德勝釩鈦1 250m3高爐低品位高釩鈦礦冶煉降焦比實踐

何益先,江青芳,劉德安,張 杰

(四川德勝集團釩鈦有限公司四川樂山614900)

德勝釩鈦1 250m3高爐低品位高釩鈦礦冶煉降焦比實踐

何益先,江青芳,劉德安,張 杰

(四川德勝集團釩鈦有限公司四川樂山614900)

德勝釩鈦1 250m3高爐2010年投產(chǎn),20個風口送風,兩個鐵口,采用PW無料鐘爐頂上料、軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)、水粹渣處理系統(tǒng)等技術。德勝釩鈦1 250m3高爐在降焦比攻關過程中,從精料入爐、強化高爐操作和管理及設備改造等方面采取措施,成功突破了低品位高釩鈦磁鐵礦冶煉高焦比的瓶頸,解決冶煉過程中渣比高、脫硫難、爐渣黏的難點,開拓了一條小中型高爐降本的新道路。攻關前后指標對比,提高煤比達57kg/t Fe,降低焦比142kg/t Fe。

高釩鈦;降焦比;實踐

1 引言

德勝釩鈦1 250m3高爐2010年投產(chǎn),20個風口送風,兩個鐵口,采用當今最先進的PW無料鐘爐頂上料、軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)、水粹渣處理系統(tǒng)等技術。但德勝釩鈦地處四川腹地,交通不便,外購礦石成本極高,因此利用攀西地區(qū)豐富的低品位高釩鈦磁鐵礦入爐冶煉,是降低成本的有效手段。但該礦種冶煉存在著高爐渣比極高、脫硫困難、爐渣黏稠等技術難點,不利于中大型高爐冶煉,導致焦比一度高達576kg/t Fe。德勝集團在高爐操作上大膽探索創(chuàng)新,通過工藝技術革新,設備改造、原料優(yōu)化、操作優(yōu)化成功在低品位高釩鈦冶煉條件下,降低焦比至434kg/tFe,達到國內(nèi)同行業(yè)先進水平,對有效利用我國廉價的貧礦資源作出了較大貢獻。

2 焦比偏高的主要原因

2.1 客觀原因

(1)品位低、渣量大。1 250m3高爐所采用的高釩鈦磁鐵礦,綜合入爐品位小于49.5%,遠低于全國1 000m3級高爐56%的水平[1];渣比高達670kg/t,高于全國1 000m3級高爐約270kg/t。

(2)爐渣黏稠、爐溫波動大。高釩鈦磁鐵礦冶煉(渣中TiO2≥20%),提高煤比后未燃煤粉進入渣中,由于其具有較高的反應活性,易與爐渣中TiO2還原生成Ti(CN)難熔物質(zhì),從而使爐渣變粘稠,流動性變差,放不盡渣鐵,崩、滑、懸料頻繁,造成爐況不受控,為處理爐況被迫降低煤比,輕負荷冶煉,致使焦比大幅升高。

(3)原料質(zhì)量差、透氣性差。德勝處于四川盆地腹地,周邊優(yōu)質(zhì)焦炭、煤粉產(chǎn)地極少,外購焦炭成本較高,因此入爐焦炭質(zhì)量較差,入爐后在冶煉過程中產(chǎn)生大量粉末,造成高爐料柱透氣性惡化,崩滑料頻繁,高壓差不受風,對釩鈦礦冶煉造成極為不利的影響。

(4)硫負荷偏高,脫硫系數(shù)低。高釩鈦礦冶煉硫分配系數(shù)Ls為5～9,僅為普通礦冶煉硫分配系數(shù)Ls25～30的1/5,因德勝焦炭、煤粉等原料入爐硫含量較高,致使高爐硫負荷高達6kg/t,為保證產(chǎn)品質(zhì)量,爐溫控制較高,產(chǎn)品質(zhì)量與經(jīng)濟指標提高的矛盾尖銳。

(5)渣口設備設計不合理,未能發(fā)揮作用。1 250m3高爐設計時考慮到渣比較高,為利于排渣參照攀鋼經(jīng)驗設計1個上渣口,但受場地限制,開爐后發(fā)現(xiàn)沖渣溝過短且存在一定安全隱患,因此未能放上渣,鐵口出渣壓力較大。

(6)普通礦在一定冶煉條件下,冶煉強度越高,則焦比升高、溫度波動增大、脫硫系數(shù)降低對高爐降焦比冶煉是不利的。但高釩鈦磁鐵礦冶煉減少了釩鈦爐料在爐內(nèi)停留時間,解決了TiO2過還原的問題,采取高冶煉強度的方法卻是非常有效的手段,因此存在一定矛盾,不易找準平衡點。

2.2 主觀原因

(1)小中高爐低品位高釩鈦冶煉經(jīng)驗不足。德勝釩鈦1 250m3高爐,是公司首座中型高爐。2010年開爐初期由于生產(chǎn)技術經(jīng)驗不足,對低品位高釩鈦礦中型高爐的冶煉難度認識不足,上、下部調(diào)劑的方向及幅度尚待摸索,導致爐況事故頻發(fā),嚴重影響焦比。

(2)技術人員經(jīng)驗不足。對中型高爐冶煉操作規(guī)范化、科學化、連續(xù)性認識不到位,統(tǒng)一操作制度執(zhí)行不力,導致爐溫波動較大。

(3)對高釩鈦冶煉的爐前管理經(jīng)驗不足。參考攀鋼幾十年積累的高釩鈦冶煉爐前管理經(jīng)驗,高釩鈦冶煉爐前管理以“搶”字為先,快速出鐵減少渣鐵在爐內(nèi)蓄積的時間。

3 焦比攻關的措施

3.1 改善焦炭質(zhì)量

改變焦炭結(jié)構,大量采購山西等地區(qū)高性價比優(yōu)質(zhì)冶金焦炭,按經(jīng)濟比例搭配川內(nèi)普通冶金焦,從水熄焦入爐為主改變?yōu)楦上ń谷霠t為主,焦炭質(zhì)量較大改善,使壓差大幅降低,冷風流量逐步平衡穩(wěn)定。

3.2 改善礦石性能

為改善入爐礦石性能,解決外購球團礦石質(zhì)量不穩(wěn)定,抗壓強度偏低,并且成本較高的缺點,德勝釩鈦投資將原有66m2燒結(jié)機改造為鏈篦機回轉(zhuǎn)窯球團機;自產(chǎn)釩鈦球團礦較外購普通球團礦減少了運輸過程中的磨損,抗壓強度由1 500N大幅提升至2 000N,有效改善了原料質(zhì)量,使高爐還原過程中粉末減少、料柱透氣性改善。

3.3 低[Si]+[Ti]冶煉

(1)德勝釩鈦1 250m3高爐在開爐初期因爐況順行較差,采用5C 313.5 293.5 273.5 O 249 247 225 C 155 15%的裝料制度,O/C角差2.5°中心配加15%中心焦,著重發(fā)展邊緣氣流穩(wěn)定爐況,因此焦炭負荷僅3.6,礦批30t/批,焦比一度高達576kg/tfe;1 250m3高爐大膽轉(zhuǎn)變思路,逐步取消中心加焦,徹底解決了中心加焦燃耗較高、冶煉強度受限的問題。以五環(huán)焦炭布料形成穩(wěn)定的焦炭大平臺[1],調(diào)整裝料制度穩(wěn)定為C 333 331 239 227 220 O 321 239 227發(fā)展中心氣流兼顧邊緣形成穩(wěn)定的操作爐型,并按原料特性調(diào)整排料順序使其達到最優(yōu)化布料,穩(wěn)定上部氣流為低硅冶煉創(chuàng)造穩(wěn)定的氣流條件。

(2)為減少釩鈦爐料在爐內(nèi)停留時間,解決TiO2過還原的問題,1 250m3高爐采取一定條件下的高強度冶煉。主要措施是將高爐風量由2 533m3/min提高到3 284m3/min,富氧率由1.23%提高到1.98%,采用以上措施使1 250m3高爐保持了1.20t/m3·d左右的高冶煉強度。

(3)采用“定溫調(diào)煤”操作方式,發(fā)揮熱風爐設備的潛能,將風溫使用水平由1 038℃提高到1 213℃,提高達175℃理論上可降低焦比40kg[2],并且大幅提高了物理熱。

(4)新增脫濕鼓風裝置,解決四川地區(qū)因夏季濕分(15g/m3～21g/m3)波動較大導致風量波動影響爐況穩(wěn)定的問題,成功將夏季濕分控制在8.0g/m3左右,減少了爐況波動。

(5)對鐵水[Si]+[Ti]冶煉實行考核控制,嚴格把控高爐鐵水[Si]+[Ti]控制,根據(jù)技術提高水平不斷收窄爐溫控制區(qū)間,最終在爐況穩(wěn)定情況下將鐵水含[Si]由0.447%成功降低到0.167%左右,有效提高鐵水流動性,實現(xiàn)釩鈦冶煉渣鐵“快進快出”的要求,解決了TiO2在爐內(nèi)停留時間過長導致爐渣粘稠的問題,并且理論可降低焦比達110kg/t Fe[2]。

通過上述措施,高爐爐缸活躍程度提高、焦炭負荷提高(入爐焦碳量減少降低硫負荷)、物理熱充沛,解決了釩鈦礦低硅鈦冶煉脫硫系數(shù)較低的問題。使1 250m3高爐[Si]由0.447%逐步降低到0.163%,成功實現(xiàn)低[Si]+[Ti]冶煉,大幅降低焦比,并解決釩鈦礦冶煉出粘渣導致爐況事故頻發(fā)的問題,更進一步地降低燃料消耗。

3.4 提高煤焦置換比

因噴吹用煤粉與焦炭存在著巨大的價差,利用廉價的煤粉資源代替稀缺的焦煤資源是降低焦比的有效手段。

(1)提高理論燃燒溫度。為提高噴煤比創(chuàng)造條件,德勝釩鈦通過操作優(yōu)化,入爐風溫由1 038℃提高到1 213℃,富氧率由1.23%提高到1.98%,綜合理論燃燒溫度(t理)提高達122℃,為高爐提供了增加54kg/t Fe煤比的條件。

(2)提高高爐爐頂壓力降低全壓差。1 250m3高爐在設計壓力160kpa的基礎上,對高爐設備能力進行綜合評定。經(jīng)論證后通過PLC的程序優(yōu)化,逐步將爐頂壓力提高到175kpa,不但有效降低全壓差穩(wěn)定爐況,并且理論可降低5kg焦比。

(3)優(yōu)化操作。采用低[Si]+[Ti]冶煉技術,高冶煉強度冶煉,減少高釩鈦爐料在爐缸的停留時間,解決了釩鈦冶煉高噴煤比冶煉易形成粘渣的瓶頸。不斷提高焦負荷,并提升與之相匹配的噴煤量,最終提高煤比達142kg/t Fe,有效降低了焦比。

3.5 提升爐前管理技術

高釩鈦冶煉,爐前的勞動強度相對較大,爐渣粘稠鐵水流動性差,鐵口噴濺大,在操作中很難保證正點出鐵。這與釩鈦冶煉爐前以“搶”字為核心“快進快出”操作方針極不匹配。1 250m3高爐在爐前管理上,狠抓鐵口管理,統(tǒng)一爐前操作,順利實現(xiàn)“零間隔”出鐵,解決了爐前生產(chǎn)的技術瓶頸。

表1 德勝釩鈦1250m3高爐降焦比實踐技術指標變化表

4 結(jié)論

(1)德勝釩鈦3#高爐降焦比攻關的實踐證明,低品位高釩鈦礦(渣中TiO2＞20%)通過技術攻關,實現(xiàn)高噴煤比相對較低焦比冶煉是可行的。

(2)釩鈦礦的低[Si]冶煉可以達到比普通礦更低的水平,鐵水中[Si]含量可控制在0.15%左右,突破了低[Si]+[Ti]冶煉的技術瓶頸。

(3)在現(xiàn)有運輸條件下,針對地區(qū)特點采用低品位高釩鈦礦石,入爐雖然在降低焦比攻關后仍高于普通礦石冶煉高爐,但對德勝1 250m3高爐降低成本是非常有利的,對我國內(nèi)陸地區(qū)鋼鐵廠小中型高爐降本有較大現(xiàn)實意義。

(4)釩鈦冶煉降低焦比的核心思想是在一定條件下高強度冶煉,縮短冶煉時間,先保障爐況穩(wěn)定減少爐況事故,再通過改善外部條件、低硅冶煉等,提高煤焦置換比等措施是降低焦比的關鍵。

[1] 周傳典.煉鐵生產(chǎn)技術手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2002:313-374.

[2] 郝素菊.高爐煉鐵500問[M].北京:化學工業(yè)出版社,2008:177-202.

Henderson High Vanadium Titanium 1 250 m3Blast Furnace Low Grade Vanadium Titanium Ore Smelting Coke Rate Reduction Practice

HE Yi-xian,JIANG Qing-fang,LIU De-an,ZHANG Jie
(Sichuan DE sheng group,vanadium and titanium Co.,LTD.,Leshan 614900,Sichuan,China)

DE-vanadium titanium 1250 m3blast furnace put into production in 2010,20 tuyere air supply,two iron mouth.Use PW no bell roof,water,soft water closed circulation system of slag processing technology such as essence.DE sheng vanadium titanium 1250 m3blast furnace in the process of coke rate reduction research,through concentrate charging,strengthening blast furnace operation and management and equipment modification,etc.Successfully broke through the low grade high vanadium titanium magnetite smelting high coke rate of bottleneck,solve in the process of smelting slag is more difficult than high,desulfurization,slag adhesion difficulties,opens up a new path of small to medium sized blast furnace authors.Research indicators before and after contrast,increase up to 57 kg/tfe coal ratio,reduce coke rate of 142 kg/tfe.

high vanadium titanium;coke rate;practice

TF543

B

1001-5108(2015)06-0012-04

何益先,工程師,主要從事煉鐵技術方面的管理與研究工作。