德胜钒钛1 250m3高炉低品位高钒钛矿冶炼降焦比实践

何益先,江青芳,刘德安,张 杰

(四川德胜集团钒钛有限公司四川乐山614900)

德胜钒钛1 250m3高炉低品位高钒钛矿冶炼降焦比实践

何益先,江青芳,刘德安,张 杰

(四川德胜集团钒钛有限公司四川乐山614900)

德胜钒钛1 250m3高炉2010年投产,20个风口送风,两个铁口,采用PW无料钟炉顶上料、软水密闭循环系统、水粹渣处理系统等技术。德胜钒钛1 250m3高炉在降焦比攻关过程中,从精料入炉、强化高炉操作和管理及设备改造等方面采取措施,成功突破了低品位高钒钛磁铁矿冶炼高焦比的瓶颈,解决冶炼过程中渣比高、脱硫难、炉渣黏的难点,开拓了一条小中型高炉降本的新道路。攻关前后指标对比,提高煤比达57kg/t Fe,降低焦比142kg/t Fe。

高钒钛;降焦比;实践

1 引言

德胜钒钛1 250m3高炉2010年投产,20个风口送风,两个铁口,采用当今最先进的PW无料钟炉顶上料、软水密闭循环系统、水粹渣处理系统等技术。但德胜钒钛地处四川腹地,交通不便,外购矿石成本极高,因此利用攀西地区丰富的低品位高钒钛磁铁矿入炉冶炼,是降低成本的有效手段。但该矿种冶炼存在着高炉渣比极高、脱硫困难、炉渣黏稠等技术难点,不利于中大型高炉冶炼,导致焦比一度高达576kg/t Fe。德胜集团在高炉操作上大胆探索创新,通过工艺技术革新,设备改造、原料优化、操作优化成功在低品位高钒钛冶炼条件下,降低焦比至434kg/tFe,达到国内同行业先进水平,对有效利用我国廉价的贫矿资源作出了较大贡献。

2 焦比偏高的主要原因

2.1 客观原因

(1)品位低、渣量大。1 250m3高炉所采用的高钒钛磁铁矿,综合入炉品位小于49.5%,远低于全国1 000m3级高炉56%的水平[1];渣比高达670kg/t,高于全国1 000m3级高炉约270kg/t。

(2)炉渣黏稠、炉温波动大。高钒钛磁铁矿冶炼(渣中TiO2≥20%),提高煤比后未燃煤粉进入渣中,由于其具有较高的反应活性,易与炉渣中TiO2还原生成Ti(CN)难熔物质,从而使炉渣变粘稠,流动性变差,放不尽渣铁,崩、滑、悬料频繁,造成炉况不受控,为处理炉况被迫降低煤比,轻负荷冶炼,致使焦比大幅升高。

(3)原料质量差、透气性差。德胜处于四川盆地腹地,周边优质焦炭、煤粉产地极少,外购焦炭成本较高,因此入炉焦炭质量较差,入炉后在冶炼过程中产生大量粉末,造成高炉料柱透气性恶化,崩滑料频繁,高压差不受风,对钒钛矿冶炼造成极为不利的影响。

(4)硫负荷偏高,脱硫系数低。高钒钛矿冶炼硫分配系数Ls为5～9,仅为普通矿冶炼硫分配系数Ls25～30的1/5,因德胜焦炭、煤粉等原料入炉硫含量较高,致使高炉硫负荷高达6kg/t,为保证产品质量,炉温控制较高,产品质量与经济指标提高的矛盾尖锐。

(5)渣口设备设计不合理,未能发挥作用。1 250m3高炉设计时考虑到渣比较高,为利于排渣参照攀钢经验设计1个上渣口,但受场地限制,开炉后发现冲渣沟过短且存在一定安全隐患,因此未能放上渣,铁口出渣压力较大。

(6)普通矿在一定冶炼条件下,冶炼强度越高,则焦比升高、温度波动增大、脱硫系数降低对高炉降焦比冶炼是不利的。但高钒钛磁铁矿冶炼减少了钒钛炉料在炉内停留时间,解决了TiO2过还原的问题,采取高冶炼强度的方法却是非常有效的手段,因此存在一定矛盾,不易找准平衡点。

2.2 主观原因

(1)小中高炉低品位高钒钛冶炼经验不足。德胜钒钛1 250m3高炉,是公司首座中型高炉。2010年开炉初期由于生产技术经验不足,对低品位高钒钛矿中型高炉的冶炼难度认识不足,上、下部调剂的方向及幅度尚待摸索,导致炉况事故频发,严重影响焦比。

(2)技术人员经验不足。对中型高炉冶炼操作规范化、科学化、连续性认识不到位,统一操作制度执行不力,导致炉温波动较大。

(3)对高钒钛冶炼的炉前管理经验不足。参考攀钢几十年积累的高钒钛冶炼炉前管理经验,高钒钛冶炼炉前管理以“抢”字为先,快速出铁减少渣铁在炉内蓄积的时间。

3 焦比攻关的措施

3.1 改善焦炭质量

改变焦炭结构,大量采购山西等地区高性价比优质冶金焦炭,按经济比例搭配川内普通冶金焦,从水熄焦入炉为主改变为干熄焦入炉为主,焦炭质量较大改善,使压差大幅降低,冷风流量逐步平衡稳定。

3.2 改善矿石性能

为改善入炉矿石性能,解决外购球团矿石质量不稳定,抗压强度偏低,并且成本较高的缺点,德胜钒钛投资将原有66m2烧结机改造为链篦机回转窑球团机;自产钒钛球团矿较外购普通球团矿减少了运输过程中的磨损,抗压强度由1 500N大幅提升至2 000N,有效改善了原料质量,使高炉还原过程中粉末减少、料柱透气性改善。

3.3 低[Si]+[Ti]冶炼

(1)德胜钒钛1 250m3高炉在开炉初期因炉况顺行较差,采用5C 313.5 293.5 273.5 O 249 247 225 C 155 15%的装料制度,O/C角差2.5°中心配加15%中心焦,着重发展边缘气流稳定炉况,因此焦炭负荷仅3.6,矿批30t/批,焦比一度高达576kg/tfe;1 250m3高炉大胆转变思路,逐步取消中心加焦,彻底解决了中心加焦燃耗较高、冶炼强度受限的问题。以五环焦炭布料形成稳定的焦炭大平台[1],调整装料制度稳定为C 333 331 239 227 220 O 321 239 227发展中心气流兼顾边缘形成稳定的操作炉型,并按原料特性调整排料顺序使其达到最优化布料,稳定上部气流为低硅冶炼创造稳定的气流条件。

(2)为减少钒钛炉料在炉内停留时间,解决TiO2过还原的问题,1 250m3高炉采取一定条件下的高强度冶炼。主要措施是将高炉风量由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高炉保持了1.20t/m3·d左右的高冶炼强度。

(3)采用“定温调煤”操作方式,发挥热风炉设备的潜能,将风温使用水平由1 038℃提高到1 213℃,提高达175℃理论上可降低焦比40kg[2],并且大幅提高了物理热。

(4)新增脱湿鼓风装置,解决四川地区因夏季湿分(15g/m3～21g/m3)波动较大导致风量波动影响炉况稳定的问题,成功将夏季湿分控制在8.0g/m3左右,减少了炉况波动。

(5)对铁水[Si]+[Ti]冶炼实行考核控制,严格把控高炉铁水[Si]+[Ti]控制,根据技术提高水平不断收窄炉温控制区间,最终在炉况稳定情况下将铁水含[Si]由0.447%成功降低到0.167%左右,有效提高铁水流动性,实现钒钛冶炼渣铁“快进快出”的要求,解决了TiO2在炉内停留时间过长导致炉渣粘稠的问题,并且理论可降低焦比达110kg/t Fe[2]。

通过上述措施,高炉炉缸活跃程度提高、焦炭负荷提高(入炉焦碳量减少降低硫负荷)、物理热充沛,解决了钒钛矿低硅钛冶炼脱硫系数较低的问题。使1 250m3高炉[Si]由0.447%逐步降低到0.163%,成功实现低[Si]+[Ti]冶炼,大幅降低焦比,并解决钒钛矿冶炼出粘渣导致炉况事故频发的问题,更进一步地降低燃料消耗。

3.4 提高煤焦置换比

因喷吹用煤粉与焦炭存在着巨大的价差,利用廉价的煤粉资源代替稀缺的焦煤资源是降低焦比的有效手段。

(1)提高理论燃烧温度。为提高喷煤比创造条件,德胜钒钛通过操作优化,入炉风温由1 038℃提高到1 213℃,富氧率由1.23%提高到1.98%,综合理论燃烧温度(t理)提高达122℃,为高炉提供了增加54kg/t Fe煤比的条件。

(2)提高高炉炉顶压力降低全压差。1 250m3高炉在设计压力160kpa的基础上,对高炉设备能力进行综合评定。经论证后通过PLC的程序优化,逐步将炉顶压力提高到175kpa,不但有效降低全压差稳定炉况,并且理论可降低5kg焦比。

(3)优化操作。采用低[Si]+[Ti]冶炼技术,高冶炼强度冶炼,减少高钒钛炉料在炉缸的停留时间,解决了钒钛冶炼高喷煤比冶炼易形成粘渣的瓶颈。不断提高焦负荷,并提升与之相匹配的喷煤量,最终提高煤比达142kg/t Fe,有效降低了焦比。

3.5 提升炉前管理技术

高钒钛冶炼,炉前的劳动强度相对较大,炉渣粘稠铁水流动性差,铁口喷溅大,在操作中很难保证正点出铁。这与钒钛冶炼炉前以“抢”字为核心“快进快出”操作方针极不匹配。1 250m3高炉在炉前管理上,狠抓铁口管理,统一炉前操作,顺利实现“零间隔”出铁,解决了炉前生产的技术瓶颈。

表1 德胜钒钛1250m3高炉降焦比实践技术指标变化表

4 结论

(1)德胜钒钛3#高炉降焦比攻关的实践证明,低品位高钒钛矿(渣中TiO2＞20%)通过技术攻关,实现高喷煤比相对较低焦比冶炼是可行的。

(2)钒钛矿的低[Si]冶炼可以达到比普通矿更低的水平,铁水中[Si]含量可控制在0.15%左右,突破了低[Si]+[Ti]冶炼的技术瓶颈。

(3)在现有运输条件下,针对地区特点采用低品位高钒钛矿石,入炉虽然在降低焦比攻关后仍高于普通矿石冶炼高炉,但对德胜1 250m3高炉降低成本是非常有利的,对我国内陆地区钢铁厂小中型高炉降本有较大现实意义。

(4)钒钛冶炼降低焦比的核心思想是在一定条件下高强度冶炼,缩短冶炼时间,先保障炉况稳定减少炉况事故,再通过改善外部条件、低硅冶炼等,提高煤焦置换比等措施是降低焦比的关键。

[1] 周传典.炼铁生产技术手册[M].北京:冶金工业出版社,2002:313-374.

[2] 郝素菊.高炉炼铁500问[M].北京:化学工业出版社,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,工程师,主要从事炼铁技术方面的管理与研究工作。