CN104894313B

CN104894313B - 一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法

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Publication number: CN104894313B
Application number: CN201510312864.1A
Authority: CN
Inventors: 谢洪恩; 付卫国; 饶家庭; 蒋胜; 曾华锋; 张海军
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2015-06-09
Publication date: 2017-12-15
Anticipated expiration: 2035-06-09
Also published as: CN104894313A

Abstract

本发明涉及高炉炼铁领域，公开了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法，该方法包括：在钒钛磁铁矿原料高炉冶炼的过程中，控制铁水中[Ti]的含量为0.05％‑0.40％。本发明的方法可以抑制渣中TiO₂的过还原，降低渣中TiC、TiN及其固溶体Ti(C,N)的生成量，改善炉渣性能，可以提高渣中TiO₂含量从而提高钒钛矿使用比例，降低高炉原料成本；另一方面，渣中TiC、TiN及其固溶体Ti(C,N)的生成量降低，还可以起到降低炉渣带铁的能力，从而起到降低金属铁损的作用，达到降低高炉成本的目的。

Description

一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法

技术领域

本发明涉及炼钢领域，具体地，涉及一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法。

背景技术

印尼及周边地区的海沙钒钛铁精矿储量十分丰富，其中含有较高的TiO₂，当用于高炉冶炼时，炉渣中TiO₂较高。当渣中TiO₂含量超过20％，由于TiO₂极易还原生成低价钛化合物，特别是在高炉冶炼条件下不能熔化的TiC、TiN及其固溶体Ti(C,N)并以极细小的颗粒以弥散状态分布于炉渣中。随着还原程度逐渐提高，渣中TiC、TiN及其固溶体Ti(C,N)含量不断增加，炉渣粘度逐渐升高，当渣中TiO₂被还原至一定程度时，炉渣粘度将会急剧升高，甚至不能顺畅流动，造成含钛高炉渣粘度升高。而且，当渣中TiO₂过量还原，含钛高炉渣的粘度显著升高、流动性变差，这会造成高炉渣铁不分、不能顺利出渣出铁、炉况恶化，严重时导致炉况失常。这些因素也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％。

为防止高钛型高炉渣变稠，必须抑制渣中TiO₂过还原，减少渣中TiC、TiN及其固溶体Ti(C,N)的生成。

发明内容

本发明的目的在于抑制钒钛磁铁矿，尤其是将以海沙钒钛铁精矿为主要组成制成的高钛型钒钛磁铁矿进行高炉冶炼时炉渣中TiC、TiN及其固溶体Ti(C,N)的生成，从而提供一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法。

本发明提供了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，该方法包括：在钒钛磁铁矿原料高炉冶炼的过程中，控制铁水中[Ti]的含量为0.05％-0.40％。

本发明的方法可以抑制渣中TiO₂的过还原，降低渣中TiC、TiN及其固溶体Ti(C,N)的生成量，改善炉渣性能，可以提高渣中TiO₂含量从而提高钒钛矿使用比例，降低高炉原料成本；另一方面，渣中TiC、TiN及其固溶体Ti(C,N)的生成量降低，还可以起到降低炉渣带铁的能力，从而起到降低金属铁损的作用，达到降低高炉成本的目的。

本发明的其它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。

在本发明中，采用本领域熟知的“[Ti]”表示熔体中(即，铁水)的钛元素；同理，以下的“[Si]”表示铁水中的硅元素。

根据本发明，在所述高炉冶炼过程中可以存在少量出铁过程，可能致使所述铁水中[Ti]含量低于0.05％或高于0.40％，然而，由于高炉生产过程能够及时调节铁水中的[Ti]含量，因此，本发明的方法能够及时防止炉温水平过低或过高的现象出现，使所述高炉仍然能保持长期稳定生产。

优选地，在钒钛磁铁矿原料高炉冶炼的过程中，控制铁水中[Ti]的含量为0.15％-0.25％。

根据本发明，为了进一步保证高炉的稳定生产，在冶炼过程中，还可以参考铁水中[Si]的含量判断炉温水平。因此，在使所述铁水中[Ti]的含量达到本发明要求的条件下，优选本发明的方法还包括：将所述铁水中[Si]的含量控制为0.05％-0.35％，更优选控制为0.10％-0.18％。

根据本发明的一种具体实施方式，当所述铁水中[Ti]的含量为0.05％-0.40％，相应的铁水中[Si]的含量控制为0.05％-0.35％；当优选所述铁水中[Ti]的含量为0.05％-0.25时，相应的铁水中[Si]的含量控制为0.10％-0.18％。

本发明对所述冶炼的具体过程没有特别限定，可以参照本领域高炉冶炼的常规方法进行。为了更容易控制所述铁水中[Ti]和[Si]的含量，根据本发明的一种优选实施方式，所述冶炼在焦炭存在下进行，且在冶炼过程中通过高炉的风口向所述高炉内喷吹煤粉并鼓入含氧气体。

在本发明的所述方法中，对所述焦炭和所述煤粉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。所述焦炭的用量可以为300-500kg/吨铁，优选为430-470kg/吨铁；所述煤粉的喷吹量可以为50-180kg/吨铁，优选为130-155kg/吨铁。单位“kg/吨铁”是指相对于每吨出铁的用量。例如，“所述煤粉的喷吹量为120kg/吨铁”是指高炉每出铁1吨，需要向高炉内喷吹120kg所述煤粉。

在本发明中，所述煤粉的颗粒直径可以在2000微米以下，优选＜74微米所占比例在50％以上，更优选＜74微米所占比例为80％以上。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，向所述高炉内鼓入富氧气体的方法可以按照常规的方法实施。为了使所述煤粉在高炉中更充分地燃烧，优选地，鼓入富氧气体的条件使得所述高炉的风量为1200-1600Nm³/吨铁，富氧量为17-45Nm³/吨铁。

在本发明的所述方法中，对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：高炉的风温为950-1300℃，炉顶压力为≥30kPa。

本发明的方法适用于任何需要抑制炉渣中TiO₂过还原的钒钛磁铁矿的高炉冶炼。例如所述钒钛铁矿原料可以选自钒钛烧结矿、钒钛球团矿和块矿中的至少一种。

在本发明中，由于印尼及其周边地区的海沙钒钛铁精矿储量十分丰富，优选地，所述钒钛铁矿原料由含有海沙钒钛铁精矿的混合物制成。在此情况下，所述钒钛烧结矿可以为由海沙钒钛铁精矿任选和普通铁精矿和/或普通铁粉矿的混合物烧结得到的烧结矿，所述钒钛球团矿可以为由海沙钒钛铁精矿焙烧得到的球团矿或由海沙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，所述块矿为不含钒元素和钛元素块矿。

进一步优选地，所述钒钛磁铁矿原料选自钒钛烧结矿、钒钛球团矿和块矿；以所述钒钛磁铁矿原料的总重量为基准，所述钒钛烧结矿的含量可以为82-88重量％，所述钒钛球团矿的含量可以为7-14重量％，所述块矿的含量可以为1-5重量％。

所述钒钛烧结矿可以按照本领域常规的制备方法获得，例如，所述钒钛烧结矿的制备方法可以包括：将海沙钒钛铁精矿和任选的普通铁精矿和/或普通铁矿粉与燃料(炭、焦粉)和熔剂(生石灰和/或石灰石)混合，烧结。其中，所述海沙钒钛铁精矿和任选的普通铁精矿和/或普通铁粉矿的用量可以为本领域制备烧结矿中常规的用量，优选情况下，所述混合物含有海沙钒钛铁精矿以及普通铁精矿和/或普通铁粉矿，以海沙钒钛铁精矿以及普通铁精矿和/或普通铁粉矿的总重量为基准，所述海沙钒钛铁精矿的用量为55-90重量％，普通铁精矿和普通铁粉矿的总用量为10-45重量％。通常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(即海沙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1200-1400℃。

在本发明的所述方法中，制备所述钒钛球团矿的原料中，所述海沙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(＞2000)N/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重量份的海沙钒钛铁精矿或者100重量份的混合铁矿粉与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。

本发明的发明人在研究中发现，当高炉炉渣中TiO₂的含量在20重量％以上时，所述铁水中[Ti]含量对炉温水平的反应更为灵敏，所以本发明的方法特别适用于高钛型钒钛磁铁矿原料的冶炼。

为了降低高炉原料成本，根据本发明的一种优选实施方式，所述钒钛铁矿原料为高钛型钒钛磁铁矿原料，在所述高炉冶炼的过程中，当高炉炉渣中TiO₂的含量为20-25重量％，炉渣的碱度为1.0-1.2时，控制铁水中[Ti]的含量为0.05％-0.40％，优选控制为0.15％-0.25％。

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，使用的海沙钒钛铁精矿的主要成分如表1所示：

表1*

成分

TFe

FeO

Fe₂O₃

TiO₂

V₂O₅

CaO

含量

58.22

30.07

49.57

12.64

0.574

0.36

成分

MgO

Al₂O₃

SiO₂

P

S

As

含量

2.32

2.75

0.73

0.028

0.02

＜0.01

*：含量的单位均为“重量％”。

普通铁精矿为澳大利亚铁矿粉，其颗粒尺寸为10-90毫米，主要成分为：TFe60.69％，FeO 0.57％，SiO₂ 4.31％，Al₂O₃ 2.21％，S 0.023％，P 0.1％；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；

块矿为会理铁矿，主要成分为：TFe 46.84％，SiO₂ 20.30％，CaO 1.91％,MgO0.58％，Al₂O₃ 5.46％，颗粒尺寸为10-60毫米。

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；

煤粉是通过将无烟煤磨成颗粒直径约为150微米制得，所述无烟煤中的碳含量为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。

熔渣的粘度的测试方法为：在RTW-10型号的熔体物性综合测定仪上进行测试，测试条件为：钼测头，钼测杆，钼或石墨坩埚，温度1200-1550℃，通氩气(0.5～3.0L/min)保护。

制备例1：钒钛烧结矿的制备

将46重量份的海沙钒钛铁精矿、34重量份的澳大利亚铁矿粉、5.65重量份的焦粉及10重量份的生石灰和4.35重量的石灰石经磁辊布料器上进行布料并加到台车上，然后在1200～1400℃下在烧结机中进行烧结38min，烧结机速为2.1m/min、垂直烧结速度为19mm/min，转鼓强度为72.0％，即得钒钛烧结矿，该钒钛烧结矿的平均粒度为18mm。

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100重量份的海沙钒钛铁精矿和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℃，一段预热温度为600℃，二段预热温900℃，在回转窑内焙烧，焙烧温度为约1180℃，焙烧约30min，即得钒钛球团矿。该钒钛球团矿的抗压强度为≥2000N/个。

实施例1

本实施例用于说明本发明的钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法。

将86.29重量份的按照上述制备例1制备的钒钛烧结矿、1.95重量份的会理块矿、11.76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，控制高炉炉渣中TiO₂的含量处于20-25重量％，碱度为1.0-1.2，将煤粉通过高炉风口喷吹到高炉内，并向高炉内鼓入富氧气体(富氧量为20-34Nm³/吨铁，风量为1415-1561Nm³/吨铁)。

所述煤粉的喷吹量约为150kg/吨铁，且将焦炭的加入量控制约为446kg/吨铁，将高炉风温控制为1200℃，将炉顶压力控制为120kPa。在上述冶炼过程中，铁水中[Ti]的含量为0.07-0.35％，[Si]的含量为0.06-0.29％。经检测，炉渣中TiC和TiN的总含量低于0.5％，熔渣的粘度为0.36Pa·s，完全满足高炉冶炼和获得良好技术指标的要求。

实施例2

本实施例用于说明本发明的钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法。

将86.21重量份的按照上述制备例1制备的钒钛烧结矿、2.44重量份的会理块矿、11.35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，控制高炉炉渣中TiO₂的含量处于22-24重量％，碱度为1.1-1.2；同时，将煤粉通过高炉风口喷吹到高炉内，并向高炉内鼓入富氧气体(富氧量为18-33Nm³/吨铁，风量为1366-1463Nm³/吨铁)。

所述煤粉的喷吹量约为144kg/吨铁，且将焦炭的加入量控制约为455kg/吨铁，将高炉风口温度(也即风温)控制为1205℃，将炉顶压力控制为121kPa。

在上述冶炼过程中，铁水中[Ti]的含量为0.06-0.38％，[Si]的含量为0.06-0.30％。经检测，炉渣中TiC和TiN的总含量低于0.5％，熔渣的粘度为0.4Pa·s，完全满足高炉冶炼和获得良好技术指标的要求。

实施例3

本实施例用于说明本发明的钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法。

将85.86重量份的按照上述制备例1制备的钒钛烧结矿、2.09重量份的会理块矿、12.05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，控制高炉炉渣中TiO₂的含量处于22-24重量％，碱度为1.0-1.2；同时，将煤粉通过高炉风口喷吹到高炉内，并向高炉内鼓入富氧气体(富氧量27-33Nm³/吨铁，风量为1443-1512Nm³/吨铁)。

所述煤粉的喷吹量约为153kg/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1191℃，将炉顶压力控制为130kPa。

在上述冶炼过程中，铁水中[Ti]的含量为0.07-0.33％，[Si]的含量为0.06-0.25％。经检测，炉渣中TiC和TiN的总含量低于0.5％，熔渣的粘度为0.3Pa·s，完全满足高炉冶炼和获得良好技术指标的要求。

对比例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80.76重量份的按照上述制备例1制备的钒钛烧结矿、1.35重量份的会理块矿、17.89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，控制高炉炉渣中TiO₂的含量处于20-25重量％，碱度为1.0-1.2；同时，将煤粉通过高炉风口喷吹到高炉内，并向高炉内鼓入富氧气体(富氧量为8-41Nm³/吨铁，风量为1048-1317Nm³/吨铁)。

所述煤粉的喷吹量约为150kg/吨铁，且将焦炭的加入量控制约为487kg/吨铁，将高炉风口温度(也即风温)控制为1179℃，将炉顶压力控制为126kPa。

在上述冶炼过程中，铁水中[Ti]的含量为0.30-0.51％，[Si]的含量为0.28-0.43％，炉渣中TiC和TiN的总含量为1.82％，熔渣的粘度为0.83Pa·s，不能满足高炉冶炼的要求。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，其特征在于，该方法包括：在钒钛磁铁矿原料高炉冶炼的过程中，控制铁水中[Ti]的含量为0.05％-0.40％；

其中，所述钒钛铁矿原料由含有海沙钒钛铁精矿的混合物制成；

所述冶炼在焦炭存在下进行，且在冶炼过程中通过高炉的风口向所述高炉内喷吹煤粉并鼓入富氧气体；鼓入富氧气体的条件使得所述高炉的风量为1366-1600Nm³/吨铁，富氧量为17-34Nm³/吨铁；

所述钒钛磁铁矿原料包括钒钛烧结矿、钒钛球团矿和块矿；以所述钒钛磁铁矿原料的总重量为基准，所述钒钛烧结矿的含量为82-88重量％，所述钒钛球团矿的含量为7-14重量％，所述块矿的含量为大于等于1重量％小于5重量％。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：将所述铁水中[Si]的含量控制为0.05％-0.35％。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述焦炭的用量为300-500kg/吨铁，所述煤粉的喷吹量为50-180kg/吨铁。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冶炼的条件包括：所述高炉的风温为950-1300℃，炉顶压力为≥30kPa。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钒钛铁矿原料为高钛型钒钛磁铁矿，在所述高炉冶炼的过程中，当高炉炉渣中TiO₂的含量为20-25重量％，炉渣的碱度为1.0-1.2时，控制铁水中[Ti]的含量为0.05％-0.40％。