钒钛磁铁矿试验方案

1、陕钢集团汉中钢铁有限责任公司 项目名称 : 高炉配加钒钛磁铁矿冶炼试验方案 编写单位 : 联 系 人: 上报时间: 16 、配加钒钛矿冶炼背景及意义 1、陕南钒钛铁矿资源介绍 汉中洋县桑溪地区有 50 多平方公里的钒钛磁铁矿，已探明储量 3 千多万吨，远景储量 2 亿多吨。陕西有色集团 2012 年 10 月对陕南 矿山企业重组后，初步形成 80 万吨钒钛铁精粉生产规模。其中鸿兴 年产 20 万吨铁精粉项目已进入试生产阶段， 桑溪 60 万吨建设项目将 接近尾声。陕西有色计划将继续围绕桑溪片区， 进一步加大勘查力度， 全面掌握资源储量，逐步建成年产 300 万吨铁精粉。 西乡子午和望江山地区有

2、 18 多平方公里的基性岩体钒钛磁铁 矿，已探明储量 6500万吨，远景储量 1 亿多吨。已建成年产 50万吨 铁精粉生产规模，现每月实际产量 1 万吨。 2、钒钛磁铁矿高炉冶炼技术发展简介 钒钛磁铁矿属于难冶炼矿一种矿石，俗称“呆矿” 。主要是冶炼 时形成的碳化钛和氮化钛属于高熔点化合物， 可使渣铁粘稠， 高炉排 放渣铁困难， 严重时造成高炉堆积难行。 前苏联对高炉冶炼钒钛铁矿 研究比较早，研究结果是矿中氧化钛含量小于 8%，冶炼时控制炉渣 中 TiO2 含量小于 10，否则无法使用。其他国家也有研究 , 未能实 现工业应用。 攀西钒钛磁铁矿资源丰富， 1936 年我国已经发现。解放后国家

3、计划西南工业建设钢铁厂问题， 1955 年国家安排对攀枝花矿的研究 工作，几年研究结果是精矿中氧化钛高达 1113%，按苏联标准根本 无法使用。 迫于攀钢建设问题， 1965 年初原冶金部组织人员在承德模拟攀 枝花矿氧化钛含量进行高炉冶炼试验， 采取在炉缸喷吹氧气， 确定低 硅、低钛、高碱度的冶炼方针，解决了高钛渣变绸的世界难题， 做 到了渣铁畅流 , 生铁合格，冶炼试验取得了成功。承德试验成功后， 又按计划进行了西昌小高炉的验证试验和首都钢铁公司的大型高炉 试验。证明技术方方法正确，采取措施有效。这一试验的成功突破3 百多年来世界上没有解决的难题， 肯定了高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿 的前途，为

4、攀钢建设奠定技术基础。1970年攀钢1000m3高炉建成投 产后，继续攻关研究，采用配矿、富氧等技术措施高炉利用系统达到 1.8t/m3.d。九十年代取得了较大技术突破，高炉利用系达2.5t/m3.d、 综合焦比 530kg/t 成绩。 钒钛铁矿冶炼时渣中氧化钛含量是一个重要指标。 一般根据渣中 氧化钛含量多少，将钒钛矿冶炼划分为低钛型渣(TiO2小于10%、 中钛型渣(TiO21020%)和高钛型渣冶炼技术。目前，中国是唯一掌 握大量使用钒钛矿冶炼的国家。 其中攀钢属于高钛渣冶炼， 承钢属于 中钛渣冶炼，马钢高炉属于低钛渣冶炼。 3、配加钒钛矿目的意义 陕钢集团加强与有色集团战略合作， 实现

5、资源整合利用， 有色集 团将在汉中建立钒钛矿综合利用产业区，形成年产 20 万吨高钛渣、 10 万吨钒渣、 10万吨工业硅粉等生产线。这些产业形成将产生含钒 钛铁精矿粉 300万吨。汉钢已近形成年产 300万吨钢规模， 每年需要 近 500万吨含铁原料。充分利用该矿粉， 实现生产工艺互补和综合利 用，对降低产品原料成本，增强企业竞争力意义重要。 为了落实集团公司张总提出的钒钛铁矿配加 20%的目标，达到降 本增效，现将高炉配加钒钛铁矿冶炼方案制定如下。 二、成立组织机构 组织机构 总负责：韦武强 组 长：赵 林 副组长：习宏斌 组 员：袁浩、王纪民、李都宏、尚巍巍、屈景森、聂建仓、 郭清 闫俊

6、超、鲁兴鼎，白玉鹏，成继勋，拜金明，向小龙。许宏安、 海、张小龙、张海龙 职责 1、总负责：负责项目的总体策划以及进行项目的验收工作。 2、组长：负责项目的整体部署以及定期对试用情况组织讨论, 并对出现的问题进行协调。 3、副组长：负责项目的技术把关，技术操作规程和技术方案的 批准。 4、组员：按项目实施计划安排好各自工作。 三、试验的原燃料条件 1、今年上半年配加钒钛铁精矿情况 汉钢公司从今年元月9日开始在烧结少量使用钒钛磁铁矿，最初 配加比例为1% 4月15日配比最高达到5% 4月25日取消在烧结 配加。在4月21日开始在球团矿料中配加5%钒钛磁铁矿，6月14日 将球团矿中该矿配加比例至

7、12%于6月27日因钒钛磁铁矿库存不 足停止使用。使用期间钒钛铁精矿成分、球团矿成分以及铁水、炉渣 成分见下表 钒钛铁精矿成分: Tfe SiO2 CaO MgO A12O3 P S TiO2 四月 61.57 3.91 0.42 1.12 1.41 0.048 0.182 6.98 五月 61.64 4.12 0.48 1.30 1.53 0.03 0.244 5.58 Tfe SiO2 CaO MgO Al2O3 P S TiO2 1# 62.59 7.19 0.40 0.57 0.84 0.015 0.01 0.56 2# 62.68 7.35 0.39 0.55 0.82 0.015

8、0.09 0.57 球团矿的成分: (% 铁水中成分: Si Mn P S V Ti 1# 0.41 0.21 0.108 0.032 0.067 0.056 2# 0.35 0.22 0.090 0.032 0.067 0.063 炉渣成分: SiO2 CaO MgO Al2O3 S FeO TiO2 1# 37.02 40.94 6.87 11.45 0.858 0.53 1.23 2# 36.66 41.17 6.881 11.63 0.837 0.50 1.23 从以上结果可以看出，上半年配加钒钛精矿量较少，高炉铁水、 炉渣中钛含量很低，尤其是炉渣 TiO2仅有1.23%,远远低于钒钛

9、铁 矿冶炼中钛型渣冶炼水平。 2、汉钢公司使用的钒钛磁铁矿成分如表1: 表1 :钒钛磁铁矿成分表 Tfe% FeO% SiO2% CaO% MgO% Al 2Q% P% S% TiO2% 61.76 23.84 3.96 0.50 0.84 1.67 0.043 0.89 5.66 四、技术方案 下半年计划分三个阶段进行，配加比例分别为 6% 8% 10%下 一步配加安排根据这次试验情况再研究确定。 第一个阶段，只在烧结料中配加，第二阶段在烧结和球团矿用料 中同时配加钒钛精矿粉，第三阶段在第二阶段基础上进一步提高球团 矿原料中钒钛铁精矿配比。这样便于高炉试验期间及时调整炉料配 比，控制TiO2

10、负荷，确保高炉生产稳定状态。 按照汉钢高炉生铁产量8500吨，高炉炉料结构（72%烧结矿+28% 球团矿）进行了理论测算，各个阶段用料量、配比、成分以及生铁和 炉渣成分如下 第一阶段: 1、钒钛磁铁矿要达到含铁料 6%的目标，烧结预配料比必须为 9%烧结配料比及用量如表2: 表2:烧结配料比及用量 物料名称 预配料比（% 单耗（kg） 用料干量（t） 用料湿量（t） 主流一 20 184 1921 2112 主流二、三混矿 41 364 3796 4330 澳粉 30 275 2874 3168 钒钛磁铁矿 9 83 865 950 合计 100 907 9458 10566 烧结矿理论成分

11、Tfe:54.52% , CaO:11.14%,SiO2：5.57%,MgO:2.20%,AI 2Q%：1.77%, P:0.05%, S:0.03%,TiO 2:0.62% , R:2.0 ; TiO2负荷为 5.07kg/t 。 2、铁水和炉渣的理论成分炉渣如表3-1、3-2 : 表3-1 :铁水的理论成分 Si S P Ti V 0.35 0.035 0.079 0.15 0.10 表3-2 :炉渣理论成分 炉渣成分 CaO SiO2 MgO AI2O CaS TiO2 MeO 渣成分含量（kg） 134.96 127.99 31.72 47.11 8.50 5.87 7.8 炉渣百分含

12、量（% 37.08 35.17 8.72 12.94 2.34 1.61 2.14 1、钒钛磁铁矿要达到含铁料8%勺目标，烧结预配料比为10% 球团配料比为5%烧结、球团配料比及用量如表 4、表5: 表4:烧结配料比及用量 物料名称 预配料比（% 单耗（kg/t ） 用料干量（t） 用料湿量（t） 主流一 20 184 1921 2112 主流二、三混矿 40 355 3702 4223 澳粉 30 275 2873 3167 钒钛磁铁矿 10 92 961 1056 合计 100 906 9457 10558 烧结矿理论成分 Tfe:54.53%，CaO:11.11%,SiO 2：5.55%

13、,MgO:2.20%,AI 2Q%:1.77%, P:0.05%, S:0.03%,TiO 2:0.67%，R:2.0 ； TiO2负荷为 5.49kg/t。 表5:球团配料比及用量 物料名称 配料比（% 单耗（kg/t） 用料干量（t） 用料湿量（t） 钒钛磁铁矿 5 51 207 227 进口造球粉 40 389 1578 1782 国内造球粉二 55 552 2238 2500 合计 100 992 4023 4509 烧结矿理论成分 Tfe:62.38%，CaO:O.37%,SiO 2：7.52%,MgO:0.60%,AI 2O3%:1.28%, P:0.01%, S:0.04%,Ti

14、O 2:0.44%，R:0.05 ； TiO2 负荷为2.60kg/t。 2、铁水和炉渣的理论成分炉渣如表6-1、6-2 : 表6-1 :铁水的理论成分 Si V S P Ti 0.35 0.12 0.035 0.080 0.18 表6-2 :炉渣理论成分 炉渣成分 CaO Si02 MgO AI2O CaS TiO2 MeO 渣成分含量（kg） 134.62 127.06 31.64 47.20 8.58 7.19 7.8 炉渣百分含量（% 36.98 34.90 8.69 12.96 2.36 1.97 2.14 第三阶段: 1、烧结原料配比不变，调整球团配料比为 11%球团配料比表 8:

15、 表&球团配料比及用量 物料名称 配料 单耗 用料干量 用料湿量 钒钛磁铁矿 11 112 455 500 进口造球粉 40 388 1577 1780 国内造球粉二 49 491 1993 2226 合计 100 991 4025 4506 理论成分 Tfe:62.30%，CaO:0.37%,SiO 2：7.35%,MgO:0.60%,AI 2Q%：1.29%, P:0.01%, S:0.05%,TiO 2:0.76%，R:0.05。TiO2 负荷为5.67kg/t。 2、铁水和炉渣的理论成分炉渣如表8-1、8-2 : 表8-1 :铁水的理论成分 Si V S P Ti 0.20 0.15

16、0.035 0.080 0.20 表8-2 :炉渣理论成分 炉渣成分 CaO SiO2 MgO AI2Q CaS TiO2 MeO 渣成分含量（kg） 134.63 126.29 31.68 47.25 8.65 8.26 7.8 炉渣百分含量（% 36.93 34.64 8.69 12.96 2.37 2.27 2.14 五、实施计划 为使钒钛磁铁矿按计划顺行的配加实施，达到降低生产成本的 目的，现制定以下实施计划： 培训计划 计划安排生产技术部、烧结厂、炼铁厂技术人员到四川攀钢、达 钢等企业考察学习钒钛矿冶炼技术，时间初步确定为8月10日到8 月25日。 1、烧结厂、炼铁厂、生产技术部制定

17、学习计划和要点，经项目 组组长批准后方可。 2、每个单位学习完毕后对学习成果认真总结，撰写学习论文， 结合汉钢公司实际，提出可执行性方案。 3、外出学习人员整理钒钛矿冶炼培训资料，对各自单位关键人 员进行宣讲培训。 钒钛矿储备计划 根据前一阶段钒钛磁铁矿配加使用情况，结合本地的资源状况， 具体要求如下： 1、按钒钛磁铁矿配加比例 6% 8% 10%试验阶段的日消耗为 950吨、1285吨、1555吨，按照试验周期15天，矿业公司应在每一 阶段试验开始前一周确保钒钛磁铁矿有足够的库存量（第一阶段 15000吨、第二阶段20000吨、第三阶段25000吨）。 技术要求：TFe 61.00%（钛含量

18、升高后，品位可能很难过60%）, SiO2 7.50%, S 0.60%, P 0.06%, TiO2V 9.00%, AI2QW 2.00%, Pb、 As、Bi 0.1%，碱金属（K2O+NaO）含量 v 0.50%, Cu Znv 0.20% Mn Ti，其关系为Ti = 0.700Si 0.025。低钛渣冶炼时，铁中 Si 随炉温变化较 Ti 灵敏，故可以 Si 相对表示炉温。 为防止低钛 渣变稠并能控制低的铁损和良好的脱硫能力， 实践认为适宜的炉温范 围是：刀(Si+Ti) = 0.63 0.75 %，相应的Si = 0.38 0.45 %, Ti =0.250.30 %, Ti的上

19、限是考虑铁损，不是变稠的限界。 密切关注炉底温度变化，定期配加适量的Mn矿进行洗炉，以 改善渣铁流动性、活跃炉缸,并结合上下部调剂,保持炉况顺行,防 止炉缸堆积。 炉外管理 由于钒钛矿冶炼的特殊性，品位低、渣量大且粘铁沟，炉前工作 量将明显增大， 而渣铁不能及时排尽， 炉渣在炉内停留时间长反过来 又增加了炉渣的粘度，造成渣铁更加难放，必然影响炉内的操作，所 以搞好炉前出渣、出铁工作对冶炼钒钛磁铁矿具有重要的意义 炉前贯彻以“抢”字当头，杜绝浅、潮铁口出铁。开铁口眼的大 小以炉况当时情况， 选择适宜的开口机钻头大小和处理铁口时的操作 方法，达到控制出铁时间与出渣、铁量效果的目的。 1#炉每班保证

20、 4 次铁，放铁间隔控制在 30分钟之内， 2#炉每班保证 3 次铁，放铁间 隔控制在 20 分钟之内，确保及时排净渣铁。具体做好以下几点： 铁口操作要求稳定均匀， 外围及炉况基本正常下， 尽量缩短出 铁间隔，并且要求每次出尽渣铁。 1#高炉 炉前操作统一思想，稳定打泥量、稳定铁口深度（ 2.50-2.80 米,2# 高炉 2.80-3.20 米），维护好铁口，杜绝跑泥、跑大 流现象发生。 加强对主沟和撇渣器的检查，沟内粘渣过多时要及时进行清 理，以防过道眼堵塞不过铁引起事故。 沙坝工作要求精、细，保证不跑铁、捅得开。 原燃料、设备及其他方面 1、提高和稳定原燃料质量。坚持质量按要求采购，并保

21、证稳定， 随着钒钛矿配比的增加， 烧结矿粒度组成相对变差， 球团矿和烧结矿 的低温还原粉化率明显升高， 恶化了高炉生产条件， 应考虑烧结工序 的配套措施。 2、加强设备巡、点检，确保设备正常运行，确保全风作业，为 高炉长期稳定使用钒钛矿矿创造条件。 3、提高高炉操作人员技能，组织相关人员到有此项冶炼技术的 单位进行学习， 以适应钒钛矿冶炼的需要， 同时增强高炉工长对高炉 炉温、炉况的综合判断能力和控制处理能力。 事故预案 含钛炉渣冶炼过程中， 炉渣变稠时因连续高炉温 （指高出规定炉 温上限）使钛还原度增大，Ti （C,N）固熔体增加所致。 1、渣铁变稠处理 实际冶炼过程中， 变稠开始于热行初期

22、调剂不当， 继续热行的结 果，因此，在操作的处理上，炉内和炉前操作应同时采取措施： 炉内操作上，调剂炉温下行，减风温（调剂量要大）。在风量 使用上， 尽管风压高而与风量不对称， 应视情况维持适当而不引起进 一步恶化的较大风量；但必须注意，不要大减风，否则会延缓处理时 间。 出净渣铁是重中之重，抓好炉前出铁，必要时增加出铁次数, 保证渣铁及时出尽。 在炉温下行， 铁口工作逐渐好转的过程中， 压量关系逐渐趋于 对称可逐渐加风，以加快处理过程；随料速增加，炉温趋于正常，铁 口恢复正常工作。风量接近正常时，视实际炉温，调剂风温，使炉温 稳定在正常范围。 此时在料速趋于正常时要注意防凉。 在变稠处理过

23、程中，禁忌增加焦炭负荷， 只有当恢复正常后， 方能视实际情况而定。 2、渣铁变稠的预防 变稠始于热行， 其初期征兆只要表现为炉温超出规定上限， 渣流 动性变差，风压偏高，料慢等，这就预示着含钛炉渣开始稠化。此种 情况即是预防变稠初始时期，这是需工长调剂及时、得当，即可预防 变稠的发生。 3、粘罐 普通矿冶炼时铁水罐虽然也有粘结的情况， 但其粘结物的熔化温 度低于出铁温度，下次出铁时可被熔化，罐衬越刷越薄，而钒钛铁水 的粘罐物中则因含有钒、钛的氧化物，熔点很高，高于出铁温度，在 下次出铁时不能被熔化，越结越厚，造成铁水罐容积迅速减小，严重 时铁水罐只能用几十次， 严重影响铁水罐的正常使用与周转， 并给高 炉正常出铁带来困难。 处理铁水粘罐，应采用以下几个方法： 铁水物理热要求充沛。 制定铁水罐皮重上限， 根据铁水罐皮重及时进行下线处理， 同 时对铁水罐壁进行喷涂增加喷涂厚度，减少粘罐。 使用氧气熔化清除铁水罐粘结物， 采用氧气焦炉煤气火焰熔 化清除铁水罐粘结物的适应性良好， 不论是冷罐或热罐的罐口或罐内 粘结物均能较好地熔化清除， 经熔化处理后， 铁水罐罐口直径及罐内 有效容积均明显增大。 炉前杜绝过渣进罐，铁水罐加足量的保温剂。 八、攀钢钒钛磁铁矿的使用经验 结合钒钛矿冶炼的特点：炉温的波动区间要窄。因此，冶炼