釩鈦球團礦高爐冶煉總結(jié)

關(guān)于高爐冶煉釩鈦球團礦的總結(jié)

201*年8月份，我公司組織相關(guān)人員去承德建龍考察學(xué)習(xí)釩鈦礦的冶煉，為了降本增效工作的有效開展，我公司將購進的新西蘭粉（屬高釩鈦磁鐵礦）逐步配加在本廠球團礦中，從原料入手，達到降成本增效益的目的。同時高爐也逐步開始摸索釩鈦礦的冶煉方法。

新西蘭粉屬高釩鈦磁鐵礦，其理化指標：

TFe57.31SiO24.8CaO1.6MgO3.35TiO26.4V2O50.44AL2O33.2為適應(yīng)高爐對原料條件及成分的變化，球團廠分階段逐步的將新西蘭粉配加到原料中，目前球團礦中新西蘭粉配比在22%左右，其理化指標：

日期TFeSiO25.894.333.65CaO1.241.421.79MgO1.071.250.82AL2O31.291.661.98Tio21.451.461.53轉(zhuǎn)鼓95.5294.9194.82篩分1.361.261.44201*.0961.41201*.1062.00201*.1161.77未配加新西蘭粉時本廠球成分：

日期TFeSiO2CaOMgOAL2O3TiO2轉(zhuǎn)鼓篩分201*.0760.986.410.800.891.451.5894.800.81201*.0860.956.710.890.851.351.3494.971.32在使用釩鈦球團礦初期，由于初期本廠球中釩鈦礦配比不高，對高爐順行影響并不明顯，但隨著球團礦中釩鈦礦配比的逐漸增加，對高爐順行影響不明顯，但鐵水和爐渣中鈦明顯隨爐溫呈線性的正比關(guān)系增減，且隨爐溫上升爐渣變稠，同時鐵水罐出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象。

據(jù)此，煉鐵廠根據(jù)當(dāng)時現(xiàn)狀，制定了初步冶煉釩鈦礦的操作方針，在保證爐況順行得情況下，主要以控制爐溫為主，將生鐵中【Si】和【Ti】分別控制在0.20%-0.25%之間，并要求爐溫【Si】+【Ti】≤0.50%為合適爐溫，并且在此基礎(chǔ)上要求爐溫穩(wěn)定，相鄰里兩爐鐵硅偏差不大于0.15，從而來抑制Ti的過還原。

對比煉鐵廠1#、4#高爐9-11月份平均渣鐵成分，如下：1#高爐渣鐵成分：

日期9月鐵水SiSMnPCrTiSiO2CaO爐渣MgOAl2O3SRTiO20.440.020.530.130.140.1531.6935.8111.1315.280.881.131.4010月0.340.030.400.120.100.1431.7235.7211.0614.490.901.871.1311月0.320.040.550.140.120.1231.4135.201*.6315.260.891.881.124#高爐渣鐵成分：

日期鐵水SiSMnPCrTiSiO2CaO爐渣MgOAl2O3SRTiO29月0.380.030.420.110.090.1032.2035.3611.1214.830.851.101.3910月0.350.030.340.110.100.1231.7335.0011.0714.960.881.681.1011月0.350.030.360.130.110.1331.3435.1810.6815.550.871.731.12根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，生鐵中【Si】和【Ti】的含量對渣中【TiO2】的正比關(guān)系。同時也可以看出，在冶煉過程中煉鐵廠在摸索釩鈦鐵的冶煉操作中，在保證爐況順行前提下，爐溫基本可以達到要求控制范圍內(nèi)。

在爐況順行方面，冶煉釩鈦鐵礦，原料當(dāng)中的釩鈦在滴落帶反應(yīng)的特點是鈦的氧化物和釩的氧化物被碳還原。反應(yīng)生成TiC與TiN的難溶固溶體，并進入到爐渣當(dāng)中，從而導(dǎo)致爐渣變粘稠。

為有效控制Ti的過還原的，在保證爐況順行的條件下，在料制上調(diào)整好煤氣流分布，保證適宜的爐腹邊緣煤氣流，避免因爐渣粘稠，造成過分粘結(jié)爐墻，造成爐墻部分結(jié)厚，甚至結(jié)瘤。送風(fēng)制度上要求下部吹透中心，使?fàn)t缸工作均勻活躍，以此降低鈦渣的黏度，同時避免和減少渣鐵中高熔點的含鈦化合物在爐缸內(nèi)堆積和沉淀，造成爐缸堆積。

爐前出鐵方面，強化爐前出鐵，嚴格控制好出鐵時間，減少渣鐵在爐內(nèi)停留的時間，同時維護好鐵口，確保每爐出凈渣鐵。

11月下旬，為學(xué)習(xí)釩鈦鐵冶煉方法，提高冶煉的水平，由公司技術(shù)處牽頭，組織煉鐵廠領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)技術(shù)人員前往承德建龍鋼鐵公司（簡稱：建龍）對標學(xué)習(xí)，承德建龍在冶煉釩鈦鐵的經(jīng)驗上要早于我廠，實際操作的水平也明顯高于我廠。從原燃料方面對比，除在高爐噴煤的理化指標上略次于建龍，其他各原燃料理化指標我廠均好于建龍，但在入爐原料結(jié)構(gòu)上，差異較大，對比如下：

建龍榮鋼燒結(jié)礦70%56%入爐原料結(jié)構(gòu)球團生礦30%26%16%鋼渣2%入爐品位54.6256.16由于我公司去年10月新建4#高爐，造成燒結(jié)礦消耗增大，燒結(jié)廠與煉鐵廠產(chǎn)能不匹配，燒結(jié)礦供應(yīng)緊張，目前靠使用鋼渣來調(diào)整爐渣堿度，使入爐原料品種多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易于爐況的穩(wěn)定。雖然綜合入爐品位高于建龍，但整體上建龍的原料結(jié)構(gòu)優(yōu)于我廠。

渣鐵成分方面:

爐渣成分建龍榮鋼SiO228.6CaO34.21MgO10.96Al2O313.18R1.2R3R4MgO/Al2O30.830.68Tio28.271.761.581.0831.3435.3610.6115.561.131.470.98建龍榮鋼si0.25生鐵成分s0.040.350.04Ti0.190.13物理熱14201*50從生鐵及渣成分上對比，爐溫低于我廠0.1%，能夠有效抑制鈦的過還原，爐渣堿度控制到1.20，比我廠高0.07，容易保證物理熱和爐渣還原氣氛的穩(wěn)定，可以增強對S的還原，渣中二氧化鈦較我廠大大高于6.51，處于中高釩鈦冶煉。而我廠渣中二氧化鈦在2.0左右，一般不超過2.0，屬低鈦渣冶煉，渣中鎂鋁比較我廠高0.15，對釩鈦礦冶煉有利于渣鐵流動性�？傮w來說，建龍對釩鈦礦冶煉經(jīng)驗和各項參數(shù)指標的控制成熟。我廠在這方面還需要繼續(xù)積累經(jīng)驗，完善各項操作制度，同時提高工長操作水平，逐步地適應(yīng)釩鈦礦冶煉，摸索出我們自己的一套冶煉方法。

在這階段冶煉釩鈦鐵期間，發(fā)現(xiàn)的一些主要問題：

入爐原料結(jié)構(gòu)方面，由于本廠燒結(jié)礦產(chǎn)能不足，高爐入爐原料結(jié)構(gòu)復(fù)雜，球團礦的比例升高，使不易于爐況的穩(wěn)定順行。

原燃料質(zhì)量方面，要嚴格控制原料質(zhì)量，由于冶煉釩鈦礦需要控制較低的爐溫，這樣脫硫就成了一大問題，因此需要減少原燃料中硫的帶入量，控制入爐原燃料的硫負荷，同時在含有釩鈦的原料當(dāng)中，要穩(wěn)定原料中TiO2的含量。且要嚴格要求入爐原料粒度。

爐渣堿度問題，我廠冶煉目前冶煉的屬于低鈦渣，可以在保證爐渣流動性的情況下，適當(dāng)提高爐渣堿度，以此來保證渣鐵的物理熱和一個好的還原氣氛，從而保證脫硫問題。

外圍影響，鐵水罐粘包問題，由于冶煉釩鈦鐵，鐵中高熔點的釩與鈦的氧化物容易造成鐵水粘罐，現(xiàn)在這種現(xiàn)象已經(jīng)逐步顯現(xiàn)出來，因此必須要做好出鐵后的鐵水罐保溫工作。

對下游單位的影響，由于燒結(jié)礦供應(yīng)不足，我廠以鋼渣來調(diào)整爐渣堿度，鋼渣在成分中含有大約0.3%-0.5%的P，而高爐無法解決脫P問題，本廠鋼渣在配加到高爐中，P不斷的循環(huán)和富集，鐵水中P明顯上升，平均在0.14-0.15，對下游煉鋼廠的生產(chǎn)有一定影響。

總結(jié)：我公司在釩鈦球團礦的冶煉操作中，煉鐵廠在工藝不成熟的情況下，逐步摸索釩鈦冶煉的方法，期間沒有因為冶煉含釩鈦原料而造成的爐況不順以及工藝事故，同時在工長也逐步的適應(yīng)了目前操作要求。在此試驗階段煉鐵廠取得了一些成績，并積累了寶貴的操作經(jīng)驗。但在今后的生產(chǎn)工作中，隨著原料中釩鈦含量的逐步增加，還應(yīng)逐步去摸索，解決生產(chǎn)中可能存在的問題，嚴格控原燃料的理化成分，合理搭配入爐原料，加強操作。在允許的情況下，多組織技術(shù)人員到冶煉釩鈦礦的企業(yè)去交流學(xué)習(xí)，為今后高釩鈦礦冶煉奠定基礎(chǔ)，為公司降本增效工作做出更大貢獻。

技術(shù)處201*年12月

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首承釩鈦球團礦高爐冶煉可行性分析

高爐冶煉釩鈦礦一直是比較困難，主要有泡沫渣、鐵水粘罐、粘渣、鐵損高、脫硫能力低等技術(shù)難題。攀鋼高爐自1970年投產(chǎn)后，經(jīng)過多年技術(shù)攻關(guān)，高爐利用系數(shù)不斷提高，由90年的1.406t/m3.d提高到1999年2.143t/m3.d和201*年2.3t/m3.d以上，主要技術(shù)經(jīng)濟指標步入了大高爐冶煉普通礦水平。一、首承球團礦與攀鋼燒結(jié)礦球團礦質(zhì)量比較

信通首承球團廠是首鋼礦業(yè)公司與承德信通公司等四方共同出資建設(shè)的球團廠，其金屬原料為含釩鈦的磁鐵精礦粉，設(shè)計年產(chǎn)釩鈦氧化球團礦200萬噸。承德地區(qū)的釩鈦磁鐵精礦粉含鐵品位較高，達到64％以上，SiO2含量低，一般在3.5％以下，TiO2含量相對比較低，一般小于3.0％，鐵品位高于攀鋼地區(qū)精礦粉品位，TiO2含量低于攀鋼地區(qū)精礦鈦含量，生產(chǎn)的球團礦和燒結(jié)礦指標要好于攀鋼水平，見表1。

表1信通首承精礦粉、氧化球團礦和燒結(jié)礦與攀鋼比較指標

首承精礦粉攀鋼精礦粉首承球團礦攀鋼球團礦

全首承精礦燒結(jié)*50％首承精礦燒結(jié)*攀鋼燒結(jié)礦

注：*為計算值

從表1可以看出，承德地區(qū)釩鈦精礦粉中TiO2含量遠低于攀鋼地區(qū)精礦TiO2含量，且鐵品位較高，因而使用承德地區(qū)精礦粉生產(chǎn)出的燒結(jié)礦、球團礦其鐵品位要高于攀鋼地區(qū)的燒結(jié)礦品位，燒結(jié)礦、球團礦中的TiO2含量低于攀鋼燒結(jié)礦、球團礦含量。二、高爐料比結(jié)構(gòu)和冶煉指標

攀鋼高爐爐料結(jié)構(gòu)為78％左右的自產(chǎn)釩鈦燒結(jié)礦，品位前全釩鈦球團礦品位約為55~56％，SiO28％，釩鈦球團礦人爐主要是代替燒結(jié)礦。

攀鋼高爐用塊礦的主要特點是TFe品位低(50％)，Si02含量高(15％以上)，使用Si02

含量高的塊礦的主要目的是調(diào)節(jié)爐渣堿度和控制爐渣TiO2含量，如果使用高品位低Si02塊礦，則需用搭配高硅塊礦(Si02>20％)或配加硅石來控制爐渣TiO2含量。

在目前高爐料比結(jié)構(gòu)和原料質(zhì)量條件下，高爐綜合入爐料的TiO2含量為％，爐渣中TiO2含量為％，高爐冶煉順行，各項技術(shù)經(jīng)濟指標較好。表2是近幾年攀鋼高爐技術(shù)經(jīng)濟指標。

表2近10年攀鋼高爐主要技術(shù)指標

利用系數(shù)/t.m-3.d-1焦比/kg.t-1

-1

煤比/kg.t入爐品位/％爐渣中TiO2/%

19951.696600.017.0545.4723.2

19961.80958527.6545.7922.3

19971.92955355.8446.0321.63

19981.97252474.9446.5722.15

19992.119430.5113.8147.3822.34

201*201*2.2422.36423140.0347.9722.13

201*年7月20日開始，攀成鋼335m3高爐進行了渣中Ti02含量分別為8％、10％、12％、15％四個階段的工業(yè)性試驗，通過試驗摸索高爐冶煉釩鈦礦的操作特點，取得了比較好的技術(shù)經(jīng)濟指標。前三個階段的平均利用系數(shù)分別達到2.85t/m3.d、3.15t/m3.d、2.90t/m.d，第四階段渣中TiO215％的試驗遇到一些問題。通過試驗和冶煉經(jīng)驗的積累，201*年攀成鋼4座高爐逐步加大釩鈦礦使用量，使渣中二氧化鈦含量逐步提高到15％，取得了比較好的高爐技術(shù)經(jīng)濟指標。

釩鈦資源是國家急需的短缺戰(zhàn)略資源，由于釩產(chǎn)品具有特殊的性能，故被廣泛用于鋼鐵、有色金屬、化學(xué)以及航空航天、導(dǎo)彈、火箭等各行業(yè)。釩氮合金在國內(nèi)市場極為緊張，目前只有攀鋼能夠生產(chǎn)釩氮合金，每年生產(chǎn)能力僅1500噸。美國、俄羅斯、德國、日本及西歐等發(fā)達國家，對釩的需求量極大，市場前景十分看好。為綜合利用目前首承球團礦鐵、釩資源，在獲得鋼鐵產(chǎn)品的同時提取釩產(chǎn)品，對首鋼控制的承德地區(qū)釩鈦精礦進行綜合開發(fā)利用提出如下想法：一是冶煉釩鈦礦，二是進行提釩和生產(chǎn)釩鈦合金

承德地區(qū)釩鈦精礦含鐵品位在64.5％左右，SiO2在3.3％左右，TiO2含量在3.0％左右，V2O5含量在0.5％左右。用該精礦生產(chǎn)的球團礦品位約63.5％，SiO2約4.5％，TiO2含量約2.5％，V2O5含量約0.45％；用50％該精礦生產(chǎn)的燒結(jié)礦在堿度1.80時，品位約57％，SiO2約4.7％，TiO2含量約1.28％，V2O5含量約0.23％。根據(jù)攀鋼和攀成鋼鐵公司釩鈦礦冶煉經(jīng)驗，在爐渣中TiO2含量10％左右時，通過采取強化冶煉等技術(shù)措施，高爐利用系數(shù)可以達到接近冶煉普通礦水平，但燃料比比冶煉普通礦時高約80kg/t，使煉鐵

成本上升約60~80元/t鐵。按照釩鈦燒結(jié)礦72％、奧塊礦8％、釩鈦球團礦20％為料比時，高爐爐渣中TiO2含量在8.5％，鐵水中V2O5含量約0.3％。三、提釩和含釩合金

根據(jù)資料，爐料中的釩約有80～90％在煉鐵過程中進入鐵水，所以按照前面敘述的燒結(jié)礦和球團礦中的釩含量以及高爐料比結(jié)構(gòu)，鐵水中的釩含量約0.3％。根據(jù)攀鋼和承鋼鐵水吹煉提釩經(jīng)驗，在煉鋼前對鐵水中的釩進行吹煉時約90％左右的釩進入渣中，形成釩渣。按照年產(chǎn)300萬噸鐵計算，每年需要釩鈦球團礦100萬噸，釩鈦燒結(jié)礦350萬噸，可以得到釩渣10～15萬噸。通過冶煉釩渣生產(chǎn)V2O5、V2O3和釩氮合金等系列釩產(chǎn)品。

1、產(chǎn)品優(yōu)勢分析（1）釩氮合金

目前每生產(chǎn)一噸FeV80釩鐵就會產(chǎn)生一噸半左右的固體廢渣，而生產(chǎn)釩氮合金則無任何廢棄物產(chǎn)生；同時生產(chǎn)高釩鐵釩的回收率僅為95％，而生產(chǎn)釩氮合金，釩的回收率幾乎為100％。因此，生產(chǎn)釩氮合金即可保護環(huán)境，又節(jié)約了釩資源。實踐證明，在煉鋼中使用釩氮合金比使用釩鐵合金產(chǎn)品具有以下優(yōu)勢：

①在含釩量相同的情況下，采用氮化釩合金化的含釩鋼比采用釩鐵合金化的含釩鋼強度高，而延伸率降低很小或基本不降低。

②采用釩氮合金化的鋼比采用釩鐵合金化的鋼，鐵素體晶粒度級別要高1～2級，晶粒尺寸更細。

③采用釩氮合金化的高氮釩鋼，其釩的析出相數(shù)量是含釩鋼的2倍，且析出相平均顆粒尺寸更小。

④采用釩氮合金化與采用釩鐵合金化鋼，可以節(jié)約20％～40％的釩，另外，在含釩量相同的情況下，高氮釩鋼的強度水平比含釩鋼的強度更高。從節(jié)約成本和提高性能上看，釩氮合金比釩鐵合金具有明顯的優(yōu)越性。

由于國內(nèi)釩氮合金生產(chǎn)能力遠遠不能滿足市場需求，因此開發(fā)生產(chǎn)釩氮合金具有顯著優(yōu)勢。

2、市場前景分析

1）供求與市場行情。從世界釩(按V205計，以下同)供求情況看：201*年全球總需求為19160萬lb，釩供應(yīng)為17600萬lb，供應(yīng)缺口為1500萬lb；預(yù)計201*年需求將達20530萬lb，供應(yīng)為19600萬lb，缺口為1000萬lb。從釩行情看：釩行情從1999-201*年一直在低位徘徊，隨著以中國為主的需求的激增，201*年開始釩價格不斷攀升。V205和FeV價格201*年1月份分別為7.87美元／kg和17．9美元／kg；12月份分別為21.08美元／kg和48.7美元／kg。201*年5月份V205和FeV價格分別上漲到57.87美元/kg和120美元/kg。雖然供需緊張，但市場漲幅如此之大實屬異常，預(yù)計今后將會回落。但V205的價格不會降到22.05美元/kg以下。201*年6月中旬，國內(nèi)市場釩鐵主流報價13.5-13.7萬元/噸左右，美國市場方面供應(yīng)依然緊張，釩鐵價格45-47美元/kg，歐洲釩鐵報價為39-40美元/公斤釩。

2）釩氮合金

隨著新技術(shù)的不斷進步，釩合金在應(yīng)用中表現(xiàn)出許多重要的特性，在冶金行業(yè)、工具和模具行業(yè)、建筑行業(yè)、能源行業(yè)、鐵路運輸行業(yè)、汽車行業(yè)以及熱軋容器等行業(yè)得到了廣泛且重要的應(yīng)用。

以建筑業(yè)為例，我國建筑行業(yè)消耗的鋼材占鋼材消耗總量的30～50％，僅鋼筋每年的消費量約5000萬t。若用400MPa級鋼筋取代335MPa級鋼筋，則可節(jié)省鋼材10～15％，如果建筑行業(yè)400MPa級鋼筋的用量達到50％，則可節(jié)約鋼材750萬t。同時還提高了混凝土結(jié)構(gòu)的強度，對提高高層建筑和大型橋梁安全性，尤其是抗震性是十分重要的。所以含釩鋼鐵產(chǎn)品有比較強的市場競爭優(yōu)勢。試驗結(jié)果表明：釩氮合金生產(chǎn)20MnSiV400MPa鋼筋，在達到相同強度的條件下，與釩鐵相比可節(jié)約35％的釩，并降低煉鋼成本。如果我國每年5000萬t鋼筋中的五分之一使用釩氮微合金比提高到400MPa級鋼筋標準，那么每年將消耗釩氮合金約6500t，所以釩氮合金市場前景看好。

3、生產(chǎn)工藝（1）提取釩渣工藝

采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐提釩工藝，將鐵水注入轉(zhuǎn)爐后，每噸鐵加入冷卻氧化劑軋鋼鐵皮40～80kg/t，用帶有水冷的氧氣噴槍，以280～320m3/min的供氧強度噴吹工業(yè)氧氣，吹釩操作時間5～8min，吹煉過程熔池溫度從1230～1260℃提高到1340～1410℃，抬起氧槍停止吹氧，將半鋼倒入半鋼罐車，送至另一座轉(zhuǎn)爐煉鋼，釩渣倒入渣罐,實現(xiàn)半鋼與釩渣的分離。

（2）五氧化二釩生產(chǎn)工藝

以蘇打為添加劑，釩渣為原料生產(chǎn)五氧化二釩工藝流程主要有：原料處理（包括釩渣破碎、粉碎、配料、混料）、氧化焙燒、熟料浸出、沉釩和溶化等5個工序。

將釩渣破碎、球磨、除鐵、配料、混料后，在氧化氣氛下加熱，經(jīng)焙燒后成為熟料；將熟料中的可溶性釩酸鈉溶解到水溶液中，隨著溶液酸性增加逐步水解，生成多釩酸鈉沉淀物，經(jīng)過濾后得到的“紅餅”（xNa2OyV2O5nH2O），加熱后得到五氧化二釩，經(jīng)脫水、熔化后，再經(jīng)粒化臺制成片狀五氧化二釩。

（3）三氧化二釩的生產(chǎn)工藝

用多釩酸鈉作原料，用氣體還原（天然氣、煤氣、氫氣、一氧化碳、氨氣等）得到三氧化二釩。

（4）氮化釩的生產(chǎn)工藝目前國內(nèi)已經(jīng)具有釩氮合金產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的工藝和技術(shù)，催化還原及固態(tài)滲氮技術(shù)、非真空連續(xù)生產(chǎn)技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)等在國內(nèi)已經(jīng)屬于成形的技術(shù)。

①原料制備：在V2O3中按0.25％～0.30％的比例加入炭質(zhì)（C1）有機粘結(jié)劑，在混合均勻的基礎(chǔ)上加壓成型，制成毛坯。

②催化還原及氮化：將制成的毛坯物料和一定比例的石墨（作為催化劑）和F型還原劑放入Tby爐中焙燒，同時通入氮氣，在炭質(zhì)還原劑和催化劑共同作用下，實現(xiàn)脫氧還原和滲氮，得到合格的氮化釩。

該工藝特點是非真空、連續(xù)、碳化和氮化同步進行。設(shè)備投入低、工藝流程簡單、生產(chǎn)效率高、能耗低、運行周期短。

201*-7-

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