摘  要    分析了钒钛烧结矿与钒钛球团矿的冶金性能，介绍了攀钢高炉配加球团矿试验效果和应用情况，表明配加球团矿配比可取得明显的增铁节焦效果和较大的社会效益。

关键词  钒钛球团矿 高炉冶炼 焦比

1  引言

       随着高炉及相关设备日益大型化、现代化以及高炉冶炼水平的提高，要使高炉获得最佳的技术经济指标，则对炼铁原料质量提出的要求越来越高，高炉合理炉料结构也越来越受到重视，在不断改善烧结矿质量的同时，对另一种造块方法生产出来的球团矿的关注也日益引起重视。随着选矿技术的发展，全国推广采用细筛再磨精选的方法，使得精矿的粒度越来越细，更适宜于造球，以及生产球团矿设备的设计、制造工艺及操作经验的掌握，特别是近五年来我国钢铁工业的飞速发展，环保压力的增加，烧结厂的生产环保难以达到排放标准，同时越来越多的比较先进的链篦机回转窑氧化球团矿生产线的建成投产，极大地推动了球团矿的发展。

       长期实践证明，球团矿具有品位高、粒度均匀、冷态强度高等特点，是一种理想的高炉精料，与高碱度烧结矿搭配使用的炉料结构对高炉增产、节焦降低生产成本效果非常明显。国外高炉使用球团矿最典型的是欧盟，其高炉使用球团矿后最大变化是渣量明显下降，高炉产量大幅上升，燃料比处于较低水平。欧盟高炉多使用球团矿的原因：一是因为环保原因，限制烧结厂的建设和生产；二是为了进一步改善高炉技术炼铁经济指标，充分发挥球团矿在高炉炼铁中优越的冶金性能。球团矿的应用给高炉带来的技术经济指标的提高使人们认识到其改善炉料结构的优越性，近年来，我国国内使用球团矿作为炼铁原料的厂家也越来越多。2005年马钢、武钢、鞍钢、攀钢等大型球团矿生产设备的建设，使我国的球团矿生产规模达到新的水平，但据高炉生产中比较适宜的球团矿配比30％的目标还有一定距离。

2     攀钢钒钛烧结矿和球团矿的冶金性能区别

试验表明，钒钛磁铁球团矿具有很好的中温还原性，但高温还原性较差。随球团用量的增加，炉腰以上的还原度增加，而风口平面的还原度降低。这同普通酸性球团矿的还原规律相似，对于钒钛磁铁球团矿，由于FeO低和气孔小而反应表面积大，加上随球团矿配比增加，间接还原增加，炉身温度升高，故炉身部分还原度高于烧结矿，在高温条件下，当钛赤铁矿固溶体还原到浮氏体时，TiO₂、MgO和A1₂O₃等迁移到邻近的磁铁矿中而富集，形成难还原的磁铁矿和钛铁晶石固溶体，再加上球团焙烧时形成的铁板钛矿，都是球团矿高温还原性差的原因。此外，球团表面形成致密的金属铁壳，阻碍了高温区CO气体向内扩散还原，随球团矿碱度提高，炉腰以上铁还原度升高，而炉腰以下高温区的还原速度降低。钒钛氧化球团矿与钒钛烧结矿的软熔性能见表1。

    由表1可见，钒钛球团矿的软化温度和滴落温度明显低于烧结矿，料柱的最大压差只有烧结矿的一半，滴落带的厚度也比烧结矿薄。说明球团矿的软熔滴落性能较好，有利于改善高炉的透气性。球团矿和烧结矿的显微组织、中低温还原性能、TFe含量列于表2。

    由表2可见，钒钛球团矿氧化较完全，大部分的钛磁铁矿均已氧化成了容易还原的钛赤铁矿，钛赤铁矿占了70％左右，钛磁铁矿仅有l％～5％；烧结矿中钛赤铁矿有35％～38％，钛磁铁矿有15％～18％，由于固结方式不同，烧结矿中有较高的铁酸盐。从表2也可看出，球团矿比烧结矿的TFe高7个百分点，球团矿的中温还原性能RI较好，低温还原粉化率RDI－3．15较低。

    因此，高炉配加球团矿后可改善高炉的炉料结构，降低高炉的料柱压差，增加炉料的还原性，减少低温还原粉化，钒钛球团矿的冶金性能优于钒钛烧结矿，从而可改善高炉的综合炉料冶金性能，提高矿石人炉品位，对高炉的增产节焦具有良好的作用。

3     攀钢高炉配加球团矿试验

3．1小高炉球团矿试验

    攀钢于1978年进行了攀枝花钒钛精矿生产球团矿实验室及半工业试验研究，并在西昌28m³高炉进行了冶炼试验，研究结果表明：钒钛精矿经过再磨，使用石灰石、皂土或消石灰作熔剂和粘结剂，可生产出生球强度>1．5kg／个，落下强度>8次／0．5m，焙烧后球团矿强度>2000N／个，转鼓指数>95％，还原膨胀系数<20％质量合格的球团矿。高炉冶炼试验过程中，炉况稳定顺行，渣铁流畅，焦比降低。随着球团矿配比增加，高炉压差略有升高，从炉身炉腰取样证明，在炉身以上球团矿有膨胀碎裂，少粉化，在炉腰强度有所提高增加，取出的完整球团矿具有一定的强度，球团矿在炉内属正常膨胀。

    钒钛球团矿由于粒度均匀，成份稳定，FeO含量低，其还原性在炉身以上胜过烧结矿，有利于改善煤气利用和降低焦比。但当时用于生产精矿和球团的设备技术落后，质量稳定的球团矿生产得不到保障，因此最终攀钢高炉的炉料结构还是采用了烧结矿+天然块矿模式，这种炉料结构一直维持到2003年。

3．2攀钢高炉球团矿试验

    攀钢2003年至2007年期间进行了两次高炉配加球团矿工业试验，使高炉的炉料结构由烧结矿+块矿模式转为更为合理的酸性球团矿+高碱度烧结矿模式，取得了明显的增铁节焦效果。

3．2．1第一次球团矿试验

    (1)试验情况

    攀钢第一次高炉配加球团矿试验于2003年2月5日开始在4＃高炉上进行，球团矿配加比例达到了13．5％。球团矿采用的是一立公司生产的竖炉球团。为了稳定炉况，高炉采用逐渐提高球团矿配比的方式。基准期选取指标较好的2003年1月为基准期。试验期间的球团矿配比从6．05％逐步增加到13．5％，块矿配比略有降低，烧结矿配比下降较多，试验各阶段炉料结构列于表2。

(2)试验结果

试验各阶段高炉主要技术参数见表4。

    从表4可见，随着球团矿配比的增加，试验阶段矿石的综合入炉品位比基准值提高0．54～0.93个百分点，高炉产量增加27．4～79．1t／d，焦比下降7．0～13．9kg／t，矿石消耗下降37~58kg／t。从试验结果来看，试验期各阶段均取得了较好的增铁节焦效果。

3．2．2第二次球团矿试验

    (1)试验情况

    攀钢高炉配加球团矿第2次试验于2005年8月10日在4#高炉进行，球团矿比例分别为21 %、25％、30％，工业试验中烧结矿品位基本保持不变。试验以球团矿配比17％为基础，逐步将球团矿配比加至30％。

    (2)试验效果

    4^＃高炉提高球团矿配比试验各阶段技术及操作指标列于表5。

    从表5可看出：提高球团矿配比后，高炉各项指标均有明显改善，与基准期相比，试验各阶段入炉品位上升0．40～0．67个百分点，高炉产铁量分别增加163．9t／d、282t／d、305t／d，焦比分别下降14kg／t、27.6kg／t、31．4kg／t，矿石消耗量分别下降44kg／t、76kg／t、93kg／t，煤气利用率提高0．09～0．34个百分点。

4     结语

    2005年高炉配加球团矿试验结束后，攀钢炼铁厂随即在全厂进行推广应用，在铁矿石和燃料供应紧张，质量降较多的情况下，2006年攀钢高炉球团矿配比达到28％左右，焦比479kg／t，取得了较好的应用效果。攀钢高炉球团矿配比的提高，带动了周边民营企业开发利用钒钛矿资源，据不完全统计，2006年周边民营企业供给攀钢的球团矿达150余万t，创造了较大的社会效益。

                                                      (攀枝花市金属学会推荐)