含钛护炉料的选择和新钢高炉护炉操作

发表时间：[2007-10-31]　　作者：　　编辑录入：admin　　点击数：3994

摘　要:2002～2004年，新钢各高炉共耗用含钛炉料33105t，其中钛渣6353t，占19.19%。使用含钛炉料护料为晚期高炉安全生产提供了技术手段。介绍了在新钢条件下对含钛护炉料的选择和高炉护炉操作的认识。

关键字:含钛物料护炉强化

1、含钛护炉料的种类
　　自1984年11月，湘钢2号高炉使用攀矿钛精粉生产烧结矿进行护炉成果通过冶金部鉴定后，高炉使用含钛物料护炉技术已在我国钢铁企业普遍推广。我国高炉常用含钛物料产地和化学成份见表1。

表1我国高炉常用含钛物料产地和化学成份，%

名称	产地	TFe	TiO₂	CaO	MgO	SiO₂	Al₂O₃	V₂O₅	备注
发钛块矿	承德	35.83	9.42	3.33	3.51	17.52	9.78	0.41	〔1〕
铁精粉	承德	35.18	34.51	2.63	1.99	8.38	4.46	0.114	〔1〕
钛渣	承德	7.43	15.90	30.16	5.25	22.85	15.06	0.29	〔1〕
钛块矿	攀枝花	30.89	10.70	6.34	6.21	20.20	8.97	0.315	〔1〕
钛精粉	攀枝花	30.38	47.53	3.04	0.04	5.55	0.06	0.095	〔1〕
钛渣	攀枝花	～5	24.00	26.00	9.00	24.00	13.50	0.37	〔1〕
钛块矿	加拿大	36.20	31.50	1.40	3.30	8.60	5.30		〔2〕
钛球团	密云	55	10.10	0.90	6.60				〔3〕

　　新钢7号高炉（600m³）于2002年2月3日突然发生炉缸烧穿事故，造成重大损失，公司生产经营一度陷入被动。为了弥补生铁的不足，公司决定1号锰铁高炉（255m³）于2月26日转炼生铁。同时，对所有生产高炉进行安全生产普查。3月，对在安全生产普查中发现有冷却水温差或热流强度偏高，炉底炉基温度超标等重大隐患的高炉启动含钛物料护炉程序。从2002年3月～2004年4月，除2号高炉（255m³锰铁高炉）外，其它5座生铁高炉共计入炉含钛物料33105t，其中钛渣6353t，占19.19%，钛块矿2676t，占80.81%。新钢入炉含钛物料产地和化学成分见表2。

表2新钢入炉含钛物料产地和化学成分，%

名称	产地	TiO₂	TFe	CaO	MgO	SiO₂	Al₂O₃	V₂O₅	e	u
钛渣	承德	16.10	5.08	23.16	5.79	20.28	12.95	0.48	5.35	78.23
钛块矿	攀枝花	15.30	40.67	4.44	4.32	12.23	5.63	1.04	42.82	41.46
钛块矿	大冶	11.32	33.32	6.16	3.28	19.29	9.75	0.27	35.08	49.42

注：e、u分别是各种含钛物料的理论出铁和理论出渣量。

2、含钛护炉料的选择分析
　　应根据技术上可行和经济上合算的原则，综合分析选择合适的含钛护炉料。
2.1应考虑护炉效果
　　众多国内外高炉护炉经验都表明：无论使用何种含钛物料均可达到护炉的效果。新钢高炉护炉实践也证明了这一点。
2.2应考虑到对高炉操作的影响
　　主要是看加入含钛物料护炉时增加的有害杂质负荷（S、P、Na₂O、K₂O、Pb、Zn等）、渣铁量的变化，对炉料还原性和生铁质量的影响等等。新钢条件下，按TiO₂负荷6kg/t控制时，不同含钛物料加入量带入有害杂质和增加渣铁量见表3。

表3 不同含钛物料加入量带入有害杂质和增加渣量，kg/t

品种	加入量	S	P	Na₂O	K₂O	u
承德钛渣	37.27	0.162	0.002			29.16
攀枝花钛块矿	39.22	0.082	0.027	0.070	0.082	16.26
大冶钛块矿	53.00	0.090	0.037	0.383	0.055	20.31

2.3要考虑运输和价格因素
　钛渣是高炉副产品，属于废物利用，运输方便，使用灵活，价格便宜，但铁少渣多。钛矿运输方便，调节灵活，易于贮存，含铁、钛较高，但价格也较高。在生铁和焦炭价格均高时，应根据本企业条件按效益最大化原则选择含钛护炉料。

3新钢含钛护炉料的选择
　 2002年2月6日，7号高炉突发炉缸烧穿事故，同时调查发现，几乎所有高炉水温差、热流强度、炉底温度均存在偏高异常点，使我们意识到，现有高炉装备水平和配套设施无法满足当前高冶炼强度、高顶压、高风温、高喷煤比、超常规冶炼的操作要求，高炉护炉已是刻不容缓。采用含钛护炉料被提到工作日程。选择哪种含钛护炉料呢？我们根据首钢高炉护炉经验，决定先试用钛渣。
表4　1991年首钢3号炉使用含钛护炉料操作指标

时间	钛渣用量	钛矿用量	入炉TiO₂	平均日产	入炉焦比	〔Si〕	〔Ti〕
	t	t	负荷kg/t	t	kg/t	%	%
1991.2	1822	/	7.61	2714.96	438.2	0.434	0.087
1991.3	1858	/	7.27	2727	429.9	0.415	0.082
1991.7	3692	/	11.22	2702.68	444.3	0.369	0.095
1991.5	/	2743	7.44	2669	436.4	0.408	0.079

表5　1991年首钢4号炉使用含钛护炉料操作指标

时间	加入量	平均日产	焦比	煤比	综合焦比	渣量	〔Si〕	〔Ti〕
	kg/t	t	kg/t	kg/t	kg/t	kg/t	%	%
基准期	/	2885	393.3	144.2	498.2	375.8	0.40	0.028
加钛渣	31.8	3186	431.3	126.8	528.9	407.1	0.40	0.088
加钛矿	52.4	3128	430.1	138.5	536.9	397.0	0.39	0.091

　　以1989年首钢价格计算，用钛渣护炉使生铁成本上升6.66元/t，钛矿护炉则使生铁成本上升7.20元/t。故该厂认为，用钛渣护炉更合理。1986年～1991年，首钢炼铁厂共耗用含钛炉料536905t，其中钛渣389234t，约占72.5%。
　　2002年3月以后，新钢各高炉陆续加钛渣护炉，全年共消耗钛渣6353t。2003年，公司又陆续试用了大冶、攀枝花的两种含钛块矿。最终认为，使用攀枝花含钛块矿在经济上更为有利。从此，各高炉全部改用攀枝花含钛块矿护炉。2003～2004年，共计消耗攀枝花含钛块矿26752t。

表6　2003年新钢高炉使用不同含钛护炉料效果对比

品种	加入量	耗焦量	增铁	增加渣量	含钛炉料增加成本	焦炭增加成本	增铁效益	生铁成本增加
	kg/t	kg/t	kg/t	kg/t	元/t	元/t	元/t	元/t
钛渣	41.41	29	2.22	36.17	8.70	29.00	3.77	33.93
大冶块	58.89	65	20.66	37.55	17.08	65.00	35.08	47.00
攀枝花块	43.57	48	18.66	27.77	12.64	48.00	31.69	28.95

注：按ηTi25%，〔Ti〕01%，钛渣耗焦700kg/t渣，钛矿耗焦1100kg/t矿，钛渣到厂价210元/t,钛矿到厂价290元/t计算。

4加含钛炉料护炉时高炉操作参数的选择
　在这方面，国内钢铁企业有许多宝贵经验可供我们借鉴
4.1首钢3号炉（1036m³）护炉实践

表7首钢3号炉钛平衡计算

〔Si〕，%	1.0	0.74	0.46	0.36	0.31	入炉TiO₂ 负荷均为 9.73kg/t
炉渣碱度	1.17	1.12	1.06	1.04	1.03
〔Ti〕，%	0.20	0.15	0.10	0.08	0.07
炉渣TiO₂，%	0.83	1.30	1.80	2.00	2.09
炉缸残留TiO₂，kg/t	2.98	1.87	0.64	0.16	-0.03
钛回收率（%）	34.26	25.69	17.13	13.70	11.99

　其规律是：在TiO₂负荷稳定的条件下，随着炉温和炉渣碱度提高，钛回收率和生铁含钛上升，炉渣TiO₂下降，炉缸残留TiO₂增加。
4.2鞍钢7号炉（2580m³）护炉实践

表8鞍钢7号炉钛平衡计算

〔Si〕，%	1.91	1.305	0.95	0.56	0.495	入炉TiO₂ 负荷均为 11kg/t
炉渣碱度	1.09	1.11	1.11	1.10	1.11
〔Ti〕，%	0.25	0.23	0.12	0.07	50.045
炉渣TiO₂，%	1.12	1.30	1.72	2.12	2.47
炉缸残留TiO₂，kg/t	1.23	0.67	0.40	-0.85	-2.10
钛回收率（%）	37.88	34.85	18.18	11.36	6.82

　　其规律是：在TiO₂负荷和炉渣碱度稳定的条件下，随着炉温提高，钛回收率和生铁含〔Ti〕%上升，炉渣TiO₂下降，炉缸残留TiO₂增加。
4.3梅山1号炉（1080m³）护炉实践

表9梅山1号炉钛平衡计算

入炉TiO₂负荷	〔Si〕	炉渣碱度	〔Ti〕	炉渣TiO₂	炉缸存留TiO₂	钛回收率
kg/t	%		%	%	kg/t	%
9.3～9.5	0.6～0.61	1.17～1.18	0.133～0.156	1.49～1.56	0～0.64	23.33～27.37
11.2～11.73	0.58～0.6	1.18～1.21	0.167～0.201	1.47～1.71	0.87～2.95	24.63～29.59
12.1～12.5	0.57～0.58	1.15～1.19	0.18～0.203	1.50～1.68	2.45～3.54	24.00～27.40

　　其规律是：在炉温和炉渣碱度基本稳定的条件下，随着入炉TiO₂负荷的提高，生铁Ti、炉渣TiO₂和炉缸残留TiO₂都呈现上升规律。钛回收率则先升后降。
4.4宝钢1号炉（4063m³）护炉实践

表10宝钢1号炉入炉TiO₂负荷与操作参数的关系

入炉TiO₂负荷	〔Si〕	〔Ti〕	炉渣TiO₂	炉渣碱度	钛回收率
kg/t	%	%	%		%
9.78	0.57	0.177	2.28	1.18	30.16
15.23	0.51	0.245	3.59	1.18	26.81
19.53	0.60	0.29	54.17	1.17	25.17

　　其规律是：在炉渣碱度稳定的条件下，随着TiO₂负荷的增加，无论是提高炉温或降低炉温都使生铁〔Ti〕和炉渣TiO₂上升，钛回收率下降。
由此，我们得到启示：
　　（1）提高炉温时护炉有两重作用：一是有利于炉料中TiO₂的还原；二是有利于铁水中〔Ti〕的熔解以形成Ti〔C，N〕沉积层。在一定条件下生铁含〔Si〕高则护炉效果好，而生铁含〔Si〕低不一定护炉效果差。
　　（2）TiO₂为弱酸性物质，炉渣碱度对护炉影响不大，可仍按保持正常脱硫能力和炉渣流动性好的要求选择造渣制度，不必考虑护炉的影响。
　（3）选择合适的入炉TiO₂负荷和热制度、造渣制度，有可能提高含钛物料护炉效率，提高护炉效果。
　　（4）入炉TiO₂负荷减去渣铁带走的TiO₂量即炉缸存留TiO₂量，亦即有效护炉TiO₂量。可用有效护炉TiO₂>0作为有效护炉的标准。
　　经过反复探索，我们选定入炉TiO₂负荷6kg/t，〔Si〕=0.6%～0.8%，R=1.15～1.20，控制〔Ti〕≥0.08%,ηTi≥25%,每班化验1次〔Ti〕和（TiO₂），计算钛平衡。同时，在高炉上下部调节和冷却制度等方面采取配套护炉措施，来保证有效护炉TiO₂>0。实践证明，上述方法是有效的，成功地以较小的代价使几座晚期高炉安全地渡过了危机。

参考文献
〔1〕邓守强，高炉炼铁技术，北京，冶金工业出版社，1991
〔2〕宋建成，高炉含钛物料护炉技术，北京，冶金工业出版社，1994
〔3〕由文泉，实用高炉炼铁技术，北京，冶金工业出版社，2002
〔4〕欧阳雄，梅山1号高炉长寿达标实践，炼铁，1994，3

入炉TiO₂负荷	〔Si〕	炉渣碱度	〔Ti〕	炉渣TiO₂	炉缸存留TiO₂	钛回收率
kg/t	%		%	%	kg/t	%
9.3～9.5	0.6～0.61	1.17～1.18	0.133～0.156	1.49～1.56	0～0.64	23.33～27.37
11.2～11.73	0.58～0.6	1.18～1.21	0.167～0.201	1.47～1.71	0.87～2.95	24.63～29.59
12.1～12.5	0.57～0.58	1.15～1.19	0.18～0.203	1.50～1.68	2.45～3.54	24.00～27.40

表10宝钢1号炉入炉TiO₂负荷与操作参数的关系

入炉TiO₂负荷	〔Si〕	〔Ti〕	炉渣TiO₂	炉渣碱度	钛回收率
kg/t	%	%	%		%
9.78	0.57	0.177	2.28	1.18	30.16
15.23	0.51	0.245	3.59	1.18	26.81
19.53	0.60	0.29	54.17	1.17	25.17