CN105838872B - 一种烧结矿及其高炉冶炼方法 - Google Patents

一种烧结矿及其高炉冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种烧结矿及其高炉冶炼方法，属于高炉炼铁技术领域，所述烧结矿的组成成分及重量百分含量为，TFe：53～55％，CaO：10.5～12.5％，SiO2：5.5～7.5％，MgO：1.5～2.5％，Al2O3：2.5～3.5％，ZnO≤0.1％，Cr：0.125～0.145％，P≤0.1％，Mn：0.45～1.0％，本发明的烧结矿根据炼钢对铁水Cr、Mn含量的要求而增加了Cr、Mn的含量，从而降低了炼钢中需添加的Cr、Mn合金料的数量，降低炼钢生产成本。

Description

一种烧结矿及其高炉冶炼方法
技术领域
本发明涉及高炉炼铁技术领域，尤其是一种烧结矿及其高炉冶炼方法。
背景技术
在炼钢中，铬是贵金属元素，是钢中的有益元素，可以使钢的耐腐蚀能力增加；锰能够增加钢材强度和硬度，可作为炼钢的脱氧剂，还可以起到脱硫的作用。
在炼铁中，为了降低炼铁生产成本，首先从降低原燃料的采购成本入手，通过市场询盘，我们发现了两种性价比较高的中品质铁矿粉：印尼粉和超特粉；印尼粉为印度细颗粒粉矿，但不符合印粗的颗粒度标准，品位从40～63.5％不等，属赤铁矿，高品位冶炼性能优良，低品位硅铝成分较高，具有较高的冶炼价值；超特粉是由澳大利亚第三大铁矿石生产商FMG公司生产的品位56.5％左右的火箭特粉，硅6％左右，铝3％左右，结晶水在8.5％左右，其它冶炼性能同火箭粉。
将印尼粉和超特粉应用于炼铁烧结料中，不仅能够降低炼铁生产成本，同时可以减少炼钢中需添加的Cr、Mn合金料的数量，降低炼钢生产成本；但是，印尼粉含Cr和Al2O3较高，超特粉含Mn和Al2O3较高，这三种元素对高炉冶炼均有不同程度的影响：铬在矿石中常以Cr2O3状态存在，在高炉内的还原率可达80％～95％，在炼铁中Cr的含量增高后，首先由于铬的熔点较高在1857℃，属于难熔的物质，从Fe-Cr-C三元相图中可以知道，铬铁合金的液相线温度较高，因此在同样的出铁温度下，含铬高的铁水流动性不如普通铁水，使铁水和炉渣流动性变差，其次，由于含铬矿物的还原反应会吸收大量的热量，影响冶炼的顺利进行；Mn的含量增高后可以有效降低渣铁熔化温度，改善渣铁流动性，通常作为高炉的常规洗炉剂，可以有效的解决高Cr铁水冶炼的负面作用；Al2O3的含量增高后，会导致高炉炉渣中Al2O3升高，影响炉渣的脱硫能力和炉渣的流动性能。
本发明就是在这种情况下提出来的，根据炼钢对铁水Cr、Mn含量的要求，严格控制印尼粉和超特粉的配加比例，保证铁水Cr、Mn含量稳定，满足炼钢生产要求；优化炼铁高炉的各种操作制度，消除有害元素对高炉生产的影响，通过降低炼铁工序的采购成本实现炼铁、炼钢生产成本的降低。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是:提供一种能够降低高炉炼铁成本和降低炼钢成本的烧结矿。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种烧结矿，所述烧结矿的组成成分及重量百分含量为，TFe：53～55％，CaO：10.5～12.5％，SiO2：5.5～7.5％，MgO：1.5～2.5％，Al2O3：2.5～3.5％，ZnO≤0.1％，Cr：0.125～0.145％，P≤0.1％，Mn：0.45～1.0％。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述烧结矿是将品位在48.5～49.5％的印尼粉以3.7～4.3％的重量百分比和品位在55.7～56.3％的超特粉以15～45％的重量百分比相混合，再混合其他矿粉及烧结辅料烧结而成。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述印尼粉的品位为48.5％，超特粉的品位为55.7％。
一种烧结矿的高炉冶炼方法，所述冶炼方法包括以下工艺步骤，
A、配料：将重量百分比为82～87％的烧结矿和重量百分比为13～18％的球团矿相混合；
B、装料：将步骤A混合的矿料进行炉顶装料，控制高炉料线深度为1.2～1.5m；
C、高炉冶炼：控制高炉冶炼参数为：
喷吹煤粉的煤比控制在135～140kg/t；高炉鼓风富氧率控制在2～3％范围内；高炉鼓风风温控制在1050～1200℃范围内；高炉鼓风风压控制在180～250kPa范围内；高炉鼓风风量控制在950～1500m3/min范围内；高炉炉顶压力控制在100～150kPa范围内；高炉炉渣碱度控制为：二元碱度R在1.25～1.30范围内，三元碱度R3在1.38～1.55范围内；高炉铁水热量控制在1420～1450℃范围内；
D、排放渣铁：将高炉冶炼后生成的渣铁排出时间间隔控制在45～50min一次，每次出渣铁时间控制在40～70min。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤C中，铁水的各组成成分及重量百分含量为：C：4.10～4.60％，Si：0.37～0.42％，S≤0.030％，Mn：0.60～0.90％，Cr：0.12～0.20％。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤D中，将高炉炉渣Al2O3的含量控制在15～17％范围内，MgO含量控制在4～6％范围内。
本发明的烧结矿根据炼钢对铁水Cr、Mn含量的要求而增加了Cr、Mn的含量，从而降低了炼钢中需添加的Cr、Mn合金料的数量，降低炼钢生产成本。
本发明采用成本较低的印尼粉和超特粉配比制作烧结矿，降低炼铁生产成本；通过提高炉温、增加炉顶压力和提高炉渣碱度的方法，解决了高炉铁水中Cr和炉渣中Al2O3提高后使铁水和炉渣流动性变差和影响炉渣的脱硫能力的问题，保证冶炼顺利进行；通过提高高炉富氧率和降低高炉喷吹煤量实现理论燃烧温度的提高，为提高炉缸温度提供了基础，同时随着煤比的降低，以及烟煤混喷，煤粉燃烧率提高，降低了末燃煤粉的数量，一定程度上降低了炉渣的粘度，对提高炉渣流动性起到了积极的作用；通过提高高炉炉顶压力，降低煤气流速，改善煤气利用，降低燃料比，因此降低了燃料带入的SiO2量，可以降低铁水含硅量；提高炉渣碱度，用于抑制高炉生产中硅的还原，同时提高渣铁的物理温度。
具体实施方式
烧结矿的组成成分及重量百分含量为，TFe：53～55％，CaO：10.5～12.5％，SiO2：5.5～7.5％，MgO：1.5～2.5％，Al2O3：2.5～3.5％，ZnO≤0.1％，Cr：0.125～0.145％，P≤0.1％，Mn：0.45～1.0％；其中根据炼钢对铁水Cr、Mn含量的要求而增加了Cr、Mn的含量，从而降低了炼钢中需添加的Cr、Mn合金料的数量，降低炼钢生产成本，提高铁水Mn含量能够改善渣铁流动性，随着渣铁Mn含量的提高，可以有效降低渣铁熔化温度，改善渣铁流动性，在烧结配料中配加一定比例的Mn，可以有效解决了高Cr铁水冶炼的负面作用。
所述烧结矿是将品位在48.5～49.5％的印尼粉以3.7～4.3％的重量百分比和品位在55.7～56.3％的超特粉以15～45％的重量百分比相混合，再混合其他矿粉及烧结辅料烧结而成；印尼粉和超特粉为两种性价比较高的中品质铁矿粉，用以配制烧结矿可以降低炼铁生产成本。
本发明的烧结矿中的其他矿粉包括：伊朗粉、铁矿粉、返矿、白云石、白灰；伊朗粉为伊朗产的褐铁矿，粒度在1～10mm，品位较低一般在53％以下；铁矿粉为品位达到30％以上的普通铁矿粉；返矿为烧结矿筛分后的筛下产物；白云石的分子式为CaCO3、MgCO3。理论成分CaO：30.4％、MgO：21.9％、CO2：47.7％，常含有硅、铝、铁、钛等杂质；白灰需达到二级灰以上的标准，即白灰中有效钙和氧化镁的含量不小于80％。
优选印尼粉的品位为48.5％，超特粉的品位为55.7％，越低品位的印尼粉和超特粉价格越便宜，同时又能满足生产需要。
所述烧结矿的冶炼方法包括以下工艺步骤，
A、配料：将重量百分比为82～87％的烧结矿和重量百分比为13～18％的球团矿相混合，所述球团矿为普通球团矿：指的是用细精矿粉配料通过焙烧制出的碱度小于1.0的酸性球团矿；普通球团矿的主要组成成分及重量百分含量为TFe：59.78～60.82％，CaO：0.30～0.50％，SiO2：8.0～9.50％，MgO：0.50～1.1％，Al2O3：1.20～2.0％；根据炼钢对铁水Cr、Mn含量的要求按一定比例的烧结矿和球团矿混合配制矿料，满足炼钢对铁水的要求。
B、装料：将步骤A混合的矿料进行炉顶装料，控制高炉料线深度为1.2～1.5m。
C、高炉冶炼：控制高炉冶炼参数为：
喷吹煤粉的煤比控制在135～140kg/t；高炉鼓风富氧率控制在2～3％范围内；高炉鼓风风温控制在1050～1200℃范围内；高炉鼓风风压控制在180～250kPa范围内；高炉鼓风风量控制在950～1500m3/min范围内；高炉炉顶压力控制在100～150kPa范围内；高炉炉渣碱度控制为：二元碱度R在1.25～1.30范围内，三元碱度R3在1.38～1.55范围内；高炉铁水热量控制在1420～1450℃范围内。
本发明降低了煤比，保证高炉喷吹煤粉的充分燃烧，提高理论燃烧温度以及冶炼强度，更高的燃烧温度能够保证铁水和炉渣的流动性；降低煤比煤粉燃烧率提高，降低了未燃煤粉的数量，一定程度上降低了炉渣的粘度，对提高炉渣流动性起到了积极的作用，同时能够降低燃料带入的SiO2量，可以降低铁水含硅量。
本发明提高了鼓风富氧率并风温控制在较高的水平，为高炉提供充足的热量来源，提高理论燃烧温度。
本发明提高了高炉炉顶压力，能够降低煤气流速，改善煤气利用，降低燃料比，因此降低了燃料带入的SiO2量，可以降低铁水含硅量，满足炼钢对铁水含Si的要求。
本发明提高了高炉炉渣二元碱度和三元碱度，将碱度由1.18提高至1.25以上，随着炉渣碱度的提高，渣铁的物理热温度提高明显，同时渣铁流动性有了一定的改善；提高高炉炉渣碱度，还能够抑制高炉生产中硅的还原，降低铁水中SiO2的含量，满足炼钢对铁水含Si的要求；较高的炉渣碱度可以消除因炉渣中Al2O3含量升高而脱硫能力下降的影响。
本发明将铁水热量控制在1420～1450℃范围内，确保高炉内物理热充沛，有利于改善高铝渣的流动性，及提高脱硫能力。
D、排放渣铁：将高炉冶炼后生成的渣铁排出时间间隔控制在45～50min一次，每次出渣铁时间控制在40～70min。
本发明的高炉冶炼方法，优选的高炉为300～500m3之间的高炉。
本发明的高炉冶炼方法制得铁水的各组成成分及重量百分含量为：C：4.10～4.60％，Si：0.37～0.42％，S≤0.030％，Mn：0.60～0.90％，Cr：0.12～0.20％；将铁水中的Si的质量百分含量控制在0.37％～0.42％范围内，减小炼钢渣量，防止引起喷溅，增加金属的收得率，降低炼钢渣中SiO2含量，减轻对炉衬的冲蚀，延长吹炼时间，增加炼钢产量。
本发明的高炉冶炼方法将高炉炉渣Al2O3的重量百分含量控制在14～17％范围内，MgO的重量百分含量控制在5～7％范围内，从而降低生铁成本的作用。
本发明的发明人经过反复深入研究，结果发现在高炉冶炼过程中使用所述烧结矿并合理配加球团矿，选择适宜的操作制度，能够保持高炉稳定顺行，降低高炉冶炼过程中工业成本。
实施例1
本实施例高炉冶炼所需的烧结矿是将品位为48.5％的印尼粉按重量百分比4％、品位为55.7％的超特粉按重量百分比25％、混合其他矿粉和烧结辅料烧结制成。
其中其它矿粉为重量百分比为5％的伊朗粉、重量百分比为3％的铁矿粉、重量百分比为35％的返矿、重量百分比为2.5％的白云石、重量百分比为4.5％的白灰。
烧结矿的组成成分及重量百分含量为，TFe：53.95％，CaO：11.7％，SiO2：6.21％，MgO：1.70％，Al2O3：2.81％，ZnO≤0.022％，Cr：0.135％，P≤0.055％，Mn：0.55％。
将重量百分比为85％的烧结矿和重量百分比为15％的球团矿相混合。
采用炉容为300m3的高炉：料线深度1.4m；喷吹煤粉的煤比控制在137kg/t；高炉鼓风富氧率控制在2.5％，高炉鼓风风温控制在1100℃，高炉鼓风风压控制在190kPa，高炉鼓风风量控制在1000m3/min，风口个数为12个，风口面积为0.1088m2；高炉炉顶压力控制在120kPa；高炉炉渣碱度控制二元碱度R为1.27，三元碱度R3为1.45；高炉铁水热量控制为1430℃。
将高炉冶炼后生成的渣铁排出时间间隔控制在47min一次，每次出渣铁时间控制在50min，渣铁和铁水分别一天能排出12～13次。
按照实施实例的相关参数，进行高炉对上述炉料的冶炼，冶炼铁水的各组成成分及重量百分含量为：C：4.33％，Si：0.40％，S≤0.03％，Mn：0.60％，Cr：0.12％；炉渣的各组成成分及重量百分含量为：Al2O3：16.66％，MgO：6.60％，SiO2：31.20％，CaO：40.09％，S：1.15％。
实施例2
本实施例高炉冶炼所需的烧结矿是将品位为49.5％的印尼粉按重量百分比4.3％、品位为56.3％的超特粉按重量百分比30％、其他矿粉和烧结辅料的混合烧结制成。
其中其他矿粉分别为重量百分比为8％的伊朗粉、重量百分比为3％的铁矿粉、重量百分比为33％的返矿、重量百分比为2.1％的白云石、重量百分比为4.2％的白灰。
烧结矿的组成成分及重量百分含量为，TFe：55％，CaO：12.5％，SiO2：7.5％，MgO：2.5％，Al2O3：3.5％，ZnO≤0.1％，Cr：0.145％，P≤0.1％，Mn：0.60％。
将重量百分比为87％的烧结矿和重量百分比为13％的球团矿相混合。
采用炉容为380m3的高炉：料线深度1.5m；喷吹煤粉的煤比控制在140kg/t；高炉鼓风富氧率控制在3％，高炉鼓风风温控制在1100℃，高炉鼓风风压控制在200kPa，高炉鼓风风量控制在1100m3/min，风口个数为14个，风口面积为0.1204m2；高炉炉顶压力控制在150kPa；高炉炉渣碱度控制二元碱度R为1.30，三元碱度R3为1.55；高炉铁水热量控制为1450℃。
将高炉冶炼后生成的渣铁排出时间间隔控制在50min一次，每次出渣铁时间控制在70min，渣铁和铁水分别一天能排出12～13次。
按照实施实例的相关参数，进行高炉对上述炉料的冶炼，冶炼铁水的各组成成分及重量百分含量为：C：4.60％，Si：0.42％，S≤0.03％，Mn：0.65％，Cr：0.18％；炉渣的各组成成分及重量百分含量为：Al2O3：16.0％，MgO：6.50％，SiO2：30.5％，CaO：40.0％，S：1.05％。
实施例3
本实施例高炉冶炼所需的烧结矿是将品位为48.5％的印尼粉按重量百分比3.7％、品位为55.7％的超特粉按重量百分比15％、其他矿粉和烧结辅料的混合烧结制成。
其中其他矿粉为重量百分比为5％的伊朗粉、重量百分比为3％的铁矿粉、重量百分比为35％的返矿、重量百分比为2.5％的白云石、重量百分比为4.5％的白灰。
烧结矿的组成成分及重量百分含量为，TFe：53％，CaO：10.5％，SiO2：5.5％，MgO：1.5％，Al2O3：2.5％，ZnO≤0.05％，Cr：0.125％，P≤0.05％，Mn：0.45％。
将重量百分比为82％的烧结矿和重量百分比为18％的球团矿相混合。
采用炉容为500m3的高炉：料线深度1.2m；喷吹煤粉的煤比控制在135kg/t；高炉鼓风富氧率控制在2.5％，高炉鼓风风温控制在1150℃，高炉鼓风风压控制在245kPa，高炉鼓风风量控制在1450m3/min，风口个数为16个，风口面积为0.1443m2；高炉炉顶压力控制在140kPa；高炉炉渣碱度控制二元碱度R为1.27，三元碱度R3为1.38；高炉铁水热量控制为1420℃。
将高炉冶炼后生成的渣铁排出时间间隔控制在45min一次，每次出渣铁时间控制在40min，渣铁和铁水分别一天能排出12～13次。
按照实施实例的相关参数，进行高炉对上述炉料的冶炼，冶炼铁水的各组成成分及重量百分含量为：C：4.10％，Si：0.37％，S≤0.03％，Mn：0.70％，Cr：0.16％；炉渣的各组成成分及重量百分含量为：Al2O3:16.3％，MgO:6.7％，SiO2:31.5％，CaO:40.1％，S:1.05％。
实施例4
本实施例高炉冶炼所需的烧结矿是将品位为48.5％的印尼粉按重量百分比4％、品位为55.7％的超特粉按重量百分比45％、其他矿粉和烧结辅料的混合烧结制成。
其中其他矿粉为重量百分比为5％的伊朗粉、重量百分比为3％的铁矿粉、重量百分比为35％的返矿、重量百分比为2.5％的白云石、重量百分比为4.5％的白灰。
烧结矿的组成成分及重量百分含量为，TFe：53.95％，CaO：11.7％，SiO2：6.21％，MgO：1.70％，Al2O3：2.81％，ZnO≤0.022％，Cr：0.135％，P≤0.05％，Mn：1.0％。
将重量百分比为84％的烧结矿和重量百分比为16％的球团矿相混合。
采用炉容为300m3的高炉：料线深度1.4m；喷吹煤粉的煤比控制在137kg/t；高炉鼓风富氧率控制在2.5％，高炉鼓风风温控制在1100℃，高炉鼓风风压控制在190kPa，高炉鼓风风量控制在1000m3/min，风口个数为12个，风口面积为0.1088m2；高炉炉顶压力控制在105kPa；高炉炉渣碱度控制二元碱度R为1.29，三元碱度R3为1.49；高炉铁水热量控制为1430℃。
将高炉冶炼后生成的渣铁排出时间间隔控制在47min一次，每次出渣铁时间控制在50min，渣铁和铁水分别一天能排出12～13次。
按照实施实例的相关参数，进行高炉对上述炉料的冶炼，冶炼铁水的各组成成分及重量百分含量为：C：4.33％，Si：0.40％，S≤0.03％，Mn：0.9％，Cr：0.20％；炉渣的各组成成分及重量百分含量为：Al2O3:16.0％，MgO:6.54％，SiO2:31.67％，CaO:40.08％，S:1.15％。

Claims (5)

1.一种烧结矿的配料方法，其特征在于：所述烧结矿是将品位在48.5～49.5%的印尼粉以3.7～4.3%的重量百分比和品位在55.7～56.3%的超特粉以15～45%的重量百分比相混合，再混合其他矿粉及烧结辅料烧结而成；其他矿粉包括伊朗粉、铁矿粉、返矿、白云石、白灰；
所述烧结矿的组成成分及重量百分含量为，TFe：53～55%，CaO：10.5～12.5%，SiO2：5.5～7.5%，MgO：1.5～2.5%，Al2O3：2.5～3.5%，ZnO≤0.1%，Cr：0.125～0.145%，P≤0.1%，Mn：0.45～1.0%。
2.根据权利要求1所述的一种烧结矿的配料方法，其特征在于：所述印尼粉的品位为48.5%，超特粉的品位为55.7%。
3.针对权利要求1～2任一项所述的一种烧结矿的配料方法得到的高炉冶炼方法，其特征在于：所述冶炼方法包括以下工艺步骤，
A、配料：将重量百分比为82～87％的烧结矿和重量百分比为13～18％的球团矿相混合；
B、装料：将步骤A混合的矿料进行炉顶装料，控制高炉料线深度为1.2～1.5m；
C、高炉冶炼：控制高炉冶炼参数为：
喷吹煤粉的煤比控制在135～140Kg/t；高炉鼓风富氧率控制在2～3％范围内；高炉鼓风风温控制在1050～1200℃范围内；高炉鼓风风压控制在180～250KPa范围内；高炉鼓风风量控制在950～1500m³/min范围内；高炉炉顶压力控制在100～150 KPa范围内；高炉炉渣碱度控制为：二元碱度R在1.25～1.30范围内，三元碱度R3在1.38～1.55范围内；高炉铁水热量控制在1420～1450℃范围内；
D、排放渣铁：将高炉冶炼后生成的渣铁排出时间间隔控制在45～50min一次，每次出渣铁时间控制在40～70min；
所述球团矿是用细精矿粉配料通过焙烧制出的碱度小于1.0的酸性球团矿，主要组成成分及重量百分含量为TFe：59.78～60.82%，CaO：0.30～0.50%，SiO2：8.0～9.50%，MgO：0.50～1.1%，Al2O3：1.20～2.0%。
4.根据权利要求3所述的一种烧结矿的配料方法得到的高炉冶炼方法，其特征在于：所述步骤C中，铁水的各组成成分及重量百分含量为：C：4.10～4.60%，Si：0.37～0.42%，S≤0.030%，Mn：0.60～0.90%，Cr：0.12～0.20%。
5.根据权利要求3所述的一种烧结矿的配料方法得到的高炉冶炼方法，其特征在于：所述步骤D中，将高炉炉渣Al2O3的含量控制在15～17％范围内，MgO 含量控制在4～6％范围内。
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