关键字:球团；新西兰矿粉；护炉

1 前 言

　　济南钢铁集团总公司（简称济钢）目前共有大小高炉15座，随着钢铁技术的发展，高炉的强化冶炼程度越来越高，高炉利用系数由2000年3.0t/（m³.d）突破到4.0 t/（m³.d）。高炉的强化冶炼及炉役末期都会导致高炉炉底、炉缸部分的耐火材料侵蚀严重，给高炉生产带来威胁，为此高炉需要配加钒钛类矿进行护炉。
　　原来高炉护炉使用的钒钛生块，由于资源紧张，同时因进口矿价格和海运费的大幅度升高，导致护炉成本上升。济钢国际贸易公司收集国际市场上进口矿的信息，引进了新西兰钛铁粗精粉矿种，国际上对其使用技术还处于探索阶段。据了解，该矿种到港价不足300元/t，比国内精粉的价格低400元/t以上，因此，这种矿的开发利用具有非常高的经济价值。结合济钢高炉生产的实际情况，决定探索开发利用新西兰高钛磁铁矿。

2 开发新西兰高钛矿的途径分析

　　钛矿护炉的原理是在一定温度下，加入高炉的TiO₂部分同碳和氮进行还原反应，生成TiC和TiN溶于铁水中，使铁水黏度增加，流定性降低；在炉缸侵蚀处，铁水中的TiC和TiN以固溶体的形式结晶析出，形成沉淀层，从而达到保护炉缸的目的。
　　新西兰高钛粗矿粉的特点是含钛量较高，达到7.5%左右。针对新西兰矿的特点，济钢设计了3套使用方案：（1）通过烧结矿配加到高炉中；（2）通过球团配加到高炉中；（3）通过加工全新西兰高钛粉制成含钛球团，有选择地加入到需要护炉的高炉中。综合分析3种方案得出，由于济钢高炉众多，前2种方案都不可避免地使所有使用济钢烧结和球团的高炉都被迫护炉，而大多数高炉由于炉缸工作状态良好，炉底侵蚀较轻，没有护炉的必要，加入含钛矿起不到应有的作用。因此选择第3套方案，在使用上做到有针对性，即向需要护炉的高炉上配加，而其他的高炉不受任何影响。

3 生产球团的工艺路线设计

3.1 球团生产工艺原理
　　矿粉的成球过程分母球形成、母球长大、剩球压紧3个阶段。在影响造球过程的主要因素中，原料的粒度非常关键，降低原料粒度可以增加比表面积，增加接触面积和缩小毛细管半径，提高毛细作用力和分子结合力，因此要求粒度控制在小于0.074mm的比例大于70%。
　　新西兰高钛粉的粒度较粗，为小于0.148mm的比例大于15%。在选择造球途径以后，首先降低新西兰矿粉的粒度。设计了新西兰矿粉细磨工序，在造球之前增加球磨机，目标是细磨后的矿粉小于0.074mm的比例大于70%。其次是黏结剂的选择，常用的黏结剂有消石灰、膨润土和无机黏结剂。结合济钢竖炉的生产工艺特点，选择膨润土为黏结剂，该黏结剂容易采购且价格不高。膨润土又名“皂土”，主要矿物组成是蒙脱石，蒙脱石的层状结构特点能增加精矿颗粒的结合力，从而提高生球的强度。只有球团的强度达到一定的程度，高炉配加后才会起到护炉和增铁的作用，以减缓济钢熟料的缺口。
3.2 生产工艺流程
　　利用新西兰高钛粗矿粉，首先要经过细磨，然后配加合适比例的黏结剂以提高球团强度，主要生产设备为细磨球磨机、造球盘和4m²球团竖炉。工艺流程见图1。

图1 生产工艺流程

3.3 主要生产技术要求
　　粒度：要求细磨过的新西兰矿粉小于0.074mm的比例大于70%，这是提高矿粉造球质量的关键。
　　配料：采用重量法按工艺配方准确称量各种原料的重量，要求细磨后的新西兰铁精粉称量误差不大于1％，黏结剂膨润土配料误差不大于0.2％。
　　焙烧采用煤气发生炉产生煤气，要求煤气在竖炉内均匀分布，保证炉料在炉内均匀下降，使煤气与炉料进行良好的热交换，使球团充分氧化，成品球团质量均匀，减少过烧和黏结成团。
3.4 主要原料的理化指标
3.4.1 新西兰高钛粗矿粉理化指标 化学成分（以干吨为准）的保证值（干基）分别为：Fe不小于56.50%，TiO₂不小于7.00%，SiO₂不大于5.000%，Al₂O₃ 不大于4.00%，S不大于0.050%，P不大于0.200%；水分 3.00% ；粒度为小于0.125mm的比例不小于15.00%。
3.4.2 膨润土理化指标 化学成分检测值分别为：Al₂O₃ 20.30%；CaO 2.69%；MgO 2.10%；SiO₂ 44.16%；烧减17.46%；膨胀容9.5%；吸蓝量36.6%；粒度为小于0.057mm的比例大于99%。
3.4.3 新西兰钒钛球的主要技术指标 化学成分（以干吨为准）的化验值分别为：Fe 54.5 %；TiO₂ 7.55%；SiO₂ 5.6%；Al₂O₃ 3.85%；MgO 3.15%；S 0.006%； P 0.12%；粒度组成为8～20mm的比例大于80%；抗压强度2400N/个；转鼓强度85%。
3.5 试验及应用情况
　　2004年10月1～20日，在济钢2#350m3高炉进行工业性试验， 20天共使用新西兰钒钛球团1300t。试验期间高炉炉渣流动性及技术经济指标良好，随后正式在济钢第一炼铁厂2^#和3^#高炉推广应用，截至2005年1月已经使用新西兰球团15000t。
　　使用证明，新西兰钒钛球团具有如下特点：
　　（1）强度高，适合高炉大量配加。钒钛生块在运输周转过程中，产生20%左右的粉末，利用率低，而且在高炉中容易产生粉末。新西兰钒钛球团筛分产生的粉末只有1%左右，而且在倒运过程中由于强度高产生粉末不超过2%，适合长距离运输，也适合高炉较大批量的配加。
　　（2）含铁品位高。钒钛生块的铁含量只有47%左右，而新西兰钒钛球团的铁品位高达55%，品位高对于高炉增铁起到积极的作用。
　　（3）经济效益好。即使不考虑含钛的护炉作用，仅就铁来讲，目前国内球团的进厂价格在1000元/t左右，进口球团的进厂价格更是达到1200元/t以上，国内球团的品位为63%，比新西兰钒钛球团高8个品位，而价格高350元。正常一个品位波动，球团价格波动10元。粗略估计，利用新西兰钒钛球团比利用国内采购球团可以降低成本270元/t，因此，利用新西兰钒钛球团经济效益巨大。

4 结 语

　　在应用技术上，根据铁矿粉造球的粒度要求，首先对新西兰粗矿粉进行细磨，使原来粒度小于0.074mm的比例不足30%的粗矿粉，细磨后的粒度达到了小于0.074mm的比例大于70%，提高了新西兰矿粉的成球性能。采用膨润土作为结合剂，提高了成品球团的强度；成品球团的抗压强度达到了2500N/个，转鼓强度达到了85%，完全达到了350m3高炉对于护炉球团的强度质量要求。
　　新西兰高钛粗矿粉造球技术在济钢的成功开发和应用，为新西兰高钛粗矿粉开创了新的使用方法，不仅可为高炉的安全起到保护作用，同时又增加了一个新的经济增长点，也为在当今钢铁行业快速发展中矿石资源紧张的情况下，找到了一条适合企业低成本战略、合理利用低价优质矿粉资源的有效途径。