与炉料的下降使矿石进行还原，然后溶化滴落到炉缸完成炼铁冶炼过程，实现渣、铁的分离。攀钢高钛型钒钛磁铁矿冶炼，其炉渣TiO2含量高达22～25％，在冶炼过程中需要配加8～10％的普通块矿，由于块矿的还原性差，可以增加炉缸的氧势，加之块矿的品位低，SiO2含量高后，还会增加渣量以降低炉渣TiO2，这些作用对抑制炉渣TiO2还原，改善炉渣性能均起到了积极的作用。但随着高钛型钒钛矿冶炼技术的发展，精料水平的提高、炉料结构的优化以及采取了相应的强化冶炼措施后，炉渣中TiO2过还原的低价钛明显减少，炉渣性能较好。
在CN101260444A中公开了一种高炉炼铁方法，该方法中，采用35-50％的钒钛磁铁精矿、30-45％的普通铁矿、20％的燃料及溶剂制备烧结矿，采用钒钛磁铁精矿单独制成球团矿，然后，以60-65％的上述烧结矿、25-35％的上述钒钛磁铁矿球团和5-10％的块矿进行高炉冶炼，其中，块矿含2％左右的铁锰矿。虽然，该方法可提高钒钛磁铁矿的使用比例，降低了高炉炼铁的生产成本，提高了铁水含钒量，但是，高炉冶炼性能仍然较低。
发明内容
为了解决现有技术中高炉炉料冶炼性能较低，高炉炼铁成本较高的问题，本发明的目的在于提供一种能够进一步提高高炉炉料冶炼性能、降低高炉炼铁成本的新的高炉冶炼炉料及高炉冶炼方法。
本发明提供了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料，其中，该炉料由钒钛烧结矿和钒钛球团矿组成，所述钒钛烧结矿为由含有钒钛铁精矿和普通铁精矿的混合物烧结得到的烧结矿，所述钒钛球团矿为由钒钛铁精矿焙烧得到的球团矿或由含有钒钛铁精矿和普通铁精矿的混合物焙烧得到的球团矿，所述普通铁精矿为不含钒元素和钛元素的铁精矿。
本发明还提供了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法，该方法包括将高炉冶炼炉料进行高炉冶炼，其中，所述高炉冶炼炉料为本发明所提供的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料。
本发明的发明人经过反复深入研究，结果发现通过在高炉冶炼过程中取消普通块矿，只使用由钒钛烧结矿和钒钛球团矿构成的高炉冶炼炉料，来提高冶炼过程的熟料率，即采用全熟料操作，能够强化钒钛矿高炉的冶炼，提高高炉炉料冶炼性能。与使用传统的由钒钛烧结矿、钒钛球团矿和块矿构成的高炉冶炼炉料相比，通过使用由钒钛烧结矿和钒钛球团矿构成的高炉冶炼炉料，能够使熔滴区间和料柱最高压差降低，高炉冶炼过程中的软熔带位置比较低，料柱透气性较好，即能够强化高炉冶炼，提高高炉炉料冶炼性能，降低高炉冶炼过程中工业成本。
具体实施方式
本发明提供的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料，由钒钛烧结矿和钒钛球团矿组成，所述钒钛烧结矿为由含有钒钛铁精矿和普通铁精矿的混合物烧结得到的烧结矿，所述钒钛球团矿为由钒钛铁精矿焙烧得到的球团矿或由含有钒钛铁精矿和普通铁精矿的混合物焙烧得到的球团矿，所述普通铁精矿为不含钒元素和钛元素的铁精矿。
尽管只要使用由钒钛烧结矿和钒钛球团矿组成的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料即可实现本发明的目的，但优选情况下，以所述炉料的总量为基准，所述钒钛铁精矿的含量可以为55-80％，优选为60-75重量％。所述钒钛烧结矿的含量可以为65-75重量％，优选为70-75重量％，进一步优选为72重量％，所述钒钛球团矿的含量可以为25-35重量％，优选为25-30重量％，进一步优选为28重量％。钒钛烧结矿和钒钛球团矿的配比在上述范围内时，能够降低高炉炼铁成本。
根据本发明提供的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料，所使用的钒钛烧结矿可以为本领域常用的烧结矿，在优选的情况下，以所述钒钛烧结矿的总量为基准，所述钒钛烧结矿中的钒钛铁精矿的含量可以为45-60重量％，普通铁精矿的含量可以为20-35重量％。所述钒钛烧结矿的碱度可以为2.0-2.5。使用该优选的钒钛烧结矿，能够有效控制高炉炉渣碱度。
所述钒钛烧结矿的制备方法可以按照本领域常规的制备方法进行，例如，按照本发明所述的比例将钒钛铁精矿和普通铁精矿与燃料(炭、焦粉)和熔剂(生石化和/或石灰石)混合，烧结。其中，钒钛铁精矿和普通铁精矿的用量可以为本领域制备烧结矿中钒钛铁精矿常规的用量，优选情况下，钒钛铁精矿的用量为形成钒钛烧结矿所用原料总重量的50-55％，普通铁精矿的用量为形成钒钛烧结矿所用原料总重量的25-30重量％。现在普遍使用的烧结方法为在带式烧结机上进行烧结，例如，将混合铁精矿和熔剂经布料器加到台车上，进行抽风点火烧结，随台车前进，烧结过程由料层表面不断向下进行。本发明优选采用磁辊布料器，磁辊的运转方向为逆时针方向，而普通矿布料磁辊为顺时针运转方向，采用该磁辊布料可以改善混合料粒度与燃料的合理分布，使整个料层的质量均匀。所述烧结的温度一般可以为1280-1380℃。
根据本发明提供的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料，所使用的钒钛球团矿可以为本领域常用的球团矿，在优选的情况下，以所述钒钛球团矿的总量为基准，所述钒钛球团矿中的钒钛铁精矿的含量可以为90-100重量％，普通铁精矿的含量可以为0-10重量％。
本发明所述钒钛球团矿的抗压强度可以达到2500-3000N/个。高炉一般要求球团矿的抗压强度在2000N/个以上，而本发明所使用的钒钛球团矿的抗压强度可以达到2500N/个以上，且最大可以达到3000N/个，完全可以满足高炉炼铁对球团矿的抗压强度的要求。
根据本发明提供的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料，当所述钒钛球团矿只含有钒钛铁精矿时，该钒钛球团矿的制备方法可以按照本领域常规的方法进行，例如，可以通过将100重量份的钒钛铁精矿与1.5-2.5重量份的粘结剂，如膨润土等，混匀、润磨、干燥、氧化焙烧制得，干燥的方法优选为抽风干燥，风速可以为1-1.5米/秒，干燥的初始温度为可以为20-50℃，预热温度可以为400-1000℃，预热后球团的氧化焙烧温度可以为1200-1250℃，焙烧的时间可以为25-35分钟。
当所述钒钛球团矿含有钒钛铁精矿和普通铁精矿时，该钒钛球团矿可以为将普通铁精矿和钒钛铁精矿混合，并配入少量球团粘结剂经造球与焙烧制成的球团矿。该含有钒钛铁精矿和普通铁精矿的钒钛球团矿的制备方法可以参考本领域技术人员公知的制备球团矿的方法来制备，其制备过程在此不再赘述。
本发明提供的钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法中，所使用的炉料由钒钛烧结矿和钒钛球团矿组成，包括钒钛烧结矿制备步骤、钒钛球团矿制备步骤和高炉冶炼步骤：A、钒钛烧结矿制备步骤：以钒钛烧结矿总重为基准，钒钛铁精矿可以为45-60重量％、普通铁精矿可以为20-35重量％、燃料及溶剂可以为20重量％；B、钒钛球团矿制备步骤：以钒钛球团矿总重为基准，钒钛铁精矿可以为90-100重量％、普通铁精矿可以为0-10重量％；C高炉冶炼步骤：以炉料总重为基准，步骤A得到的钒钛烧结矿可以为65-75重量％、优选为72重量％，步骤B得到钒钛球团矿可以为25-35重量％、优选为28重量％；所述普通铁精矿为不含钒元素和钛元素的铁精矿。
实施例
以下结合实施例对本发明进行进一步说明，但本发明并不仅限于下述实施例。
以下实施例和对比例中，取样测定钒钛铁精矿的主要成分为TFe：54.01重量％，FeO：31.32重量％，SiO2含量为3.3重量％，V2O5：0.56重量％，TiO2：12.18重量％；取样测定普通铁精矿的主要成分为TFe：58.01重量％，FeO：15.6重量％；焦粉的碳含量为84.56重量％，挥发分为1.45重量％、灰分为13.61重量％，攀钢冶金辅料公司出品；石灰石中氧化钙含量为88重量％，攀钢冶金辅料公司出品；膨润土的吸蓝量为33.5g/100g；胶质价为99％；膨胀容为12.5ml/g。
高炉综合炉料冶金性能测试方法：
高炉综合炉料冶金性能通过高炉炉料软融滴落试验来测定，高炉炉料软融滴落试验是在模拟高炉冶炼条件下对炉料的软熔滴落性能进行测试，通过对炉料试样在加上一点的荷重，在稳定逐渐升高的条件下，来测量炉料的软化收缩率和滴落温度，同时测量炉料试样对还原气体的阻力变化。
在本发明中，所采用的高炉炉料软融滴落试验的具体过程为：使用TD75-3型铁矿石高温荷重还原软熔滴落试验设备(江阴南闸热工仪表有限公司)在内径为75mm的石墨坩埚内放入底焦(40g)、高炉炉料试样(平均粒径70mm，重量600g)和上焦(40g)，通过压杆在石墨压头上施加荷重压力(20kg)，然后开始升温，在稳定升至900℃以前，炉内通N2保护，当稳定达到900℃时改通流量为15升/min、成分为30体积％CO和70体积％CO2的还原气体，随着温度逐渐升高，炉料试样开始软化、熔融和滴落，并记录下不同温度条件下的软化、熔融和滴落温度以及料柱压差，从而检测出高炉综合炉料的冶金性能。
实施例1
该实施例用于说明采用本发明的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料进行高炉冶炼的方法。
钒钛烧结矿的制备：将52重量份的钒钛铁精矿、28重量份的普通铁精矿、5重量份的焦粉及15重量份的石灰石经磁辊布料器上进行布料并加到台车上，然后1350℃下进行烧结30min，得到钒钛烧结矿，钒钛烧结矿的烧结机速为1.71m/min、垂直烧结速度为21.60mm/min。钒钛烧结矿的转鼓强度(根据GB13242定义的ISO转鼓强度，指取7.5公斤40-10mm烧结矿在ISO转鼓机(SQZG--4型；鹤壁市冶金机械设备有限公司)中转动200转后，＞6.3mm粒级烧结矿占整个烧结矿重量的百分比，是衡量烧结矿强度的重要指标，越高，表示烧结矿的强度越好)为72.51％，平均粒度为22.85mm。
钒钛球团矿的制备：将95重量份的钒钛铁精矿、5重量份的普通铁精矿和2.2重量份的膨润土，装入大型电动混料机(HXDH-15L；上虞市宏兴机械仪器制造有限公司)内进行混匀，混匀后装入大型球磨机(ASM型卧式球磨机；无锡市海波干燥机械设备厂)内润磨，利用圆盘造球机(唐山唐冶减速机制造有限责任公司)造球，在链箅机(焦作市正源机械制造有限公司)上抽风干燥，风速为1.5m/s，干燥初始温度为50℃，预热温度为600℃，在回转窑内焙烧，焙烧温度为1200℃，焙烧30min，即得钒钛球团矿。该球团矿的抗压强度为2600N/个。
高炉冶炼：将72重量份的钒钛烧结矿和28重量份的钒钛球团矿的炉料送入高炉中进行高炉冶炼(计算可知，形成钒钛烧结矿的钒钛铁精矿以及形成钒钛球团矿的钒钛铁精矿的总用量为炉料总量的64重量％)。其中，高炉综合炉料冶金性能如下表1所示。
实施例2
该实施例用于说明采用本发明的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料进行高炉冶炼的方法。
按照实施例1的方法制备烧结矿，不同的是，各物质用量为：钒钛铁精矿60重量份、普通铁精矿20重量份、焦粉7重量份及石灰石13重量份。
按照实施例1的方法制备钒钛球团矿，不同的是，钒钛铁精矿的用量为90重量份，普通铁精矿的用量为10重量份。该球团矿的抗压强度为2700N/个。
高炉冶炼：将65重量份的钒钛烧结矿和35重量份的钒钛球团矿的炉料送入高炉中进行高炉冶炼(计算可知，形成钒钛烧结矿的钒钛铁精矿以及形成钒钛球团矿的钒钛铁精矿的总用量为炉料总量的70.5重量％)。其中，高炉综合炉料冶金性能如下表1所示。
实施例3
该实施例用于说明采用本发明的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料进行高炉冶炼的方法。
按照实施例1的方法制备烧结矿，不同的是，各物质用量为：钒钛铁精矿45重量份、普通铁精矿35重量份、焦粉6重量份及石灰石14重量份。
按照实施例1的方法制备钒钛球团矿，不同的是，不使用普通铁精矿，使钒钛铁精矿的用量为100重量份。球团抗压强度为2500N/个。
高炉冶炼：将75重量份的钒钛烧结矿和25重量份的钒钛球团矿的炉料送入高炉中进行高炉冶炼(计算可知，形成钒钛烧结矿的钒钛铁精矿以及形成钒钛球团矿的钒钛铁精矿的总用量为炉料总量的59重量％)。其中，高炉综合炉料冶金性能如下表1所示。
实施例4
该实施例用于说明采用本发明的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料进行高炉冶炼的方法。
按照实施例1的方法制备烧结矿，不同的是，各物质用量为：钒钛铁精矿55重量份、普通铁精矿25重量份、焦粉5重量份、石灰石12重量份以及氧化镁含量为25重量％的白云石3重量份。
按照实施例1的方法制备钒钛球团矿，不同的是，钒钛铁精矿的用量为98重量份，普通铁精矿的用量为2重量份。该球团矿的抗压强度为2650N/个。
高炉冶炼：将75重量份的钒钛烧结矿和25重量份的钒钛球团矿的炉料送入高炉中进行高炉冶炼(计算可知，形成钒钛烧结矿的钒钛铁精矿以及形成钒钛球团矿的钒钛铁精矿的总用量为炉料总量的63.5重量％)。其中，高炉综合炉料冶金性能如下表1所示。
对比例1
该对比例用于说明采用传统的含有烧结矿、球团矿和块矿的炉料进行高炉冶炼的方法。
按照实施例1的方法制备钒钛烧结矿和钒钛球团矿，不同的是，高炉冶炼时使用的炉料为：72重量份的钒钛烧结矿、23重量份的钒钛球团矿和5重量份的块矿。所述块矿为不含钒元素和钛元素的普通矿石，块矿中TFe为54重量％，粒度为20-50毫米。其中，高炉综合炉料冶金性能如下表1所示。
对比例2
该对比例用于说明采用传统的含有烧结矿、球团矿和块矿的炉料进行高炉冶炼的方法。
按照实施例1的方法制备钒钛烧结矿和钒钛球团矿，不同的是，高炉冶炼时使用的炉料为：67重量份的钒钛烧结矿、28重量份的钒钛球团矿和5重量份的块矿。其中，高炉综合炉料冶金性能如下表1所示。
表1高炉综合炉料冶金性能
| 实施例 | 软化开始温度Ta/℃ | 软化终了温度Ts/℃ | 软化区间ΔTsa/℃ | 压差陡升温度TΔp/℃ | 开始滴落温度Tm/℃ | 熔滴区间Tc/℃ | 料柱最高压差ΔPmax/kPa |
| 实施例1 | 1145 | 1227 | 82 | 1244 | 1477 | 233 | 8.58 |
| 实施例2 | 1140 | 1230 | 90 | 1241 | 1478 | 237 | 8.53 |
| 实施例3 | 1143 | 1230 | 86 | 1242 | 1476 | 235 | 8.55 |
| 实施例4 | 1141 | 1228 | 84 | 1241 | 1479 | 234 | 8.57 |
| 对比例1 | 1113 | 1192 | 79 | 1213 | 1461 | 248 | 10.5 |
| 对比例2 | 1107 | 1178 | 71 | 1208 | 1467 | 259 | 10.2 |
注：Ta：开始软化温度，指位移达到10％料柱高度时的温度，单位℃；Ts：软化终了温度，指位移达到40％料柱高度时的温度，单位℃；ΔTsa＝Ts-Ta：试样软化区间，单位℃；TΔP：压差陡升时的温度，试验中取压差为50mmH2O时的温度，单位℃；Tm：开始滴落温度，单位℃；ΔPmax：料柱最高压差；单位Pa。
由表1可见，采用本发明的取消了普通块矿的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料进行高炉冶炼时，软化开始温度增加，软化终了温度也增加，软化区间有所增加，压差陡升温度和开始滴落温度都有增加，但熔滴区间和料柱最高压差降低，由于熔滴区间和料柱最高压差降低，表现出高炉冶炼过程中的软融带位置比较低，料柱透气性提高，从而有利于强化高炉冶炼，提高高炉炉料的冶炼性能，降低钒钛矿冶炼成本。
Claims (7)
1.一种钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料，其特征在于，该炉料由钒钛烧结矿和钒钛球团矿组成，所述钒钛烧结矿为由含有钒钛铁精矿和普通铁精矿的混合物烧结得到的烧结矿，所述钒钛球团矿为由钒钛铁精矿焙烧得到的球团矿或由含有钒钛铁精矿和普通铁精矿的混合物焙烧得到的球团矿，所述普通铁精矿为不含钒元素和钛元素的铁精矿，所述钒钛铁精矿中TiO2的含量为12.18重量%，以所述炉料的总量为基准，所述钒钛铁精矿的含量为55-75重量%，所述钒钛球团矿的抗压强度为2500-3000N/个。
2.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料，其中，以所述炉料的总量为基准，所述钒钛烧结矿的含量为65-75重量%，所述钒钛球团矿的含量为25-35重量%。
3.根据权利要求2所述的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料，其中，以所述炉料的总量为基准，所述钒钛烧结矿的含量为72重量%，所述钒钛球团矿的含量为28重量%。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料，其中，以所述钒钛烧结矿的总量为基准，所述钒钛烧结矿中的钒钛铁精矿的含量为45-60重量%，普通铁精矿的含量为20-35重量%。
5.根据权利要求4所述的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料，其中，所述钒钛烧结矿的碱度为2.0-2.5。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料，其中，以所述钒钛球团矿的总量为基准，所述钒钛球团矿中的钒钛铁精矿的含量为90-100重量%，普通铁精矿的含量为0-10重量%。
7.一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法，该方法包括将高炉冶炼炉料进行高炉冶炼，其特征在于，所述高炉冶炼炉料为权利要求1-6中任意一项所述的钒钛磁铁矿高炉冶炼炉料。
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| 徐鸿飞.攀钢高炉炉料结构的探讨.《炼铁》.1987,(第1期),第52-55页. * |
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