CN105420431A - 一种含钛炉渣高炉护炉剂和护炉方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铁矿石冶炼技术领域，具体涉及一种含钛炉渣高炉护炉剂和护炉方法。该高炉护炉剂为钒钛铁矿石冶炼高炉产生的含钛炉渣，其中TiO2含量为1～30％。该高炉护炉剂的护炉方法为：将含钛炉渣破碎至粒度为5～25mm，按需求称重后从高炉炉顶加入进行护炉。本发明将含钛炉渣作为高炉护炉剂不仅可以操作简单，而且护炉成本低，还能实现二次资源再利用。

Description

一种含钛炉渣高炉护炉剂和护炉方法
技术领域
本发明属于铁矿石冶炼技术领域，具体涉及一种含钛炉渣高炉护炉剂和护炉方法。
背景技术
普通高炉采用含钛炉料保护炉缸已是公开的技术，其原理是含有TiO2的原料在高炉下部被还原为TiN(熔点2950℃)，TiC(熔点3150℃)，这些高熔点物质沉积并覆盖在炉缸炉底的衬砖表面，从而防止炉渣与铁水侵蚀、冲刷炉缸，减少炉缸烧穿等事故，延长高炉一代寿命。世界上普通矿冶炼采用TiO2护炉技术的高炉据统计可延长寿命1/3～1/2，这对于降低高炉基建投资与冶炼成本具有重大意义。
但采用的含钛炉料护炉与添加方法千差万别，概括起来含钛炉料有钒钛铁精矿、钛精矿、含钛高炉渣。前二种都是工业产品，无疑增加了护炉成本，其添加方法一是将钛铁精矿、钛精矿加入烧结，但必然降低烧结矿质量；二是将含钛铁精矿、钛精矿、含钛高炉渣从风口喷入炉缸，但需要磨矿至200mm70％以上，使用方法复杂，特别是将高炉渣进行细磨，工艺复杂且成本上升。
专利文献CN201210003044.0公开了一种炼铁高炉护炉方法，其权利要求1是将含钛物料从高炉风口喷入炉内。很显然，该方法具有一定的局限性，从风口喷入对原料与炉况要求较高，成本也较高，难以达到推广实用化程度。
我国是钒钛铁矿石资源丰富的国家，目前用于高炉冶炼的按炉渣TiO2高低有三种类型，即高钛渣冶炼，炉渣TiO2含量20～30％，代表企业是攀钢；中钛渣冶炼，炉渣TiO2含量10～20％，代表企业是承钢；低钛渣冶炼，炉渣TiO2含量1～10％，代表企业是马钢。这些企业每年产生的含钛高炉渣总量在1000万吨以上，除少量用于建材行业，大量炉渣废弃填埋，占地大还可能产生二次污染，限于技术条件与成本因素，综合利用提取炉渣有用元素几乎没有。基于环保要求与废弃物重复利用为出发点，同时能够降低护炉成本达到实用化程度，而世界上采用普通矿冶炼的高炉占99％以上，对TiO2护炉的需求量很大，用含钛炉渣替代含钛铁精矿、钛精矿等工业产品具有广阔的前景，更为重要的是实现废弃物的二次利用，变废为宝，降低冶炼成本。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种含钛炉渣高炉护炉剂。该含钛炉渣高炉护炉剂为钒钛铁矿石冶炼高炉产生的含钛炉渣，其中TiO2含量为1～30％。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述含钛炉渣高炉护炉剂的护炉方法。该方法为：将含钛炉渣破碎至粒度为5～25mm，按需求称重后从高炉炉顶加入进行护炉。
优选的，上述含钛炉渣高炉护炉剂的护炉方法中，所述的按需为每吨生铁需TiO2添加量为0.1～20kg。
优选的，上述含钛炉渣高炉护炉剂的护炉方法中，当含钛炉渣中TiO2含量为20～30％，每吨铁需加入0.4～80kg含钛炉渣。
优选的，上述含钛炉渣高炉护炉剂的护炉方法中，当含钛炉渣中TiO2含量为10～20％，每吨铁需加入0.7～133kg含钛炉渣。
优选的，上述含钛炉渣高炉护炉剂的护炉方法中，当含钛炉渣中TiO2含量为1～10％，每吨铁需加入1.8～364kg含钛炉渣。
本发明以含钛炉渣作为护炉剂，该护炉剂既不用从烧结加入、也不用从风口加入，而可以直接从炉顶加入，工艺简便，可操作性与可靠性强，配料与装料灵活可变，对炉况稳定性没有影响；而现有的以钛铁精矿、钛精矿为护炉剂时也可以从风口加入，但是工艺复杂，增加成本，喷吹系统需要设置烘干、磨粉、输粉、喷吹等环节与设备，还需输送介质如高压空气，且对高炉炉况要求较高，喷吹后本身对炉况的稳定性影响也较大。所以，本发明含钛炉渣作为护炉剂，具有操作简单、成本更低的优点。
具体实施方式
含钛炉渣作为高炉护炉剂的护炉方法，包括以下步骤：
a、含钛炉渣的准备：钒钛磁铁矿冶炼高炉产生的含钛炉渣一般用渣灌盛装用火车倾倒于自然界填埋，与泥土混合后含有很多杂质，会降低炉渣的TiO2有用成分，为此必须将废弃的炉渣妥善堆放，不能混有泥土与其它杂物；
b、破碎：废弃的含钛炉渣粒度可以用米级尺寸计量，不能直接用作护炉剂；为了提高透气性与化学反应速度，必须对炉渣进行破碎，降低其块度，达到粒度组成均匀的原料，在高炉要求粒度条件下，入炉前必须将含钛炉渣破碎至粒度5～25mm；适当增大粒度是为了提高透气性，适当减小粒度是为了利于各种物理化学反应；
c、添加方式：将破碎后的含钛炉渣装入高炉储矿槽，随料车或皮带机运至炉顶，从炉顶通过布料器加入高炉内，进行正常的冶炼反应。
本发明所述的含钛炉渣为钒钛铁矿石冶炼高炉产生的含有TiO2的炉渣，该炉渣的熔点一般为1350～1420℃，在高炉软熔带与滴落带都不会融化，可以改善高炉透气性，只有在高炉下部区域才能融化，因此TiO2还原反应只能在炉缸高温燃烧带进行。
该含钛炉渣护炉的原理为TiO2在高炉下部被还原为TiN、TiC，TiN的熔点为2950℃，TiC的熔点为3150℃，这两种高熔点物质在高炉温度条件下为固态，沉积并覆盖在炉缸的衬砖表面，防止炉渣与铁水侵蚀、冲刷炉缸，从而达到护炉的目的。
当含钛炉渣中TiO2含量为20～30％时称为高钛渣；当含钛炉渣中TiO2含量为10～20％时称为中钛渣；当含钛炉渣中TiO2含量为1～10％时称为低钛渣。
当使用高钛渣代替钛铁精矿时，由于钛铁精矿中TiO2含量一般在8～13.5％，按TiO2质量数计，1％的高钛渣可以替代钛铁精矿2.5％左右；使用钛铁精矿做护炉剂，不仅用量大，而且价格高，用作护炉剂显然成本太高。
当使用高钛渣代替钛精矿时，由于钛精矿TiO2含量一般在40～50％，按TiO2质量数计，1％的高钛渣可以替代钛精矿0.5％左右；虽然使用高钛渣的添加量会略高于钛精矿，但是钛精矿价格昂贵，用作护炉剂显然成本太高。
进一步的，由于铁矿石与其它矿物为共生关系，钒钛铁矿石含S量高，采用钛铁精矿S含量可达到0.7～1.0％，则带入高炉的S负荷增加，对普通矿冶炼高炉脱硫存在很大问题，而钒钛矿冶炼高炉生铁含S很高，基本上采用了炉外脱S(炼钢脱S)，因此钒钛高炉渣的S含量很低，一般低于0.4％，可以减轻普通矿高炉脱S负担。
所以，含钛炉渣为冶金废弃物，用于高炉护炉，成本远低于现有的钛铁精矿、钛精矿，只有现有护炉成本的1/4～1/2，甚至更低；并且，护炉效果更好。
实施例1
1)准备洁净的含钛炉渣：用于高炉护炉剂的含钛炉渣要妥善运管，堆放，不能混有泥土与其它杂物；
2)破碎：将洁净的含钛炉渣采用破碎机破碎至粒度为5～25mm的块状物；
举例说明，可以采用开路破碎流程：高炉渣准备→粗破→细破→护炉剂产品(5～25mm)；
采用开路流程破碎的护炉剂产品可以在高炉沟下需设置过筛环节，筛出<5mm部分，弃之不用或用作它途。根据炉况，也可以不设置过筛环节。
也可以采用破碎-筛分流程：高炉渣准备→粗破→细破→筛分→(<5mm)细粉炉渣废弃(或作其它用途)→(>5mm)块状炉渣作为护炉剂产品输出。采用破碎-筛分流程得到的产品在高炉沟下可以不再设置筛分流程，也可以设置，不仅限于此。
采用的破碎机、筛子种类繁多，举例说明，可以采用颚式破碎机，反击式破碎机，辊式破碎机，等等。筛子可采用直线振动筛，固定筛，椭圆等厚筛，棒条振动筛，等等，根据实际需要而设置。
3)添加方法：破碎完成产生的含钛炉渣成品装入高炉储矿槽，然后再进行配料称重，随料车或皮带机运至炉顶，从炉顶通过布料器加入高炉内，进行正常的冶炼反应；
采用该方法还可以连续与间断使用，可以根据高炉对TiO2护炉的需求量，灵活控制配比，配料操作、装料操作灵活方便。
普通矿冶炼高炉护炉对TiO2的添加量根据各高炉的炉缸状况而定，炉缸侵蚀严重，寿命短则TiO2需求量多，反之则少，一般由试验与生产实践探索出最适合的TiO2需求量，目前普通矿冶炼高炉TiO2一般控制在2～10kg/t，特殊情况下可能用得更多或更少，不能固定。
4)含钛炉渣添加量：
在保证每吨生铁TiO2负荷0.1～20kg的条件下，将不同TiO2含量的含钛炉渣折算成高炉需要的TiO2量，则是需要添加的含钛炉渣量。
例如：含钛炉渣中TiO2为20～30％时，取中值为25％，折算为高炉需要TiO2的添加量，则含钛炉渣的添加量为：0.1/0.25％～20.0/25％＝0.4～80kg。中钛渣、低钛渣的折算方法类似。
所以根据上面的公式计算得出结果为：当TiO2含量为20～30％时，每吨生铁含钛炉渣用量为0.4～80kg；当TiO2含量为10～20％时，每吨生铁含钛炉渣用量为0.7～133kg；当TiO2含量为1～10％时，每吨生铁含钛炉渣用量为1.8～364kg。
很明显，含钛炉渣TiO2含量越低，则含钛炉渣用量越大，因此优先选用高钛渣，其次为中钛渣，再次为低钛渣，不仅限于此，要根据资源状况而定。
本发明适用于除钒钛铁矿石冶炼高炉以外的各种铁矿石冶炼的高炉护炉，在不脱离本发明实质性内容的前提下，可以有多种表述形式与具体实施方式。

Claims (6)

1.一种含钛炉渣高炉护炉剂，其特征在于：该护炉剂为钒钛铁矿石冶炼高炉产生的含钛炉渣，其中TiO2含量为1～30％。
2.权利要求1所述的含钛炉渣高炉护炉剂的护炉方法，其特征在于：将含钛炉渣破碎至粒度为5～25mm，按需求称重后从高炉炉顶加入进行护炉。
3.根据权利要求2所述的含钛炉渣高炉护炉剂的护炉方法，其特征在于：所述的按需为每吨生铁需TiO2添加量为0.1～20kg。
4.根据权利要求3所述的含钛炉渣高炉护炉剂的护炉方法，其特征在于：当含钛炉渣中TiO2含量为20～30％，每吨铁需加入0.4～80kg含钛炉渣。
5.根据权利要求3所述的含钛炉渣高炉护炉剂的护炉方法，其特征在于：当含钛炉渣中TiO2含量为10～20％，每吨铁需加入0.7～133kg含钛炉渣。
6.根据权利要求3所述的含钛炉渣高炉护炉剂的护炉方法，其特征在于：当含钛炉渣中TiO2含量为1～10％，每吨铁需加入1.8～364kg含钛炉渣。
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