利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法

摘要

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法。利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法，其特征在于，其高炉炉料结构为：钒钛两相烧结矿70-100wt％、钒钛球团矿0-30wt％、普通铁矿0-10wt％；其中，普通铁矿为不含钒钛的铁矿石。本发明提供了一种利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法，该方法成本低廉；利用钒钛两相烧结矿供高炉冶炼钒钛磁铁矿，可实现优化高炉炉料结构，提高高炉炉料的透气性，改善高炉冶炼技术经济指标。

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方 法。

背景技术

攀西钒钛磁铁矿TiO₂含量高，SiO₂含量低，在烧结过程中由于液相量不足，烧结矿难以 达到很好的粘结，且生成了不利于烧结矿固结的CaO·TiO₂相，致使钒钛烧结矿的脆性大，强 度差，成品率低，粉化率高。试验研究表明：钒钛磁铁精矿适合生产低碱度(CaO/SiO₂＜1.0 倍)或高碱度(CaO/SiO₂＞2.0倍)的烧结矿，碱度在1.1～2.0倍之间的烧结矿强度差，粉末 多，易于粉化。可见，采用攀西钒钛磁铁矿制备烧结料时在高炉冶炼过程中TiO₂的过还原、 产生了粘渣、查铁难分、铁损失高等特殊的难题；因此，攻克攀西钒钛磁铁矿烧结和高炉冶 炼技术难关是提高攀西地区整个钢铁生产的关键环节之一。

攀钢集团西昌钢钒公司原设计高炉炉料结构为25％球团矿+5％块矿+70％烧结矿，保证高 炉入炉矿石TFe品位达到51.5％，但2014年西昌钢钒3#高炉投产后，由于市场条件的变化， 入炉矿石TFe品位仅49.5％左右，吨铁矿石消耗增加，2台360m²烧结机保供3座1750m³高 炉生产，烧结矿产量出现明显不足，高炉高产时球团配比超过30％，高炉冶炼普通烧结工艺 生产的钒钛烧结矿，技术经济指标不理想，生铁成本高。

申请号为201010132382.5专利公开了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，具体为：钒钛磁铁 矿占高炉入炉含铁炉料的30-60％，炉料中烧结矿占40-65％，球团矿占30-50％，块矿占5-10 ％；烧结矿、球团矿、高炉炉渣的二元碱度CaO/SiO₂分别控制在1.6-2.5、0.6-1.0，1.05-1.20 之间，高炉渣中MgO含量控制在7.5-9.0％，采用加二批矿料和三批焦碳及采取发展中心的 装料操作，将氧化锰矿或烧结锰矿粉和萤石参入喷吹煤中，并随煤粉喷吹到高炉内，使炉渣 中MnO、渣中CaF₂含量控制在1.0-4.5％、0.50-2.0％之间，高炉富氧率控制在2.0-4.0％。

发明内容

本发明提供了一种利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法，该方法成本低廉；利用钒 钛两相烧结矿供高炉冶炼钒钛磁铁矿，可实现优化高炉炉料结构，提高高炉炉料的透气性， 改善高炉冶炼技术经济指标。

本发明的技术方案：

本发明提供一种利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法，其高炉炉料结构为：钒钛两 相烧结矿70-100％、钒钛球团矿0-30％、普通铁矿0-10％；其中，普通铁矿为不含钒钛的 铁矿石，以上各组分的含量为质量百分含量。

进一步，上述利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法中，造渣制度为：高炉渣中MgO 含量控制在9-12％，TiO₂含量控制在18-26％；二元碱度CaO/SiO₂控制在1.00-1.05倍，三元 碱度((CaO+MgO)/SiO₂)控制在1.2-1.5倍。

进一步，上述利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法中，装料制度、炉缸热制度分别 为：

装料制度：采用矿、焦均等料线，料线1.2-2.2米，矿石批重16-48t，焦炭负荷2.5-5.5t/t， 矿石平台1-9环，焦炭平台2-9环，焦炭外环比矿石外环大0.5-3°，焦炭中环与矿石内环等角， 矿石外环比内环大0-10°，焦炭内环比矿石内环小1-10°；

炉缸热制度：开炉初期控制生铁中[Ti]在0.10-0.40％，[Si]在0.10-0.30％，[Si]+[Ti]在 0.20-0.7％。

上述利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法中，所述钒钛两相烧结矿中TFe 47-52％， 二元碱度CaO/SiO₂控制在1.6-2.5倍，三元碱度((CaO+MgO)/SiO₂)在2.0-3.5倍，MgO 含量2.0-4.0％，TiO₂含量6.0-9.0％，并且所述钒钛两相烧结矿的转鼓强度为70-76％，烧结 矿成品率76-85％。

上述利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法中，所述钒钛两相烧结矿由下述质量配比 的物料烧结而成：钒钛磁铁精矿50-75％、普通铁矿5-30％、熔剂8-15％、燃料3-5％；烧 结方法为：将钒钛磁铁精矿、普通铁矿、熔剂和燃料混合得混合料，控制混合料水份为 6.5-8.0％，然后将混合料于1200-1350℃下烧结即可；其中，钒钛磁铁精矿、普通铁矿、熔剂 和燃料统称为新料。

上述利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法中，所述钒钛两相烧结矿的物料中除新料 外，还包括返矿和厂内循环物料，返矿的质量占新料总量的20-45％，厂内循环物料的质量占 新料总量的2-5％；所述厂内循环物料指钢铁厂内回收的粉尘和小颗粒含铁废弃物中的至少一 种。

进一步，所述钒钛两相烧结矿中，所述钒钛磁铁精矿成份满足TFe 40-60％，TiO₂含量 0-15％；所述熔剂为占新料质量3-8％的石灰石和占新料质量3-7％的生石灰的混合物；所述燃 料为焦粉、无烟煤或兰炭中的至少一种。

更优选的，所述钒钛两相烧结矿中，高碱度相占新料的50-80％，低碱度相占新料的 20-50％；其中，低碱度相指CaO/SiO₂＜1倍，高碱度相指CaO/SiO₂＞2倍。

上述利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法中，所述钒钛球团矿的物料结构为97-99％ 钒钛精矿、1-3％膨润土；并且钒钛球团矿中TFe 49-56％，TiO₂含量6-11％，二元碱度CaO/SiO₂控制在0.2-0.6倍。

进一步，上述利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法中，将所述高炉炉料与燃料分批 次由高炉顶部加入到高炉，高炉综合入炉TFe品位为45-52％。

优选的，本发明上述方法中，所述普通铁矿的铁含量20-60％。

本发明的有益效果：

本发明提高了高炉冶炼原料中钒钛矿的比例，降低了炼铁成本，又有利于高炉稳定顺行。 本发明在保证钒钛烧结矿综合碱度不变的前提下，提高钒钛烧结矿强度1-2％和成品率1-5％， 提高烧结机利用系数1-10％，大幅提高烧结矿产量1-15％，降低吨烧结矿能耗3-10kg标煤； 提高高炉冶炼原料中3-10％钒钛烧结矿比例，降低炼铁成本，改善高炉原料冶金性能，又有 利于高炉稳定顺行。

攀西钒钛磁铁矿TiO₂含量高，SiO₂含量低，采用普通的烧结工艺，在烧结过程中由于液 相量不足，烧结矿难以达到很好的粘结，且生成了不利于烧结矿固结的CaO·TiO₂相，致使钒 钛烧结矿的脆性大，强度差，成品率低，粉化率高，高炉冶炼钒钛烧结矿成本高。两相钒钛 烧结矿强度和冶金性能优于普通工艺生产的烧结矿，同时两相钒钛烧结矿的加工费低于球团 矿的加工费，因此高炉冶炼两相钒钛烧结矿，既可以大幅提高钒钛矿使用比例，又可以优化 技术经济指标。

具体实施方式

本发明提供一种利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法，其高炉炉料结构为：钒钛两 相烧结矿70-100％、钒钛球团矿0-30％、普通铁矿0-10％；其中，普通铁矿为不含钒钛的 铁矿石，以上各组分的含量为质量百分含量。

进一步，上述利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法中，造渣制度为：高炉渣中MgO 含量控制在9-12％，TiO₂含量控制在18-26％；二元碱度CaO/SiO₂控制在1.00-1.05倍，三元 碱度((CaO+MgO)/SiO₂)控制在1.2-1.5倍。

进一步，上述利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法中，装料制度、炉缸热制度分别 为：

装料制度：采用矿、焦均等料线，料线1.2-2.2米，矿石批重16-48t，焦炭负荷2.5-5.5t/t， 矿石平台1-9环，焦炭平台2-9环，焦炭外环比矿石外环大0.5-3°，焦炭中环与矿石内环等角， 矿石外环比内环大0-10°，焦炭内环比矿石内环小1-10°；

炉缸热制度：开炉初期控制生铁中[Ti]在0.10-0.40％，[Si]在0.10-0.30％，[Si]+[Ti]在 0.20-0.7％。

上述利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法中，所述钒钛两相烧结矿中TFe 47-52％， 二元碱度CaO/SiO₂控制在1.6-2.5倍，三元碱度((CaO+MgO)/SiO₂)在2.0-3.5倍，MgO 含量2.0-4.0％，TiO₂含量6.0-9.0％，并且所述钒钛两相烧结矿的转鼓强度为70-76％，烧结 矿成品率76-85％。

上述利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法中，所述钒钛两相烧结矿由下述质量配比 的物料烧结而成：钒钛磁铁精矿50-75％、普通铁矿5-30％、熔剂8-15％、燃料3-5％；烧 结方法为：将钒钛磁铁精矿、普通铁矿、熔剂和燃料混合得混合料，控制混合料水份为 6.5-8.0％，然后将混合料于1200-1350℃下烧结即可；其中，钒钛磁铁精矿、普通铁矿、熔剂 和燃料统称为新料。

上述利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法中，所述钒钛两相烧结矿的物料中除新料 外，还包括返矿和厂内循环物料，返矿的质量占新料总量的20-45％，厂内循环物料的质量占 新料总量的2-5％；所述厂内循环物料指钢铁厂内回收的粉尘(除尘灰)和小颗粒含铁废弃物， 可能是一种或几种物料的混合物；返矿为烧结整粒返矿和高炉沟下筛下物，即烧结矿在破碎、 运输、贮存过程中产生的细粒级矿，一般为＜3-5mm；这部分矿经筛下后又返回烧结重新烧 结，故称为返矿，厂内循环物料和返矿的配比不包含在烧结新料总配比内，称外配。

本发明上述方法中，所述普通铁矿的铁含量20-60％，为原生块状铁矿。

本发明中，无特殊说明，所涉及的百分含量均为质量百分含量。

本发明要求钒钛磁铁矿占高炉入炉含铁炉料(以下各组分为质量百分含量)的60-100％， 炉料中烧结矿占70-100％，球团矿占0-30％，块矿占0-10％。高炉炉渣的TiO₂含量18-26％， 三元碱度((CaO+MgO)/SiO₂)控制在1.2-1.50倍之间，高炉渣中MgO含量控制在9-12 ％。

生产自然碱度(CaO/SiO₂＜0.5倍)的烧结矿主要靠Fe₂O₃再结晶的晶桥连接，没有高熔 点性脆的钙钛矿，其主要矿物是钛磁铁矿、钛赤铁矿、硅酸盐相，因此烧结矿结构比较致密， 强度好，但垂直烧结速度低，生产率低；高碱度烧结矿(CaO/SiO₂＞2.0倍)主要靠增加铁酸 钙含量，增加了液相烧结矿固结，其主要矿物是钛磁铁矿、钛赤铁矿、硅酸盐相、铁酸钙、 硅酸二钙、硅酸三钙，因而强度高，粉末少，同时垂直烧结速度高，烧结矿成品率和烧结机 利用系数高。本发明将烧结原料中的一部分细粒级钒钛精矿与膨润土混合，使用圆盘造球机 造球，制成3-8mm的生球按一定比例加入烧结混合料中，形成酸性钒钛球团矿，其氧化固结 方式为铁氧化物物相的晶间固结；而剩余部分的烧结原料中普通粉矿(相对于高钛型磁铁精 矿而言)比例大幅上升，熔剂及燃料相对比例提高，形成高碱度物料，其烧结时的固结方式 为渣相(低熔点物相熔化粘结)固结，因此取名为“钒钛两相烧结”。

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 制备钒钛两相烧结矿

烧结矿原料含有如下质量配比的组分：钒钛磁铁精矿50-75％、普通铁块矿5-30％、熔剂 8-15％、燃料3-5％；配料时外配返矿20-45％；其中，钒钛磁铁精矿成份TFe40-60％，TiO₂含量0-15％；所述烧结矿中TFe 47-52％，三元碱度((CaO+MgO)/SiO₂)在2.0-3.5倍，MgO 含量2.0-4.0％，TiO₂含量6.0-9.0％；所述烧结矿中低碱度相(CaO/SiO2＜1.0倍)占烧结矿物 料(扣除返矿)的20-50％，高碱度相(CaO/SiO₂＞2倍)占烧结矿物料(扣除返矿)的50-80％；

烧结矿的制备：将上述钒钛磁铁精矿50-75％、普通铁矿5-30％、熔剂8-15％、燃料3-5％； 此外，烧结制钒钛两相烧结矿时除上述物料(新料)还添加返矿和厂内循环物料，返矿的质 量占新料总量的20-45％，厂内循环物料的质量占新料总量的2-5％；控制混合料水份6.5-8％， 经烧结机上点火后，控制烧结矿温度1200-1350℃下烧结制得两相钒钛烧结矿；烧结矿烧结矿 转鼓强度(ISO)为70-76％，烧结矿成品率76-85％。

其中，熔剂为石灰石+生石灰的复配物，石灰石的质量占新料总量的3-8％，生石灰的质 量占新料总量的3-7％；燃料为焦粉+无烟煤+兰炭，可以是其中一种，或两种，或三种，总质 量百分比为3-5％。

实施例2 制备钒钛球团矿

物料结构为97-99％钒钛精矿、1-3％膨润土，钒钛球团矿中TFe 49-56％，TiO₂含量6.0-11.0 ％；球团矿粒度8-20mm；采用链篦机回转窑生产工艺制备钒钛球团矿。

实施例3 利用钒钛两相烧结矿高炉冶炼的方法

高炉炉料结构：实施例1制得的钒钛两相烧结矿100％，与燃料分批次由高炉顶部加入到 高炉；高炉综合入炉TFe品位为45-52％；

装料制度：采用矿、焦均等料线，料线1.2-2.2米，矿石批重16-48t，焦炭负荷2.5-5.5t/t， 矿石平台1-9环，焦炭平台2-9环，焦炭外环比矿石外环大0.5-3°，焦炭中环与矿石内环等角， 矿石外环比内环大0-10°，焦炭内环比矿石内环小1-10°；

炉缸热制度：控制生铁中[Ti]在0.10-0.40％之间，[Si]在0.10-0.30％之间，[Si]+[Ti] 在0.20-0.7％之间；

造渣制度：高炉渣中MgO含量控制在9-12％，TiO₂含量控制在18-26％；二元碱度 CaO/SiO₂控制在1.00-1.05倍，三元碱度((CaO+MgO)/SiO₂)控制在1.2-1.5倍。

实施例4-5利用钒钛两相烧结矿高炉冶炼的方法

高炉炉料结构：实施例1制得的钒钛两相烧结矿、实施例2制得的钒钛球团矿以及普通 铁块矿的配比如表1所示，表1中各原料均为质量百分比；高炉炉料与燃料分批次由高炉顶 部加入到高炉；高炉综合入炉TFe品位为45-52％；其中，普通铁矿的铁含量20-60％，原生 块状铁矿。装料制度、炉缸热制度、造渣制度同实施例3。

表1 实施例3-5的原料配比(质量百分比％)

  钒钛两相烧结矿 钒钛球团矿 普通铁块矿 实施例3 100 0 0 实施例4 70 25 5 实施例5 80 10 10