一种钒钛磁铁矿高炉炉料结构及高炉冶炼方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高炉炼铁技术领域，具体涉及一种钒钛磁铁矿高炉炉料结构及高炉冶 炼方法。
【背景技术】
[0002] 随着自然界资源的短缺，优质铁矿石越来越少，矿石价格也不断上涨，从而给钢铁 行业带来巨大的冲击。高炉工序向来是冶炼过程中成本消耗最大的环节，其成本约占钢铁 企业整个冶炼过程的60~70%，因此降低钢铁成本的重点环节应放于高炉工序的优化。现 代高炉冶炼必须实现高效与低成本冶炼才能获得生存与发展的空间。
[0003] 世界上各国钢铁公司的发展模式和矿石来源不同决定了高炉炉料结构的不同。目 前炉料结构主流上有以下三种："高碱度烧结矿+块矿"、"高碱度烧结矿+酸性球团"、"高碱 度烧结矿+块矿+酸性球团"。
[0004] 亚洲主要钢铁大国的尚炉炉料一般以烧结矿为主，所占比例尚达70%左右。其中， 日本、韩国高炉炉料以烧结矿为主，因为其主要铁料是国际上购买的粉矿，适宜生产烧结 矿。日本高炉炉料结构的特点是烧结矿比例高且一直比较平稳，球团矿比例自1979年以来 一直在下降，块矿比例一直在上升。高炉炉料中高碱度烧结矿比例维持在71. 3~76. 9%， 用量一直比较平稳。球团矿比例自20世纪70年代初至1979年达到了高峰，为14%，此后 逐年下降至现在的10%以下。典型的如新日铁4号高炉的炉料结构，烧结矿占70%，球团 矿占10% ;歌山4号高炉使用75~80%的烧结矿，20%的巴西块矿；韩国浦项光阳厂的高 炉炉料结构中烧结矿为74%，球团矿为11. 84%。
[0005] 我国因各钢铁厂情况不同，高炉使用球团矿的比例很不相同，一般炉料结构为烧 结矿40%~100% +球团矿0%~40% +块矿0%~20%。宝钢高炉的铁料来源与日本 大多数高炉相似，所以其炉料结构也与日本大多数高炉相似，即烧结矿占74. 5%，球团矿占 8. 5%，块矿占17%。
[0006] 烧结矿作为目前世界上高炉冶炼的主要炉料，其成熟的工艺技术、稳定的质量、优 质的冶炼性能与低成本，历来成为高炉原料的主体。然而由于资源短缺问题以及加工工艺 不同，使得同品位的球团矿价格普遍高于烧结矿10~20%，甚至更高。目前高炉炉料结构 主要是"高碱度烧结矿+酸性球团矿+天然块矿"，而球团矿价格高、天然块矿资源短缺，因 此高炉上追求熟料率主要以烧结矿为主，有的高炉烧结矿率高达90%以上。因此世界上很 多国家的高炉针对矿石利用价值与资源短缺问题都在减少或停止使用球团矿。
[0007]按照烧结专业领域界定，一般将碱度低于1. 5的烧结矿作为低碱度烧结矿，碱度 高于1. 5的烧结矿称为高碱度烧结，碱度大于2. 5的称为超高碱度烧结矿。由于碱度不同， 烧结矿质量与冶金性能也有差别，随着烧结技术的进步，碱度对烧结矿性能的影响不是很 明显，但对于高炉造渣制度却具有决定性影响，高炉渣碱度必须维持在一定的范围才能保 持正常冶炼，这就牵涉到炉料结构问题，合理的炉料结构应由冶炼规律与经济性共同决定。 [0008]攀钢目前的炉料结构为"高碱度钒钛烧结矿+酸性钒钛球团矿+天然块矿"，随着 球团矿比例的变化，烧结矿碱度随之变化，当球团矿比例从10~35%变化时，烧结矿碱度 在1. 65~2. 55变化。由于球团矿价格高于烧结矿，目前球团矿比例不断下降至12%左右， 烧结矿碱度下降到1. 70左右。随着资源变化与经济冶炼的要求，也存在停用球团矿或者少 用块矿的可能性。经发明人多年实践证明，钒钛烧结矿在碱度1. 5~1. 9的范围内属于低 强度区间，其生产技术指标恶化，强度下降、返矿率高、生产率低，冶金性能变差。为了改善 烧结矿质量，在不影响炉渣碱度与正常冶炼的条件下，需要改进炉料结构进行冶炼。
[0009] 综观世界高炉冶炼的炉料结构，仍以"高碱度烧结矿+酸性球团矿+块矿"作为主 流炉料结构，少量以"高碱度烧结矿+酸性球团矿"或"高碱度烧结矿+块矿"作为炉料结 构，没有"高碱度烧结矿+低碱度烧结+块矿"或"高碱度烧结矿+低碱度烧结矿"的文献 与实践。
【发明内容】
[0010] 本发明提供了一种钒钛磁铁矿高炉炉料结构，该高炉炉料结构由高、低碱度烧结 矿和天然块矿组成，按照质量百分比计，高碱度钒钛烧结矿占15~65%，低碱度钒钛烧结 矿占35~85%，天然块矿占为0~5% ;
[0011] 所述高碱度烧结矿的碱度为1. 5~2. 5,1102含量低于8% ;所述低碱度钒钛烧结 矿的碱度为0.2~1.5, 1102含量高于8%。
[0012] 优选的，上述的钒钛磁铁矿高炉炉料结构，所述的天然块矿占0~3 %。
[0013] 优选的，上述的钒钛磁铁矿高炉炉料结构，所述的高碱度钒钛烧结矿的碱度为 1. 86~2. 48,所述的低碱度钒钛烧结矿的碱度为0. 49~1. 42。
[0014] 本发明还提供了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，该方法包括将高炉炉料进行高炉 冶炼，所述高炉炉料为上述结构的钒钛磁铁矿高炉炉料。
[0015] 其中，上述的钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，冶炼所得高炉炉渣碱度为1.0~1. 15， Ti〇2含量为21~23%。
[0016] 其中，所述的低碱度钒钛烧结矿为碱度（Ca0/Si02)低于1. 5的烧结矿，高碱度钒 钛烧结矿为碱度（Ca0/Si02)高于1. 5的烧结矿。
[0017] 本发明采用"高碱度钒钛烧结矿+低碱度钒钛烧结矿+天然块矿"的炉料结构进 行冶炼，绕过了钒钛烧结矿指标恶化的碱度区间1. 5~1. 9,能够提高烧结矿质量；通过停 用高价球团矿、降低块矿配比的方式，解决了在目前国内外矿产资源短缺的情况下，采用球 团矿与块矿造成的冶炼成本高的问题，达到降低高炉冶炼成本的目的。
【具体实施方式】
[0018] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和理解本发明，并不用于限制本发明。本发明中的百分比除特别说明 外，均为质量百分比。
[0019] 本发明提供了一种钒钛磁铁矿高炉炉料结构，该高炉炉料结构由高、低碱度烧结 矿和天然块矿组成，按照质量百分比计，高碱度钒钛烧结矿占15~65%，低碱度钒钛烧结 矿占35~85%，天然块矿占为0~5% ;
[0020] 所述高碱度烧结矿的碱度为1. 5~2. 5, 1102含量低于8% ;所述低碱度钒钛烧结 矿的碱度为0.2~1.5, 1102含量高于8%。
[0021 ] 优选的，上述的钒钛磁铁矿高炉炉料结构，所述的天然块矿占0~3 %。
[0022] 优选的，上述的钒钛磁铁矿高炉炉料结构，所述的高碱度钒钛烧结矿的碱度为 1. 86~2. 48,所述的低碱度钒钛烧结矿的碱度为0. 49~1. 42。
[0023] 其中，上述的钒钛磁铁矿高炉炉料结构，所述高、低碱度烧结矿的制备可以按照本 领域常规的制备方法进行：由钒钛磁铁精矿粉、富矿粉、生石灰、石灰石、燃料和辅助料按要 求配料，通过调节石灰石配比，混合、烧结而得。
[0024] 优选的，上述的钒钛磁铁矿高炉炉料烧结矿，所述的烧结配料要求按照质量百分比计，钒钛磁铁精矿粉50~80 %、富矿粉0~30 %、生石灰0~7 %、石灰石0~30 %、燃 料5~8%、辅助料0~3%。其中，所述的燃料为焦炭、无烟煤的一种或两种；辅助料为含 铁冶金废料，如瓦斯灰、炼钢污泥、铁渣、乳钢皮、钢渣的一种或多种。烧结的具体步骤与参 数如下所述：
[0025]高、低碱度烧结矿采用两个独立的配料系统与混合制粒系统进行配料与混合制 粒，再分别在两台烧结机中进行烧结。将以上各种物料进行一次混合与二次制粒，得到混 合料，而后进行布料、点火、抽风烧结、破碎、冷却、筛分等环节，生产出两种不同碱度的烧结 矿，转运至高炉进行冶炼。例如，所述配料环节，将烧结矿TFe基数±0. 5 %控制在95 %以 上，如(1?〇为烧结矿碱度0&0/5丨02)基数±0.05%控制在90%以上，减少成分波动；所述 混合制粒环节，混合料的一次水分含量控制在6. 8~8. 0%，二次水分含量控制在7. 0~ 8. 0% ;所述布料环节，采用梭式-圆辊-多辊布料器进行布料；在点火环节中，点火温度控 制在1000~1100°C;所述抽风烧结环节，料层控制在600mm以上，负压14000Pa以上，废气 温度110~140°C，FeO基数控制在7~8%，FeO基数±0. 5%控制在65%以上；所述破碎 环节，将热烧结矿粒度破碎至150_以下；所述冷却环节，烧结矿温度冷却至150°C以下；所 述筛分环节，进行分级，10~16mm粒度的烧结矿作为铺底料供烧结机使用，<5mm粒度的烧 结矿作为返矿返回烧结进行配料，>5_粒度的烧结矿作为成品矿转运至高炉进行冶炼；在 高、低碱度烧结矿烧结过程中会产生返矿，返矿的成分与烧结矿接近，须在烧结过程中循环 使用，返矿比例占配料总量的30~60 %。
[0026] 本发明还提供了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，该方法包括将上述结构的高炉炉 料进行高炉冶炼，冶炼方法参照本领域常规方法：将上述烧结工序生产的高、低碱度钒钛 烧结矿分别装入不同的矿槽，在高炉配料前进行一次沟下筛分，筛除细粒级粉末，分级点为 5mm，〈5_的烧结矿作为返矿返回烧结使用，>5mm的烧结矿作为入炉烧结矿，参与高炉配料 与装料。
[0027]按炉渣[R2= Ca0/Si02控制在1. 0~1. 15, R3= (Ca0+Mg0)/Si02控制在1. 4~ 1. 45，R4= (Ca0+Mg0V(Si02+Al203)控制在0· 9~0· 95，Ti02控制在21. 0~23. 5%]要求 调整炉料结构，其中，高碱度钒钛烧结矿占15~65%、低碱度钒钛烧结矿占35~85%、天 然块矿占〇~5 %，按批重上料转运至炉顶进行装料，焦炭也分批装料，而后进行送风开始 冶炼，在冶炼过程中，在风口进行煤粉喷吹，进行正常冶炼得到合格生铁。
[0028]其中，上述的钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，冶炼所得高炉炉渣碱度为1.0~1. 15，Ti〇2含量为21~23%。
[0029]其中，所述的低碱度钒钛烧结矿为碱度低于1. 5(Ca0/Si02)的烧结矿，高碱度钒钛 烧结矿为碱度高于L5(Ca0/Si02)的烧结矿。
[0030] 下面结合实施例具体说明钒钛磁铁矿高炉炉料结构及高炉冶炼方法的实现。
[0031 ] 1、制备高、低碱度烧结矿
[0032] 实施例1、实验室制备烧结矿
[0033] 为达到要求的炉料结构与改善烧结矿质量，按照上述提供的配料-混合制粒-布 料-点火-抽风烧结-破碎-冷却-