超高堿度對釩鈦燒結的影響

程美福，李漢洲

(成渝釩鈦科技有限公司煉鐵廠，四川威遠 642469)

1 引言

隨著燒結釩鈦礦比例的提高，對燒結生產過程、成品礦冶金性能的影響越來越明顯。主要體現在勻礦粒度組成變差，≤3mm的粒級大幅增加，使混合料造球性能明顯下降，從而進一步影響燒結料層的透氣性;同時由于TiO2含量增加，使燒結過程中鈣鈦礦含量提高，鐵酸鈣的生成受到抑制，造成燒結礦還原性、強度、產質量都有不同程度的下降。我廠燒結產能相對較小，入爐燒結礦比例只能維持在60%～65%之間。因此，為了提高造球效果、料層透氣性、穩定燒結礦產質量、保證良好的還原性，提高燒結礦堿度將是一個很好的措施。

2 超高堿度燒結概念

超高堿度燒結礦屬于熔劑性燒結礦，其堿度遠高于高爐爐渣的堿度，在2．5以上。其燒結礦在入爐冶煉時，可以代替部分或全部熔劑，可常與富礦或酸性燒結礦、酸性球團礦配合使用。

2．1 高堿度燒結礦的特點

目前普遍生產的是高堿度燒結礦，就其特點做一概述:

(1)強度高，穩定性好，粒度均勻，粉末少。

(2)具有良好的還原性，這是因為高堿度燒結礦是以易還原的鐵酸鈣為主要液相;隨堿度提高，燒結礦中FeO降低，還原性得到改善;高堿度燒結礦處于還原性最好的結構狀態。其中的磁鐵礦晶粒細小且密集，并被鐵酸鈣包裹或溶蝕。

(3)軟化開始溫度和軟化終了溫度均有所下降。

(4)含硫量有所提高，這是因為燒結料中的CaO有吸硫作用，形成CaS留于燒結礦中。

3 我廠超高堿度燒結礦生產特點

3．1 調整方案

根據我廠燒結的生產現狀和實際條件，對熔劑的使用進行了以下調整:

(1)首先在一次配料中大量使用石灰石粉，配比要求在5%以上，保證一次堿度在1.85倍以上。

(2)其次是二次配料，一燒保證3%的活性石灰、4%左右的生石灰、2%的輕燒白云石;二燒9%以上的生石灰;三燒5%的活性石灰、5%左右的生石灰。

3．2 生產效果

(1)超高堿度燒結礦生產對原料具有較強的適應性。我廠使用的工業廢料有:轉爐污泥、除塵灰、返礦等，其中多數物料為堿性物料。生產超高堿度燒結礦可以處理大量的工業廢料，且不影響燒結礦質量，也顯示出超高堿度燒結礦對原料有極強的適應性。

(2)超高堿度燒結礦的固體燃耗低:生產超高堿度燒結礦由于配加了大量的白石粉等熔劑，其分解需要消耗大量的熱，因此可能使配碳量增加。但另一方面，超高堿度混合料易形成低熔點化合物可節省熱量，而且透氣性好，有利于提高料層，增強料層自動蓄熱的作用，因此固體能耗也可能降低。特別是超高堿度燒結礦生產對原料的適應性強，大量工藝回收料的應用甚至會使固體燃耗不升反降。生產超高堿度燒結礦時，不能一味增加固體燃料，而是要根據原料結構和性能等具體情況來確定。

(3)以鐵酸鈣、磁鐵礦為主要連接固接方式，硅酸鹽液相為次要方式，液相熔化溫度低、流動性好，燒結礦機械強度好，抗粉化能力較強，粒度組成均勻，與自熔性燒結礦比，轉鼓強度、抗粉化能力和粒度組成都明顯改善;還原性好，隨燒結礦堿度提高，相對還原度也提高;低溫還原粉化率較低，低溫還原粉化率是燒結礦的一項重要冶金性能，此值低，對高爐順行有利;荷重還原軟化溫度和熔滴溫度較高，燒結礦的荷重還原軟化穩定和熔滴穩定均隨其堿度的提高而升高，軟化終了溫度升高明顯;同時從熔滴開始到熔滴終了的熔滴溫度區間變窄。而軟化溫度和熔滴溫度的提高，有利于改善高爐中下部的透氣性和還原過程。

3．3 不利影響

(1)超高堿度燒結礦脫硫率下降。自熔性燒結礦的脫硫率一般為80% ～90%，隨著堿度提高，脫硫率逐漸降低。生產的超高堿度燒結礦，脫硫率最低甚至降低到20%左右。這是因為隨著堿度提高，燒結過程產生的液相量增加，料層的最高溫度降低，燒結速度加快，高溫保溫時間縮短，同時高溫下石灰對硫的吸附作用增強，即所謂的“回硫效應”，這些情況均對脫硫不利。

(2)超高堿度燒結礦的堿度波動明顯大于高堿度燒結礦。原因是高堿度燒結礦的CaO與SiO2比值R較大，盡管燒結礦中的CaO比較穩定，但只要SiO2少許波動就會帶來較大的堿度波動，甚至出現廢品。所以生產超高堿度燒結礦時，原料成分的穩定和準確配料是至關重要的，如杭鋼堿度提高后堿度合格率從90%下降到75%。

(3)燒結礦出現大量白點。生產超高堿度燒結礦時，混合料中配入了大量熔劑，料層透氣性較好，垂直燒結速度很快。當熔劑粒度稍微偏粗時，燒結礦中就會存在大量的游離CaO，即所謂“白點”。這些“白點”與空氣中的水份接觸后容易潮解，從而引起燒結礦粉化。因此生產超高堿度燒結礦時，熔劑的粒度要求應更加嚴格，＜3 mm粒級必須達到85%以上。如果使用白云石時，由于它更難分解，所以要求＜3 mm的粒級達到90%以上。

(4)由于垂直燒結速度過快，容易造成效果好、產量高的假象。而實質是脆性大，強度低(不僅是轉鼓，更有落下強度、抗磨指數)，返礦率高(11月、12月堿度提高到2.7、2.79以來，返礦率分別14.89%、15.63%)，造成成品率低。

(5)超高堿度燒結礦配入大量的熔劑易導致配混系統下料口和礦槽粘結、堵塞，一、二次混合圓筒粘結，煙囪易積料，松料棒易粘料，形成半風洞，爐篦條粘料易堵等問題。

(6)超高堿度燒結礦與自熔性燒結礦相比，FeO含量明顯降低。這是因為其混合料中有較多的CaO，易形成低熔點化合物，為降低燃燒帶的溫度創造了良好的條件。另一方面，CaO的存在有利于易還原的鐵酸鈣的生成，阻礙了難還原的2FeO·SiO2生成，這些都有利于燒結礦FeO的降低。

(7)含鐵量低，超高堿度燒結礦由于配加了大量熔劑，其品位有所降低。生產數據統計分析發現，含鐵原料基本不變時，燒結礦堿度每升高0.2，全鐵下降0.4% ～0.8%，扣除鈣鎂后品位降低不多，在0.1% ～0.2%左右。

4 針對性的調整措施

由于超高堿度帶來的一系列生產問題，在一、二、三燒進行了相應的工藝技術調整。

4．1 控堿操作

燒結礦的堿度標準和“高廢”、“低廢”調整后，取樣分析至少要到第二、第三個甚至是第四個樣才能反映出來。如一燒要三個(從開始調劑反映出來6個小時)，二燒第二個(4個小時)，三燒第四個(8小時)，稱為配料的“滯后現象”。由于我們對“滯后現象”未進行認真分析，每次燒結礦堿度的上下調節都要用1～2個班才能調整到位，對高爐爐料結構的及時準確調節造成不利影響，因此特討論總結抑制“滯后現象”的操作要點通知如下，在實際生產中不斷總結完善。

4．2 生產操作

(1)盡可能提高料層厚度，既充分利用料層透氣性好的特點，又很好地發揮了厚料層燒結的優越性。建議一、三燒料層在目前方案基礎上提高10 mm;二燒實行滿料層操作。

(2)FeO調整:看火工根據實際生產情況，應適當調整燃料配比。建議一燒從10.5±1.5降為10±1.5，二燒從11.5±1.5降為11±1.5，三燒從8.5±1降為8±1。

(3)各班加強對下料口和礦槽，爐篦條間隙、松料棒粘料的監控和清理。

(4)要求生石灰供應量增加到800 t/d以上，減少白石粉的使用量，優化使用方案，分類進倉，減少對堿度波動的影響;充分消化改善成球性能和透氣性能。

(5)優化爐篦條間距和結構，增加有效通風面積。

(6)研究解決一、三燒臺車及隔熱套老化變化而導致掉隔熱套和爐篦條停機次數多的問題，提高生產過程的穩定性。

(7)一、三燒漏風治理，提高有效風量;增加混合料燒結過程的氧勢。

5 結論

(1)超高堿度燒結礦對原料適應性增強、燒結燃料比降低、液相生成很好，轉鼓強度、還原性好，抗粉化能力和粒度組成都明顯改善，低溫還原粉化率也有所降低;

(2)存在脫硫效果差、堿度波動大、白點多、品味下降、粘著下料口等問題;

(3)通過對控堿過程嚴格把關，操作制度進行優化，可將超高堿度燒結過程的影響降到最小。