攀钢高炉钒钛磁铁矿冶炼的技术进步.docx
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攀钢高炉钒钛磁铁矿冶炼的技术进步
攀钢高炉钒钛磁铁矿冶炼的技术进步
付卫国, 谢洪恩
(钢铁研究院, 617000)
摘要:
攀钢高炉钒钛矿冶炼投产30多年以来,冶炼技术经历了不断的发展和完善,随着精料水平及装备水平的提高,高炉冶炼不断强化,逐步形成了独特的钒钛矿高炉强化冶炼技术。
技术经济指标大幅度提高,在入炉品位仅50%的条件下,高炉利用系数达到了2.5 t/(m3·d)以上。
关键词:
钒钛磁铁矿;高炉冶炼;强化技术
中图分类号:
TF52 文献标识码:
A 文章编号:
0449—749X(2008)10—0021—04
攀钢高炉冶炼的是高钛型钒钛磁铁矿,这种矿石含钛高,高炉冶炼时炉渣中TiO2的质量分数达20%~25%,在冶炼过程中会出现炉渣粘稠,渣铁不分,炉缸堆积等现象,与普通矿相比具有较大的冶炼难度。
从1970年投产以后,高炉利用系数只有1.0t/(m3·d)左右,焦比高达800 kg/t(铁)以上。
在经过30多年的生产实践后,使高炉冶炼钒钛矿的技术逐步完善,钒钛矿的冶炼技术也达到了一个较高的水平,高炉冶炼不断强化,并实现了长期的稳定顺行,部分指标已达到并超过了普通矿高炉的冶炼水平,主要技术经济指标大幅度提高。
年均利用系数逐渐提高到2.4 t/(m3·d)以上,焦比降低到600kg/t(铁)以下[1,2]。
1 装备水平不断提高
攀钢高炉投产以来高炉的装备水平不断提高,70年代至80年代投产第1号、2号、3号高炉主要采用的为钟式炉顶、燃式热风炉;1989年投产的4号高炉以及2005年投产的5号高炉均采用了外燃式热风炉、无料钟炉顶、铜冷却壁及软水密闭循环等先进技术;热风炉采用了助燃空气、煤气双预热以及快速燃烧等技术,使高炉的风温得到显著提高,1990年以后风温的变化见图1。
由图1可见,攀钢高炉的风温是逐渐提高的,1970—1978年的平均风温只有921℃,1979—1990年平均达到950℃左右,从1993年开始风温达到了1000℃,2000年风温达到了1100℃,2006年、2007年的平均风温达到了1150℃以上。
随着风温的提高,煤气利用及操作稳定性明显提高,焦比下降,为高炉强化冶炼创造了条件。
2 钒钛矿喷煤技术的快速发展
喷煤量对高炉利用系数及焦比有显著的影响。
攀钢1982年开始在1号高炉上进行了单风口氧煤枪喷煤试验,喷煤量逐步达到了60 kg/t(铁),为了进一步探索喷煤对高炉强化冶炼的影响,1990年初在高炉冶炼条件改善后,又进行了氧煤混喷试验,最高的喷煤比达到了88.6 kg/t(铁),喷煤风口达到12个,富氧率0.91%。
1995年后喷煤技术在攀钢开始快速发展,高炉喷煤后,可以抑制炉缸风口区TiO2的还原,降低了炉渣粘度、改善炉渣流动性,现高炉的喷煤量平均在120~130 kg/t(铁)。
1990年以后喷煤比变化见图2。
由图2可见,喷煤量从1990年至1994年均处于较低水平,从1995年开始喷煤量以较快的速度增加。
2000年的喷煤比年均达到了140 kg/t(铁)的较好水平,由于使用高风温、大风量,提高富氧率等措施,随着喷煤比的增加,焦比得到了显著降低。
3 烧结矿质量逐渐改善
3.1 烧结矿品位
提高入炉矿石品位是高炉强化冶炼的一个有力措施,攀钢高炉冶炼钒钛磁铁矿,由于铁精矿品位长期只有52%~54%,致使烧结矿的品位长期偏低,1994年以前烧结矿的品位在46%以下。
通过采取阶磨阶选以提高自产钒钛铁精矿的品位,攀钢钒钛铁精矿的品位从过去的51 %左右提高到现在的54.5%左右,另外还不断采取提高烧结矿中的普通矿配比等措施。
普通矿比例增加及自产铁精矿品位的提高,使烧结矿的品位逐年稳步提高,1990年以来攀钢烧结矿成分TFe的变化见图3。
由图3可见,1994年以前攀钢烧结矿品位较低,平均为46.5%,从1995年以后开始逐渐提高烧结矿品位,到2002年以后烧结矿品位平均提高到49 %左右。
品位的不断提高,对强化高炉冶炼起到了显著的作用。
3.2 烧结矿碱度
攀钢高炉投产以来,攀钢烧结矿的碱度变化是很大的,在投产初期,烧结矿的碱度主要为1.5,以后为了保证烧结矿强度,碱度降至1.2;1980年在配加普通矿冶炼以后,烧结矿碱度提高到了l.7左右,并维持了20年,至2001年开始逐渐提高,攀钢烧结矿的碱度变化见图4。
由图4可见,1999年以前,由于高炉冶炼的炉料结构变化不大,烧结矿的碱度均在1.7左右,以后随着炉料结构的变化,烧结矿品位的增加以及高炉使用球团矿配比的增加,烧结矿的碱度在逐渐提高,特别是2004年高炉开始大量使用球团矿以后碱度提高较明显,最高达到了2.4。
烧结矿碱度提高后,显著改善烧结矿的强度和冶金性能,为高炉强化冶炼打下了坚实的基础。
3.3 烧结矿粒度
烧结矿的人炉粉末对高炉冶炼有很大的影响,特别对高炉的透气性影响比较显著。
投产以来由于钒钛烧结矿强度差,粉末多,特别是在1987年以前入炉粉末平均在15%以上,1988年以后降至10%以下。
为了改善高炉的入炉原料条件,主要采取了改变矿槽出料口的方向;增大振动筛的激振力;调整双层筛上下层料的负荷分配;加长上层筛的筛底长度;改造矿槽下料口,严格控制筛分时间等措施。
使筛分效率大大提高,烧结矿的入炉粉末也大大减少,从1995年的8.45%逐渐下降到2003年的1.91%。
显著地改善了高炉的透气性,为高炉强化冶炼提供良好的原料基础。
1990年以来高炉人炉粉末的变化见图5。
由图5可见,攀钢高炉入炉粉末从1994年开始逐渐下降,通过优化了烧结原料结构,随着烧结矿强度的提高并加强了沟下过筛,使入炉矿粉末呈显著降低的趋势,2000年以后高炉的入炉粉末降低到2%以下,入炉粉末的降低,显著改善高炉的透气性,强化高炉冶炼。
4 技术措施
4.1 炉料结构优化
合理的炉料结构能获得高产、低耗、长寿的冶炼效果。
高炉配加酸性氧化球团矿是较为合理的炉料结构,国许多钢铁企业的炉料均配加了一定量的球团矿。
攀钢高炉长期使用的炉料结构为“高碱度烧结矿(90%~93%)+普通块矿(7%~10%)”。
随着对高炉炉料结构认识的不断深化,采用“高碱度烧结矿+酸性球团矿”的炉料结构对强化高炉冶炼、提高炼铁生产水平起到了显著的作用。
攀钢从2000年开始进行高炉配加球团矿试验研究,随着工业试验的成功,2003年开始在全厂高炉上进行推广应用,球团矿比例不断增加。
随着球团矿比例的增加,烧结矿的碱度相应提高,烧结矿的质量也随之提高。
虽然烧结矿的碱度增加后会导致烧结TFe的降低,但由于球团矿的TFe明显高于烧结矿,在球团矿配比增加后,高炉的综合入炉品位提高,炉料结构得到了优化,对强化高炉冶炼起到了明显的作用。
4.2 进一步提高鼓风动能活跃炉缸
由于钒钛烧结矿铁份低,渣量大,炉渣中TiO2还原后使炉渣与焦炭的润湿性改善,因此在滴落带和高炉中心料柱的空隙易被还原的炉渣所堵塞,高炉中心难以吹透,表现为风压高,高炉不接受风量。
通过多年的高炉冶炼实践,为了提高冶炼强度,在改善人炉原料的同时,钒钛矿高炉冶炼应保证有较高的鼓风动能,才能改善炉缸的工作状况。
攀钢高炉的的鼓风动能变化见图6。
从图7可见,1994年以前,高炉的鼓风动能比较低,均在60 kJ/s以下,从1994年起开始进行了提高鼓风动能试验,取得初步成效后,1995年以后高炉的鼓风动能快速增加,2000年高炉鼓风动能达到300 kJ/s左右,以后继续缓慢提高,鼓风动能的增加,对活跃炉缸中心,强化钒钛矿的冶炼起到了重要的作用。
4.3 加强高炉的上部调剂
攀钢有5座高炉,2座钟式高炉,3座无料钟炉顶高炉,钟式高炉主要采用加重边缘的装料制度,变化较小。
而无料钟炉顶高炉装料制度的变化是比较大的,为了发挥无料钟炉顶装料设备的布料优势,提高钒钛磁铁矿的冶炼水平,1990一1993年采用的是单环布料,1994年实现了双环布料,1995年以后高炉实现了多环布料,采用多环布料后,能很好地将炉料的落点控制在靠近边缘且占较大面积的中间环带区,形成不同的落点环带,使细粒炉料分布均匀化,减少炉料的粒度偏析,建立合理的料面平台,对控制煤气流的分布,延长高炉的寿命起到了积极的作用。
为了进一步优化布料制度,从1998年后高炉布料又实现了中心加焦,矿、焦角度进一步增大,中心气流明显增强,进一步抑制了边缘煤气流,批重也有所增加,显著减少了煤气流对炉墙的冲刷。
在操作中根据原燃料条件、风温、喷煤量的变化,及时调整进风面积,选择合适的送风参数,保证开放中心,吹活炉缸,适当抑制边缘气流。
在下部稳定的基础上加强上部装料制度的调剂,进一步提高了煤气利用率,从而实现了强化高炉冶炼的目的。
4.4 高炉主要技术经济指标变化
攀钢高炉原料主要使用钒钛磁铁矿,由于铁精矿TFe品位只有52 %~54%,导致人炉品位长期较低。
1993年以前,人炉品位仅46%左右,以后随着烧结原料结构的调整,逐渐提高到49%左右,从2003年开始球团矿使用比例提高后,人炉品位才达到50%~51%。
虽然入炉品位较低,但在采取以上技术措施后,高炉的冶炼得到进一步强化,主要技术经济指标大幅度提高,焦比降低,利用系数显著提高。
攀钢高炉年利用系数及综合焦比见图7。
由图8可见,在1993年以前,高炉利用系数最高只有1.6 t/(m3·d),综合焦比630 kg/t(铁)左右,1994年开始,随着高炉各种强化措施的应用以及精料水平的不断提高,主要技术经济指标达到了明显的改善和提高,高炉的利用系数逐年提高,焦比逐年降低。
利用系数从1990年代初的1.5t/(m3·d)左右提高到现在的2.3 t/(m3·d)左右,单炉的年最高利用系数达到了2.4 t/(m3·d)以上,综合焦比降低到570 kg/t(铁)左右。
虽然原燃料质量改善及人炉品位提高,会适当增加一些原料成本,但由于高炉产量大幅度增加,焦比、原料单耗及折旧等进一步降低,攀钢的炼铁生产成本始终处在国较低的水平。
5 结论
(1)不断优化烧结的原料结构,提高烧结矿品位和质量,降低人炉粉末,提高精料水平,是改善高炉料柱透气性、强化钒钛磁铁矿高炉冶炼的重要基础。
(2)随着原燃料条件的改善和炉料结构的优化,高炉操作上应维持较高的鼓风动能,加强上部装料制度的调剂,以保证煤气流的合理分布,从而实现高炉的强化冶炼。
(3)钒钛矿高炉冶炼采用高风温、富氧、喷煤等强化技术措施,可有效改善高炉的炉缸工作状况,对强化高炉的冶炼起到了重要的作用。
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- 高炉 磁铁矿 冶炼 技术进步