高鈦球質(zhì)量攻關(guān)生產(chǎn)實(shí)踐

段蓓蓓，肖 琪

（陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵責(zé)任有限公司，陜西 勉縣724200）

陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵責(zé)任有限公司（全文簡稱漢鋼）2號高爐運(yùn)行已超過8 a，爐缸關(guān)鍵點(diǎn)溫度整體偏高，通過配加高鈦球團(tuán)礦，在高爐的高溫區(qū)，TiO2同碳和氮發(fā)生氧化還原反應(yīng)形成TiC和TiN，TiC和TiN在鐵水中以固溶體的形式結(jié)晶析出在爐體腐蝕處，形成沉淀層保證爐缸穩(wěn)定運(yùn)行。

但長期以來，高鈦球團(tuán)礦的生產(chǎn)質(zhì)量波動很大，高鈦球團(tuán)礦的質(zhì)量較低鈦球團(tuán)礦有明顯差距，不小于2 000 N抗壓強(qiáng)度合格率較低鈦球團(tuán)低10%，成品球中破碎球比例偏多。另一方面高溫還原度僅50%～58%，與國標(biāo)要求大于65%相差甚遠(yuǎn)。未能達(dá)到高爐的精料使用要求，故公司自2019年9月，開始進(jìn)行高鈦球團(tuán)礦質(zhì)量攻關(guān)。

1 概述

漢鋼現(xiàn)有2座豎爐，1座14 m3豎爐和1座18 m3豎爐，使用的燃料是高爐和轉(zhuǎn)爐的混合煤氣，采用帶冷機(jī)排礦，礦粉為周邊地區(qū)的磁鐵精礦粉，高鈦礦以湖北高鈦和西昌高鈦為主。

2 主要存在的問題

2.1 原料因素

漢鋼采購的精礦粉種類繁多，整體粒度偏粗，原料細(xì)度-200目占比在50%～70%之間，品位在55%～64%左右。球團(tuán)礦生產(chǎn)時(shí)采用100%全國內(nèi)磁鐵礦進(jìn)行焙燒，高鈦球團(tuán)礦生產(chǎn)時(shí)配加約40%～60%高鈦礦。

高鈦球團(tuán)礦生產(chǎn)時(shí)因高鈦礦的配入，生球質(zhì)量明顯下降，進(jìn)而影響成品球團(tuán)礦質(zhì)量的下滑。主要是因?yàn)楦哜伒V粒度粗、比表面積小、含鐵品位低，礦粉顆粒表面親水性差，導(dǎo)致生球的成球性和成球速度明顯較低鈦球團(tuán)礦。

2.2 生球爆裂

生球入爐的第一個(gè)環(huán)節(jié)是生球烘干，這是生球經(jīng)過預(yù)熱、焙燒、固結(jié)成優(yōu)質(zhì)球團(tuán)礦的基礎(chǔ)。漢鋼生產(chǎn)球團(tuán)礦時(shí)，生球入爐烘干時(shí)爆裂嚴(yán)重，生產(chǎn)過程出現(xiàn)大量的半生球。

該現(xiàn)象主要受兩方面因素影響，一是生球強(qiáng)度不佳，生球落下強(qiáng)度大多時(shí)間僅3次/個(gè)；二是發(fā)現(xiàn)造球粉中含有煤粒，煤粒在礦粉中難以篩分，礦粉經(jīng)過細(xì)磨后，煤粉在生球中充分分布，進(jìn)入烘干系統(tǒng)后，煤粉受熱燃燒，導(dǎo)致生球爆裂嚴(yán)重。

2.3 焙燒制度不合理

因轉(zhuǎn)爐煤氣供應(yīng)不足，在高爐煤氣質(zhì)量偏低時(shí)，即使提高高爐煤氣的使用量，豎爐燃燒室、焙燒帶溫度仍會低于工藝控制要求（1 000～1 100℃）。

由于豎爐自身構(gòu)造的原因，噴火口上方導(dǎo)風(fēng)墻側(cè)溫度高于噴火口側(cè)，而在噴火口下方則相反，整體的溫度分布不均勻，高溫區(qū)域球團(tuán)礦已完成氧化過程，而低溫區(qū)域的氧化過程尚未完成，未徹底氧化的球團(tuán)礦產(chǎn)生的粉末被上行的墻外風(fēng)帶入上方，又進(jìn)一步加劇爐內(nèi)氣流分布的不均勻。

另一方面是受制于煤氣質(zhì)量的波動，當(dāng)煤氣壓力不穩(wěn)定時(shí)，需要頻繁調(diào)整煤壓機(jī)來穩(wěn)定煤氣壓力，導(dǎo)致溫度的控制波動大。

3 主要采取的措施

3.1 優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)

3.1.1 簡化原料種類，穩(wěn)定原料成分

主要使用礦粉成分如下頁表1。

表1 礦粉成分 %

由于部分國內(nèi)礦資源不穩(wěn)定，進(jìn)購原料種類繁多，部分小料種庫存變化較大，為消化庫存，部分小料種配比偏小，甚至有的配比僅3%～5%，下料波動大。通過預(yù)先將相近成分的原料按比例進(jìn)行混堆，減小混合后成分的波動，將誠信高硅、金牛主流一等低硫礦混合成低硫混跺，西昌高鈦、洋縣高鈦混合成中鈦混跺，Ti含量較高的湖北高鈦單獨(dú)配加?；於岩院竺總€(gè)料垛配比提升至15%以上，下料的穩(wěn)定性大幅提升。

3.1.2 優(yōu)化配料結(jié)構(gòu)，提高原料細(xì)度

漢鋼高爐的入爐結(jié)構(gòu)為80%燒結(jié)礦+20%的球團(tuán)礦，受制于堆放場地不足的問題，通過長期實(shí)踐，w（Ti）在5%～6%的球團(tuán)礦配入高爐既能起到護(hù)爐的作用，且球團(tuán)礦質(zhì)量仍能滿足高爐的使用要求。

將原始料跺的整體細(xì)度由55%提高至65%，再經(jīng)過球磨機(jī)的潤磨后，粒度可達(dá)到70%～75%。

3.1.3 嚴(yán)抓物料轉(zhuǎn)運(yùn)過程

針對造球粉中發(fā)現(xiàn)煤粉的現(xiàn)象，漢鋼要求轉(zhuǎn)運(yùn)造球粉的車輛必須提前清掃車廂；鏟車在翻運(yùn)造球粉前，如翻運(yùn)過煤粉，需先翻運(yùn)燒結(jié)用礦粉后，才可對造球粉進(jìn)行翻運(yùn)。通過監(jiān)督排查，已杜絕造球粉中混煤粉現(xiàn)象。

3.2 提高生球落下強(qiáng)度

良好的生球質(zhì)量，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)球團(tuán)礦的基礎(chǔ)，目前提高生球落下強(qiáng)度的最佳方法就是添加膨潤土或黏結(jié)劑，提高礦粉的成球性。但膨潤土也不宜添加過多，以免含鐵品位下降過多。漢鋼的膨潤土添加僅1.2%，通過增加膨潤土配加比例后，生球落下強(qiáng)度明顯提升。經(jīng)過長期的摸索實(shí)踐，漢鋼適宜的膨潤土添加量為1.9%～2.3%，落下強(qiáng)度可達(dá)到5次/個(gè)，落下強(qiáng)度測試結(jié)果見表2。

表2 落下強(qiáng)度測試結(jié)果

3.3 調(diào)整生球粒級

球團(tuán)礦的粒級對球團(tuán)的氧化率影響很大，隨著粒級的增大，球團(tuán)的氧化率逐漸降低。這主要是因?yàn)榍驁F(tuán)氧化是從表面向中心進(jìn)行的，在氧化開始階段，表層的FeO首先被氧化，形成Fe2O3殼層，隨著時(shí)間延長，內(nèi)部的FeO逐步被氧化。但如果氧化的不完全，會與TiO2結(jié)合形成難氧化的鐵板鈦礦，而且阻礙FeO進(jìn)一步氧化。

通過調(diào)整觀察，在高鈦球團(tuán)礦生產(chǎn)期間，生球粒度應(yīng)較平常縮小4～6 mm，將粒級控制在9～13 mm，保證粒度的合格率在90%以上。

3.4 優(yōu)化焙燒制度

最初由于高鈦礦質(zhì)量不佳，為提高其抗壓強(qiáng)度（＞2 000 N）的合格率，將焙燒帶溫度提高至1 100℃，甚至個(gè)別階段提高至1 150℃。隨著焙燒帶溫度的提高，球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度確實(shí)有所改善，但是因?yàn)闇囟绕?，而高鈦礦熔點(diǎn)低，出球以后球團(tuán)礦黏接嚴(yán)重，黏接的大塊將出料口堵住，只能依靠工人使用工具進(jìn)行人工破碎，成品球團(tuán)在爐內(nèi)時(shí)間過長，導(dǎo)致爐內(nèi)粉末含量升高，壓力升高。

后將焙燒帶溫度下調(diào)，控制在1 000～1 100℃，黏接現(xiàn)象基本消失，產(chǎn)品質(zhì)量未出現(xiàn)下滑，豎爐參數(shù)控制見表3。

表3 豎爐參數(shù)控制

4 結(jié)論

經(jīng)過長期攻關(guān)，高鈦球團(tuán)礦≥2 000 N抗壓強(qiáng)度合格率達(dá)到了71%，較2019年提高了8%；還原度達(dá)到了65%，較2019年提高了11%。高爐爐況整體穩(wěn)定順行，高鈦礦配加護(hù)爐效果良好，爐缸溫度始終未超控制要求，燃料比較2019年降低19 kg/t（見下頁表4）。

表4 球團(tuán)礦質(zhì)量及高爐燃料比變化情況

1）穩(wěn)定原料的質(zhì)量，是保證球團(tuán)礦質(zhì)量的關(guān)鍵。原料的整體細(xì)度（-200目）不應(yīng)低于60%，應(yīng)避免較粗的原料比例過高，影響造球性能，同時(shí)應(yīng)杜絕外來雜物的混入。

2）高鈦球的生球粒級不宜控制過大，應(yīng)較低鈦球與無鈦球小4～6 mm。如生球的落下強(qiáng)度不佳，可適當(dāng)增加膨潤土的添加量改善生球質(zhì)量，但不宜超過2.3%。

3）高鈦球的焙燒溫度不能過高，以免出球時(shí)黏接嚴(yán)重，造球爐內(nèi)含粉升高，壓力升高，溫度分布不均。