CN103361453A

CN103361453A - 一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法

Info

Publication number: CN103361453A
Application number: CN2012100860329A
Authority: CN
Inventors: 付卫国; 谢洪恩; 文永才; 曾华峰; 邹世华
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: CN103361453B

Abstract

本发明提供了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，该方法包括：在焦炭的存在下，将钒钛磁铁矿原料加入高炉中进行冶炼，并通过高炉风口向所述高炉内喷吹燃料和鼓入含氧气体，其中，该方法还包括通过高炉风口向所述高炉内喷吹氧化性粉料。采用本发明的所述钒钛磁铁矿高炉冶炼方法能够显著降低渣铁中的铁含量。

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。

背景技术

目前，钒钛磁铁矿高炉冶炼方法通常主要包括：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，同时通过高炉风口喷吹煤粉和鼓入空气，使焦炭和喷吹的煤粉发生燃烧，生成还原气体(主要是CO和H₂)，还原气体在炉内上升的过程中除去钒钛磁铁矿中的氧，还原得到铁，然后溶化滴落到炉缸实现渣、铁分离，从而完成冶炼过程。

然而，钒钛磁铁矿中的钛含量较高，使得炉渣中TiO₂含量较高，而TiO₂过还原会生成高熔点的低价钛(如TiC、TiN和TiCN)。这些低价钛吸附于小铁珠上，使小铁珠的表面张力增加，从而难以聚合长大，致使炉渣中存在大量弥散的小铁珠。而且，炉渣中所述低价钛的含量越高，相应的高熔点矿物也越多，致使炉渣熔化性温度上升，炉渣粘度升高，渣铁分离困难。这些因素导致钒钛磁铁矿高炉冶炼过程中产生的炉渣中含铁量较高，从而造成大量的铁损失，通常铁的损失量高达6-8重量％。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的钒钛磁铁矿高炉冶炼方法中存在的炉渣中铁含量较高，从而造成铁的损失量较高的缺陷，提供一种改进的钒钛磁铁矿高炉冶炼方法。

本发明提供了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，该方法包括：在焦炭的存在下，将钒钛磁铁矿原料加入高炉中进行冶炼，并通过高炉风口向所述高炉内喷吹燃料和鼓入含氧气体，其中，该方法还包括通过高炉风口向所述高炉内喷吹氧化性粉料。

在本发明的所述钒钛磁铁矿高炉冶炼方法中，向高炉内喷吹的氧化性粉料可以将炉渣中的至少部分低价钛(如TiC、TiN和TiCN)氧化为高价钛(即TiO₂)，以减少炉渣中低价钛的含量，从而能够改善炉渣的性能，降低炉渣粘度，使得渣、铁能够更容易分离，因此降低了炉渣中的铁含量，进而降低了铁的损失量。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供的所述钒钛磁铁矿高炉冶炼方法包括：在焦炭的存在下，将钒钛磁铁矿原料加入高炉中进行冶炼，并通过高炉风口向所述高炉内喷吹燃料和鼓入含氧气体，其中，该方法还包括通过高炉风口向所述高炉内喷吹氧化性粉料。

在本发明的所述方法中，通过高炉风口向所述高炉内喷吹的氧化性粉料能够与低价钛(如TiC、TiN和TiCN)发生氧化还原反应，将低价钛氧化成高价钛。因此，只要向所述高炉内喷吹少量的氧化性粉料即可达到改善炉渣性能、降低炉渣中的铁含量的效果，从而实现本发明的目的。优选情况下，为了显著降低炉渣中的铁含量，以大大降低高炉冶炼过程中铁的损失量，相对于100重量份的所述燃料，所述氧化性粉料的用量为1-10重量份，更优选为1.5-8重量份，进一步优选为2-4重量份。

在本发明的所述方法中，所述氧化性粉料的颗粒直径没有严格的要求。然而，为了使所述氧化性粉料能够均匀地分散于所述高炉内，并且使所述氧化性粉料与炉渣中的低价钛充分接触以发生氧化还原反应，所述氧化性粉料的颗粒直径优选为1000微米以下，更优选为1-800微米，进一步优选为10-300微米。

在本发明的所述方法中，所述氧化性粉料的具体组成没有特别的限定，只要在所述冶炼的条件下该氧化性粉料能够将低价钛(如TiC、TiN和TiCN)氧化为高价钛(即TiO₂)即可。优选情况下，所述氧化性粉料为包含三氧化二铁(Fe₂O₃)的粉料，例如可以为赤铁矿粉。更优选地，所述氧化性粉料含有80重量％以上的Fe₂O₃，进一步优选含有90重量％以上的Fe₂O₃。

在一种实施方式中，所述氧化性粉料为转炉除尘灰。在该实施方式中，通过使用转炉除尘灰作为所述氧化性粉料，不仅能够显著降低炉渣中的铁含量，从而能够大大降低高炉冶炼过程中铁的损失量，而且还实现了对转炉除尘灰的回收利用。在本发明中，所述转炉除尘灰没有特别的限定，各种常规的从转炉的除尘系统中收集的除尘灰均可用于本发明中。优选情况下，所述转炉除尘灰含有90-99重量％的Fe₂O₃、0.1-8重量％的CaO和0.1-5重量％的C。更优选地，所述转炉除尘灰含有94-99重量％的Fe₂O₃、0.1-5重量％的CaO和0.1-3重量％的C。

在本发明的所述方法中，所述焦炭和所述燃料的用量均没有特别的要求，可以在常规的钒钛磁铁矿高炉冶炼方法中适当地选择。优选情况下，所述焦炭的用量为350-600kg/吨铁，更优选为400-500kg/吨铁；所述燃料的用量为50-200kg/吨铁，更优选为100-150kg/吨铁。进一步优选地，所述焦炭和所述燃料的总用量为500-650kg/吨铁，更优选为570-590kg/吨铁。单位“kg/吨铁”是指相对于每吨出铁的用量。例如，“所述燃料的用量为100kg/吨铁”是指高炉每出铁1吨，需要向高炉内喷吹100kg所述燃料。

在本发明的所述方法中，通过高炉风口向所述高炉内喷吹的燃料可以为本领域常规使用的各种喷吹燃料，例如可以为天然气、重油、煤粉等。优选情况下，所述燃料为煤粉。所述煤粉的颗粒直径可以为1000微米以下，优选为1-800微米，更优选为10-300微米。所述煤粉的煤种没有特别的要求，例如可以为无烟煤、烟煤和褐煤中的至少一种。

在本发明的所述方法中，通过高炉风口向所述高炉内喷吹的所述燃料和所述氧化性粉料可以各自独立地喷吹到所述高炉内，也可以以二者的混合物的形式喷吹到所述高炉内。当所述燃料为煤粉时，优选使所述煤粉和所述氧化性粉料以混合物的形式喷吹到所述高炉内。

本发明中对于所述钒钛磁铁矿原料没有特别的要求，可以根据高炉冶炼需要对钒钛磁铁矿原料进行适当地选择。优选情况下，所述钒钛磁铁矿原料含有钒钛烧结矿、钒钛球团矿和块矿，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，所述块矿为普通赤铁矿块矿。进一步优选地，所述钒钛磁铁矿原料含有60-80重量％的所述钒钛烧结矿、3-12重量％的所述块矿和5-35重量％的所述钒钛球团矿。在本发明中，所述普通铁精矿是指不含钒和钛元素或者仅含有微量的钒、钛元素的铁精矿；所述普通赤铁矿块矿是指不含钒和钛元素或者仅含有微量的钒、钛元素的赤铁矿块矿。

在本发明的所述方法中，所述钒钛烧结矿可以为本领域常用的烧结矿。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，所述钒钛烧结矿的制备方法可以包括：将钒钛铁精矿和普通铁精矿与燃料(炭、焦粉)和熔剂(生石灰和/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重量％，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(即钒钛铁精矿和普通铁精矿的混合物)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℃。

在本发明的所述方法中，所述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％。所述钒钛球团矿的抗压强度可以为2500-3000N/个。

在本发明的所述方法中，所述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或者100重量份的混合铁精矿(钒钛铁精矿和普通铁精矿的混合物)与1.5-2.5重量份的粘结剂，如膨润土等，混匀、润磨、干燥、氧化焙烧而制得。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。

在本发明的所述方法中，向所述高炉内鼓入含氧气体的方法可以按照常规的方法实施。所述含氧气体可以为本领域常规使用的含氧气体，例如可以为氧气含量为20体积％以上的气体，如空气。优选情况下，所述冶炼过程在富氧状态下进行，富氧量优选为2-5体积％，也即所述含氧气体中的氧气含量优选为23-27体积％。

在本发明的所述方法中，所述冶炼的条件没有严格的要求，可以在常规的高炉冶炼方法中适当地选择。优选情况下，所述冶炼的条件包括：高炉风口温度为1000-1300℃，炉顶压力为80-250kPa。

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的范围并不仅限于以下实施例。

在以下制备例、实施例和对比例中，取样测定钒钛铁精矿的主要成分为总铁(TFe)：54.01重量％，FeO：31.32重量％，SiO₂：3.3重量％，V₂O₅：0.56重量％，TiO₂：12.18重量％；

普通赤铁矿块矿的颗粒尺寸为20-60毫米，主要成分为：Fe₂O₃：70.15重量％，MgO：15.34重量％，FeO：3.21重量％，SiO₂：4.38重量％，Al₂O₃：5.41重量％，CaO：1.51重量％；所述颗粒尺寸是指颗粒上的两个不同点之间的最大直线距离，例如，当颗粒为球形时，则所述颗粒尺寸是指该颗粒的直径；

取样测定普通铁精矿的主要成分为总铁(TFe)：58.01重量％，FeO：15.6重量％；

焦炭和焦粉的碳含量为84.56重量％，挥发分为1.45重量％、灰分为13.61重量％；

生灰石中氧化钙含量为88重量％；

膨润土的吸蓝量为33.5g/100g，胶质价为99％，膨胀容为12.5ml/g；

无烟煤的碳含量为79.28重量％，挥发分为9.35重量％、灰分为11.37重量％，购自攀枝花矿务局；

烟煤的碳含量为69.79重量％，挥发分为17.63重量％、灰分为12.58重量％，购自攀枝花矿务局；

实施例和对比例得到的炉渣中Fe含量的测定方法根据TiCl₃还原重铬酸钾滴定法测得；

实施例和对比例的冶炼过程中的高炉利用系数是指单位容积的高炉每天的产铁量，因此，所述高炉利用系数可以根据高炉的容积以及高炉每天的产铁量计算得到；

实施例和对比例的总燃料比根据以下计算式计算得到：

总燃料比(kg/吨铁)＝煤粉的喷吹量(kg/吨铁)+焦炭的加入量(kg/吨铁)；

实施例和对比例的转炉除尘灰用量根据煤粉的喷吹量按比例换算得到。

制备例1：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、52重量份的焦粉及15重量份的生石灰经磁辊布料器上进行布料并加到台车上，然后在1350℃下在烧结机中进行烧结30min，烧结机速为1.71m/min、垂直烧结速度为21.60mm/min，转鼓强度为72.51％，即得钒钛烧结矿，该钒钛烧结矿的平均粒度为22.85mm。

所述转鼓强度是根据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。

制备例2：钒钛球团矿的制备

将92重量份的钒钛铁精矿、8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。该钒钛球团矿的抗压强度为3310N/个。

实施例1

本实施例用于说明本发明的所述钒钛磁铁矿高炉冶炼方法。

将70重量份的按照上述制备例1制备的钒钛烧结矿、8重量份的普通赤铁矿块矿、22重量份的按照上述制备例2制备的钒钛球团矿和焦炭加到1200m³的高炉中进行冶炼；同时，将无烟煤磨成颗粒直径约为150微米的煤粉，将得到的煤粉与收集的转炉除尘灰(含有94重量％的Fe₂O₃、3重量％的CaO和3重量％的C，颗粒直径约为100-200微米)以重量比为100∶2混合，并将得到的混合粉料通过高炉风口喷吹到高炉内，并向高炉内鼓入富氧气体(氧气含量为25体积％)。

喷吹到高炉内的所述混合粉料的量使得所述煤粉的喷吹量约为120kg/吨铁，且将焦炭的加入量控制约为460kg/吨铁，将高炉风口温度(也即风温)控制为1200℃，将炉顶压力控制为137kPa。

在上述冶炼过程中，高炉利用系数、产生的炉渣中的铁含量、总燃料比和转炉除尘灰的用量的检测或计算结果如下表1所示。

对比例1

按照实施例1的方法实施高炉冶炼，所不同的是，只向高炉内喷吹煤粉，而不向高炉内喷吹转炉除尘灰，而且焦炭的加入量控制约为470kg/吨铁。

在该冶炼过程中，高炉利用系数、产生的炉渣中的铁含量、总燃料比和转炉除尘灰的用量的检测或计算结果如下表1所示。

实施例2

本实施例用于说明本发明的所述钒钛磁铁矿高炉冶炼方法。

按照实施例1的方法实施高炉冶炼，所不同的是，用相同重量的赤铁矿粉(含有70.15重量％的Fe₂O₃、15.34重量％的MgO、3.21重量％的FeO、4.38重量％的SiO₂、5.41重量％的Al₂O₃和1.51重量％的CaO，颗粒直径约为100-200微米)代替实施例1中使用的转炉除尘灰，而且焦炭的加入量控制约为462kg/吨铁。

在该冶炼过程中，高炉利用系数、产生的炉渣中的铁含量、总燃料比和赤铁矿粉的用量的检测或计算结果如下表1所示。

实施例3

本实施例用于说明本发明的所述钒钛磁铁矿高炉冶炼方法。

按照实施例1的方法实施高炉冶炼，所不同的是，在混合制备混合粉料的过程中，将所述煤粉与所述转炉除尘灰(含有94重量％的Fe₂O₃、3重量％的CaO和3重量％的C，颗粒直径约为100-200微米)以重量比为100∶0.5混合。

实施例4

本实施例用于说明本发明的所述钒钛磁铁矿高炉冶炼方法。

将60重量份的按照上述制备例1制备的钒钛烧结矿、5重量份的普通赤铁矿块矿、35重量份的按照上述制备例2制备的钒钛球团矿和焦炭加到1200m³的高炉中进行冶炼；同时，将烟煤磨成颗粒直径约为300微米的煤粉，将得到的煤粉与收集的转炉除尘灰(含有97重量％的Fe₂O₃、2重量％的CaO和1重量％的C，颗粒直径约为200-300微米)以重量比为100∶3混合，并将得到的混合粉料通过高炉风口喷吹到高炉内，并向高炉内鼓入富氧气体(氧气含量为24体积％)。

喷吹到高炉内的所述混合粉料的量使得所述煤粉的喷吹量约为130kg/吨铁，且将焦炭的加入量控制约为449kg/吨铁，将高炉风口温度(也即风温)控制为1300℃，将炉顶压力控制为250kPa。

实施例5

本实施例用于说明本发明的所述钒钛磁铁矿高炉冶炼方法。

将80重量份的按照上述制备例1制备的钒钛烧结矿、12重量份的普通赤铁矿块矿、8重量份的按照上述制备例2制备的钒钛球团矿和焦炭加到1200m³的高炉中进行冶炼；同时，将无烟煤磨成颗粒直径约为100微米的煤粉，将得到的煤粉与收集的转炉除尘灰(含有99重量％的Fe₂O₃、0.6重量％的CaO和0.4重量％的C，颗粒直径约为10-100微米)以重量比为100∶4混合，并将得到的混合粉料通过高炉风口喷吹到高炉内，并向高炉内鼓入富氧气体(氧气含量为26体积％)。

喷吹到高炉内的所述混合粉料的量使得所述煤粉的喷吹量约为140kg/吨铁，且将焦炭的加入量控制约为438kg/吨铁，将高炉风口温度(也即风温)控制为1000℃，将炉顶压力控制为110kPa。

表1

由上述表1的数据可以看出，采用本发明的所述钒钛磁铁矿高炉冶炼方法能够显著降低渣铁中的铁含量，并且可以适当提高高炉利用系数，降低总燃料比。

Claims

1.一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，该方法包括：在焦炭的存在下，将钒钛磁铁矿原料加入高炉中进行冶炼，并通过高炉风口向所述高炉内喷吹燃料和鼓入含氧气体，其特征在于，该方法还包括通过高炉风口向所述高炉内喷吹氧化性粉料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于100重量份的所述燃料，所述氧化性粉料的用量为1-10重量份，优选为2-4重量份。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧化性粉料的颗粒直径为1000微米以下，优选为10-300微米。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述氧化性粉料含有80重量％以上的Fe₂O₃，优选含有90重量％以上的Fe₂O₃。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述氧化性粉料为转炉除尘灰。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述转炉除尘灰含有94-99重量％的Fe₂O₃、0.1-5重量％的CaO和0.1-3重量％的C。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述焦炭的用量为350-600kg/吨铁，优选为400-500kg/吨铁；所述燃料的用量为50-200kg/吨铁，优选为100-150kg/吨铁；所述焦炭和所述燃料的总用量为500-650kg/吨铁，优选为570-580kg/吨铁。

8.根据权利要求1、2和7中任意一项所述的方法，其中，所述燃料为煤粉，所述煤粉的颗粒直径为1000微米以下，优选为10-300微米。

9.根据权利要求1或7所述的方法，其中，所述钒钛磁铁矿原料含有钒钛烧结矿、钒钛球团矿和块矿，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，所述块矿为普通赤铁矿块矿。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述钒钛磁铁矿原料含有60-80重量％的所述钒钛烧结矿、3-12重量％的所述块矿和5-35重量％的所述钒钛球团矿。

11.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述冶炼的条件包括：高炉风口温度为1000-1300℃，炉顶压力为80-250kPa。