CN110438274A

CN110438274A - 用于高炉冶炼的含氟含锰渣系

Info

Publication number: CN110438274A
Application number: CN201910886546.4A
Authority: CN
Inventors: 郑魁; 付卫国; 谢洪恩
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: 2019-09-19
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2019-11-12

Abstract

本发明属于钒钛磁铁矿高炉炼铁技术领域，具体涉及一种用于高炉冶炼的含氟含锰渣系，由以下组分组成：TiO₂ 16wt％～19wt％，MgO 7wt％～8wt％，Al₂O₃ 12wt％～14wt％，MnO 1.0wt％～1.5wt％，CaF₂ 2.0wt％～3.0wt％，余量为CaO和SiO₂，其中，CaO与SiO₂的质量比为0.95～1.05：1。本发明的渣系能够有效降低炉渣的熔化性温度，使其在较低的温度下具有较好的流动性，降低高钛高炉渣对料柱软熔带部位、炉缸中心部位处料柱的透气透液性的不利影响，促进高炉煤气流分布合理化，促进高炉炉况快速恢复。

Description

用于高炉冶炼的含氟含锰渣系

技术领域

本发明属于钒钛磁铁矿高炉炼铁技术领域，具体涉及一种用于高炉冶炼的含氟含锰渣系。

背景技术

适宜的造渣制度是实现高炉炉况稳定顺行的基础条件之一。对于高钛型钒钛磁铁矿高炉冶炼，存在综合入炉铁品位低、入炉烧结矿低温粉化率高、生产吨铁渣量大等特点，在高炉冶炼过程中生成的炉渣TiO₂含量高、熔化性温度高、渣中TiO₂易被焦炭过还原生成Ti(C,N) 等高熔点物相恶化渣铁流动性。上述原因易导致高炉软熔带和中心死料柱透气透液性变差，进一步造成高炉煤气流难以控制。当高炉有效容积超过1200m3后，高炉炉缸直径增大，冶炼高钛型钒钛磁铁矿的高炉中心料柱区域更难被吹透；尤其是在高炉经受设备故障进行紧急休风后，高炉炉况内部气流分布被打乱，往往导致高炉复风后炉况难以顺利恢复至正常生产水平，甚至出现炉况长时间恶化，为企业动辄造成上千万元的经济损失。因此，在高钛型钒钛磁铁矿高炉冶炼炉况不顺的情况下，如何优化和稳定一个良好的渣系，对炉况的恢复具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适宜于高钛型钒钛磁铁矿高炉炉况恢复的含氟含锰渣系，由以下组分组成：

TiO₂16wt％～19wt％，MgO 7wt％～8wt％，Al₂O₃12wt％～14wt％，MnO 1.0wt％～1.5wt％， CaF₂2.0wt％～3.0wt％，余量为CaO和SiO₂，其中，CaO与SiO₂的质量比为0.95～1.05：1。

其中，上述用于高炉冶炼的含氟含锰渣系，所述TiO₂的含量为16.5wt％～18.5wt％。

其中，上述用于高炉冶炼的含氟含锰渣系，所述Al₂O₃的含量为12wt％～13.5wt％。

其中，上述用于高炉冶炼的含氟含锰渣系，所述MnO的含量为1.2wt％～1.35wt％。

其中，上述用于高炉冶炼的含氟含锰渣系，所述MnO的含量为1.3wt％～1.35wt％。

其中，上述用于高炉冶炼的含氟含锰渣系，由以下组分组成：CaO 29.01wt％，SiO₂29.33wt％，TiO₂16.78wt％，MgO 7.86wt％，Al₂O₃12.38wt％，MnO 1.3wt％，CaF₂2.77wt％。

其中，上述用于高炉冶炼的含氟含锰渣系，由以下组分组成：CaO 28.90wt％，SiO₂28.34wt％，TiO₂18.43wt％，MgO 7.48wt％，Al₂O₃13.30wt％，MnO 1.35wt％，CaF₂2.20wt％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的渣系能够有效降低炉渣的熔化性温度，使其在较低的温度下具有较好的流动性，降低高钛高炉渣对料柱软熔带部位、炉缸中心部位处料柱的透气透液性的不利影响，促进高炉煤气流分布合理化，促进高炉炉况快速恢复。

附图说明

图1为实施例1中涉及的渣系的粘温曲线图；

图2为实施例2中涉及的渣系的粘温曲线图。

具体实施方式

具体的，用于高炉冶炼的含氟含锰渣系，由以下组分组成：

对于高钛型钒钛磁铁矿高炉冶炼，生成的高钛型高炉渣，其熔化性温度高达1380℃以上，单独添加锰矿提高渣中MnO时，虽然能够一定程度上提高渣中氧势，抑制TiO₂的过还原，但对高钛型高炉渣的熔化性温度和粘度改善幅度很小，不能有效缓解炉渣流动性恶化造成的炉缸中心堆积和边缘粘结；单独添加萤石提高渣中CaF₂时，对炉渣的熔化性温度和粘度虽然有所改善，但幅度同样不大，当CaF₂含量增加至3％，炉渣的熔化性温度降低不超过20℃，且很难清理掉炉缸中已形成的高熔点Ti(C,N)和石墨碳等沉积物。本发明通过同时使用锰矿和萤石，并且调节高钛型渣系的成分范围，提高了炉渣中氧势，TiO₂的过还原得到抑制，且渣中MnO可进一步氧化炉缸内已形成的高熔点Ti(C,N)和石墨碳沉积物；同时，在MnO和CaF₂的共同作用下，炉渣熔化性温度的降低幅度能达到50～100℃，使炉渣流动性得到大幅改善，促进炉内沉积物被流动性良好的渣铁带出炉外。

如果增加MnO和CaF₂的用量，不仅会增加经济成本，同时进一步降低了炉料入炉品位，导致渣量增大，渣层增厚。由于钒钛矿高炉冶炼本身铁品位就较低，渣量是普通矿高炉的近两倍，是不利于高炉冶炼的。MnO含量进一步增大，会导致炉缸下部直接还原吸热过多，炉温难控。若MnO和CaF₂的用量进一步增多，炉渣的熔化性温度降低的更多，这会导致炉内炉料过早开始软熔，导致炉内软熔带位置整体升高，不利于炉料的有效还原和加热，且会导致软熔带厚度增加，导致高炉料柱透气性变差，影响炉况的恢复。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

以钒钛磁铁矿为主要原料进行冶炼的A高炉，出铁能力在280～350t/次，渣量在180～230t/ 次，生产一吨铁出渣量约580kg～660kg。其正常生产期间，炉渣成分如表1中JZ实验组相同，在实验室用化学纯试剂按照表1中1～4组实验进行设计并配置渣样，用RTW-10高温熔体物性测定仪对表1中实验组炉渣冶金性能进行测试，其结果如图1和表2所示。

表1渣系成分

	CaO	SiO<sub>2</sub>	MgO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	TiO<sub>2</sub>	MnO	CaF<sub>2</sub>	R<sub>2</sub>
									JZ	30.02	28.05	6.86	13.14	21.30	0.63	0.00	1.07
1	31.98	29.89	7.50	13.00	17.00	0.63	0.00	1.07
									2	30.94	30.94	7.50	13.00	17.00	0.63	0.00	1.00
3	30.65	30.65	7.50	13.00	17.00	1.20	0.00	1.00
									4	30.00	30.00	7.50	13.00	17.00	0.00	2.50	1.00
5	29.40	29.40	7.50	13.00	17.00	1.20	2.50	1.00

注：R₂为CaO与SiO₂的质量比

表2实验渣系熔化性温度及高温下粘度值

	JZ	1	2	3	4	5
							熔化性温度(℃)	1392	1385	1368	1360	1358	1346
1450℃下粘度(Pa·S)	0.25	0.11	0.13	0.21	0.15	0.14

从图1可表2可以看出，随着实验组炉渣成分朝本发明提供的渣系成分变化，炉渣的熔化性温度从1392℃逐步降低至1346℃，且高温下粘度保持在0.25Pa·s以下。本发明提供的渣系，能够保证高钛型钒钛磁铁矿高炉冶炼炉况不顺的过程中，炉渣的流动性对煤气流分布波动和炉温控制波动具有较好的抵抗性，尤其是不会因为炉温降低至熔化性温度下而发生炉渣粘度快速增加、冶金性能快速恶化，不会因炉渣快速凝固而出现炉墙结厚、煤气流通道被堵塞等不利于炉况恢复的情况。同时，该渣系成分较好的流动性还能冲刷熔解炉内已形成的粘结渣，有助于炉况恢复。

实施例2

以钒钛磁铁矿为主要原料进行冶炼的A高炉，于2019年初开炉后，煤气流分布不稳，炉缸频繁出现粘结，且同时出现炉缸中心堆积。受炉缸有效工作容积降低的影响，高炉气流分布紊乱加剧。后采取措施，将渣系成分调整至本发明提供的渣系(见表2中的3#成分)，其冶金性能测试见图2中20190219南渣和北渣所示。

表2渣系成分

	CaO	SiO<sub>2</sub>	MgO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	TiO<sub>2</sub>	MnO	CaF<sub>2</sub>	R<sub>2</sub>
									1#-20150324	25.88	25.49	7.92	13.51	22.39	0.65	0.328	1.02
2#-20190121	27.27	26.6	6.95	13.16	19.07	1.2	--	1.03
									3#-20190219	29.01	29.33	7.86	12.38	16.78	1.3	2.77	0.99

注：R₂为CaO与SiO₂的质量比

从图2可以看出，20190219南渣和北渣不论是熔化性温度还是粘度，均得到较大的改善，熔化性温度从正常生产的1380℃左右降低至1280℃，高温下粘度从0.28Pa·S降低至0.20Pa·S。由于在高炉内其反应的热力学和动力学条件优于实验室内，本发明提供的渣系冶金性能改善幅度远大于在实验实中的测试结果。经过渣系成分调整后，A高炉炉况很快好转，达到了正常设计生产水平。

实施例3

以钒钛磁铁矿为主要原料进行冶炼的B高炉，于2017年6月在更换风口后的复风过程中，气流紊乱难控，后炉况持续恶化。经分析判断，炉内同时出现了中心堆积和边缘粘结。初期，采取添加锰矿的形式改善炉况，锰矿配比逐步从2％增加至7％，渣中MnO含量从0.63％增加至3.5％～4％，炉内气流依旧紊乱难控。由于MnO比铁氧化物更难还原，且锰矿的TFe 比块矿低，因此，随着锰矿配比的大幅增加，导致高炉原料入炉品位进一步降低，渣量进一步增大，炉缸区域MnO还原吸收更多热量，导致炉缸热更难控制。

在单独采用锰矿效果不佳的情况下，B高炉将锰矿配比重新降低至2％，并每批矿增加了萤石，使得渣中CaF₂含量达到1.0％左右，渣中MnO含量在0.6％～0.8％范围内，但高炉内部气流分布仍旧未得到改善，炉缸中心堆积和边缘粘结仍然持续，炉况也仍旧恶化。

后期，将锰矿配比增加至4％，进一步增进萤石用量，使得渣中MnO含量达到1.3％左右， CaF₂含量达到2.2％左右，在持续冶炼3天后，高炉加风阻力减小，风量持续回升，炉缸中心堆积和边缘粘结得到逐步改善，炉缸中心温度回升，在该渣系冶炼第5天时，高炉炉况恢复至正常生产水平。

炉况恢复过程中采用的渣系组分依次为：

表3B高炉炉况恢复过程渣系变化

	CaO	SiO<sub>2</sub>	MgO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	TiO<sub>2</sub>	MnO	CaF<sub>2</sub>	R<sub>2</sub>
									初始	30.15	29.86	7.45	13.26	18.65	0.63	0.00	1.01
初期	28.32	28.60	7.53	13.23	18.58	3.74	0.00	0.99
									中期	29.42	29.42	7.55	13.28	18.55	0.68	1.10	1.00
后期	28.90	28.34	7.48	13.30	18.43	1.35	2.20	1.02

注：R₂为CaO与SiO₂的质量比。

Claims

1.用于高炉冶炼的含氟含锰渣系，其特征在于，由以下组分组成：

TiO₂ 16wt％～19wt％，MgO 7wt％～8wt％，Al₂O₃ 12wt％～14wt％，MnO 1.0wt％～1.5wt％，CaF₂ 2.0wt％～3.0wt％，余量为CaO和SiO₂，其中，CaO与SiO₂的质量比为0.95～1.05：1。

2.根据权利要求1所述用于高炉冶炼的含氟含锰渣系，其特征在于：所述TiO₂的含量为16.5wt％～18.5wt％。

3.根据权利要求1所述用于高炉冶炼的含氟含锰渣系，其特征在于：所述Al₂O₃的含量为12wt％～13.5wt％。

4.根据权利要求1所述用于高炉冶炼的含氟含锰渣系，其特征在于：所述MnO的含量为1.2wt％～1.35wt％。

5.根据权利要求4所述用于高炉冶炼的含氟含锰渣系，其特征在于：所述MnO的含量为1.3wt％～1.35wt％。

6.根据权利要求1所述用于高炉冶炼的含氟含锰渣系，其特征在于，由以下组分组成：CaO 29.01wt％，SiO₂ 29.33wt％，TiO₂ 16.78wt％，MgO 7.86wt％，Al₂O₃ 12.38wt％，MnO1.3wt％，CaF₂ 2.77wt％。

7.根据权利要求1所述用于高炉冶炼的含氟含锰渣系，其特征在于，由以下组分组成：CaO 28.90wt％，SiO₂ 28.34wt％，TiO₂ 18.43wt％，MgO 7.48wt％，Al₂O₃ 13.30wt％，MnO1.35wt％，CaF₂ 2.20wt％。