巴州钢铁钒钛球团矿的生产实践

曹志云 李小龙 李福强

摘要：酒钢选烧厂球团竖炉在 2016 年根据高炉对含钛炉料的需要，先后组织四次钒钛球团矿的生产，满足了高 炉的需要同时也降低了球团矿原料成本和拓宽了原料种类。主要对生产实践过程进行总结，包括相关机理及数据 分析，为后续再次生產钒钛球团矿进行技术准备。

关键词：球团竖炉;钒钛球团;钒钛精矿

1 引言

高炉中的 TiO2在高温区可同碳和氮发生还原 反应生成TiC和TiN的目的，溶于铁水中的TiC和TiN，使铁水黏度增加，流动性降低，铁水中的TiC和TiN可以固溶体的形式结晶析出在炉体腐蚀处，形 成起保护作用的沉淀层，从而达到保护高炉的效果。通常使用的钒钛块矿作为高炉个性化护炉的原料，但其价格高、冶金性能差，采购量少;而钒钛烧结矿可以使用钒钛精矿但钛含量低，满足不了高炉护炉的需要。将廉价的钒钛磁铁精矿用于球团生产可以同时得到以下益处：⑴可以使钛含量达到5%～10% 满足高炉护炉的需要;⑵酒钢周边钒钛磁铁矿价格较周边磁铁精矿低30%，球团矿配加钒钛磁铁矿能有效降低球团矿成本;⑶在使用上可以做到有针对性，在需要护炉的高炉上配加，可使其他的高炉不受影响。因此对钒钛磁铁矿作为球团原料用于球团生产的研究具有重要的意义。

2 原料条件及配矿结构

在影响矿粉成球性能的因素中，原料粒度对成 球性影响很大，合适的粒度，大颗粒、中颗粒之间嵌入小颗粒，这样排列紧密，堆积起来的孔隙率低，颗粒间距小，有利于毛细力和黏滞力的增加，有利于降低膨润土的使用配比，一般适宜的造球综合矿粒度要求为-200目粒度≥70%。由表1可以看出钛精矿B、C钛含量分别为22.55%、23.8%，-200目粒度为30.4%、32.75%，粒度较粗，钒钛磁铁矿精矿粉具有粒度比较粗，比表面积小，含铁品位比较低等性质，这些都会造成矿粉颗粒表面亲水性差，致使造球比较困难，不能单独用于球团生产，实际生产中通过与矿A进行按比例混合成综合精矿进行造球。以上三种精矿均为磁铁精矿，磁铁矿氧化成赤铁矿时伴随结构的变化，由等轴晶系转为六方晶系，该过程有利于在相邻的颗粒之间形成晶键，成品冶金性能较 好，且该过程是放热反应，放出的热能计划相当于焙烧球团矿总热的一半，可以节约能源;但如果磁铁矿不能在低温区充分氧化，中心有剩余的磁铁矿，在高温区磁铁矿与脉石SiO2反应，生产低熔点化合物而出现液相，在冷却阶段产生收缩出现同心裂纹，导致球团矿强度降低。

3 工艺流程及热工参数控制

3.1 工艺流程

利用矿B、矿C高钛粗矿粉，首先要经过与矿A按一定比例混匀，然后配加合适比例的膨润土作为黏结剂经过润磨，造球盘进入球团竖炉。工艺流程见图1。图1工艺生产流程

3.2 生球质量控制以矿A作主料，以钒钛精矿作配料，其膨润土 配比对生球质量的影响如表2所示。由表2可以看出对生球落下强度影响比较明显的是综精粒度，矿B、矿C成球性质接近，以矿A作主料与钒钛精矿B、C按50%、45%、30%进行配比生产，生球落下强度随综精粒度的提高落下强度增加。

根据竖炉球团生产操作规程要求落下强度大于4.5次/个，但由于高炉对钒钛球团中钛含量的要求，实际生产中控制钒钛精矿B、C进行按45%、30%两种配比，进行生产调控。

3.3 生球热工参数控制生球在焙烧前需要干燥脱水，以避免焙烧时发生破裂，所以应该严禁湿球入炉。表面汽化和热内部扩散是湿球干燥过程的两个热过程。在整个干燥过程中两个热过程在不同阶段表现不同且同时进行，水分干燥的速度随着水分降低而降低。生球在干燥过程中体积产生收缩，由于物料特性和干燥制度的不同，生球表面和中心会产生湿度差，生球的表面湿度小则收缩比较大，生球中心的湿度大则收缩 比较小，这种不均匀收缩会产生热应力，生球干燥过程一般是表面收缩大于平均收缩率，生球表面受到拉力和剪切力的影响，一旦生球表层的拉应力和剪切应力超过生球表层的极限抗拉强度和抗剪切强 度，生球便发生破裂。竖炉生产中由于生球干燥过程中爆裂，导致炉内透气性变差，表现为冷却风量降低，由表3可以看出钒钛球45%-B、钒钛球30%-B较钒钛球45%-C、钒钛球30%-C干燥过程需要的温度高，且爆裂严重。

钒钛球45%-B、钒钛球30%-B较钒钛球45%-C、钒钛球30%-C焙烧温度高、产量较低且成品抗压强度低，表明钒钛球45%-B、钒钛球30%-B焙烧性能较差，焙烧时间长，固结能力差抗压强度低。钒钛球与矿A非钒钛球相比抗压强度明显较低，产量低，主要原因是由于钛键接需要的温度较铁高，而球团矿的抗压强度主要是有颗粒之间产生的晶键键接固结后产生。

4 结语

⑴炉内粉末量多时，会造成工序能耗上升，易发生生产性滑料事故，且影响带冷机冷却效果。钒钛球45%-B、钒钛球30%-B生产中应降低产量，降低烘干温度，减少爆裂量，提高冷却风量。由于钒钛球团矿固结效果差，生产钒钛球团矿燃烧室温度控制要较普通球团矿提高，冷却风量降低，增加焙烧时间。钒钛矿粒度粗成球性能差，为保证生球质量将钒钛精矿配比降至30%以下，膨润土添加比例适当提高。

⑵球团竖炉生产钒钛球团矿，经过实际生产过程的热工参数调整，基本满足了高炉的需求，但球团矿成品质量有所下降，结块增多，抗压强度下降，粉末增多。下一步将围绕提高球团矿质量和提高钛含量进行科技攻关工作。

⑶2016年期间累计生产钒钛球团矿达5万t，不仅生产出了合格的钒钛球团矿，为公司高炉护炉提供了更好的原料，有效降低了原料价格，同时，也为我们工艺生产积累了更多的经验。