超高堿度對(duì)釩鈦燒結(jié)的影響

程美福，李漢洲

(成渝釩鈦科技有限公司煉鐵廠，四川威遠(yuǎn) 642469)

1 引言

隨著燒結(jié)釩鈦礦比例的提高，對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程、成品礦冶金性能的影響越來(lái)越明顯。主要體現(xiàn)在勻礦粒度組成變差，≤3mm的粒級(jí)大幅增加，使混合料造球性能明顯下降，從而進(jìn)一步影響燒結(jié)料層的透氣性;同時(shí)由于TiO2含量增加，使燒結(jié)過(guò)程中鈣鈦礦含量提高，鐵酸鈣的生成受到抑制，造成燒結(jié)礦還原性、強(qiáng)度、產(chǎn)質(zhì)量都有不同程度的下降。我廠燒結(jié)產(chǎn)能相對(duì)較小，入爐燒結(jié)礦比例只能維持在60%～65%之間。因此，為了提高造球效果、料層透氣性、穩(wěn)定燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量、保證良好的還原性，提高燒結(jié)礦堿度將是一個(gè)很好的措施。

2 超高堿度燒結(jié)概念

超高堿度燒結(jié)礦屬于熔劑性燒結(jié)礦，其堿度遠(yuǎn)高于高爐爐渣的堿度，在2．5以上。其燒結(jié)礦在入爐冶煉時(shí)，可以代替部分或全部熔劑，可常與富礦或酸性燒結(jié)礦、酸性球團(tuán)礦配合使用。

2．1 高堿度燒結(jié)礦的特點(diǎn)

目前普遍生產(chǎn)的是高堿度燒結(jié)礦，就其特點(diǎn)做一概述:

(1)強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，粒度均勻，粉末少。

(2)具有良好的還原性，這是因?yàn)楦邏A度燒結(jié)礦是以易還原的鐵酸鈣為主要液相;隨堿度提高，燒結(jié)礦中FeO降低，還原性得到改善;高堿度燒結(jié)礦處于還原性最好的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。其中的磁鐵礦晶粒細(xì)小且密集，并被鐵酸鈣包裹或溶蝕。

(3)軟化開(kāi)始溫度和軟化終了溫度均有所下降。

(4)含硫量有所提高，這是因?yàn)闊Y(jié)料中的CaO有吸硫作用，形成CaS留于燒結(jié)礦中。

3 我廠超高堿度燒結(jié)礦生產(chǎn)特點(diǎn)

3．1 調(diào)整方案

根據(jù)我廠燒結(jié)的生產(chǎn)現(xiàn)狀和實(shí)際條件，對(duì)熔劑的使用進(jìn)行了以下調(diào)整:

(1)首先在一次配料中大量使用石灰石粉，配比要求在5%以上，保證一次堿度在1.85倍以上。

(2)其次是二次配料，一燒保證3%的活性石灰、4%左右的生石灰、2%的輕燒白云石;二燒9%以上的生石灰;三燒5%的活性石灰、5%左右的生石灰。

3．2 生產(chǎn)效果

(1)超高堿度燒結(jié)礦生產(chǎn)對(duì)原料具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。我廠使用的工業(yè)廢料有:轉(zhuǎn)爐污泥、除塵灰、返礦等，其中多數(shù)物料為堿性物料。生產(chǎn)超高堿度燒結(jié)礦可以處理大量的工業(yè)廢料，且不影響燒結(jié)礦質(zhì)量，也顯示出超高堿度燒結(jié)礦對(duì)原料有極強(qiáng)的適應(yīng)性。

(2)超高堿度燒結(jié)礦的固體燃耗低:生產(chǎn)超高堿度燒結(jié)礦由于配加了大量的白石粉等熔劑，其分解需要消耗大量的熱，因此可能使配碳量增加。但另一方面，超高堿度混合料易形成低熔點(diǎn)化合物可節(jié)省熱量，而且透氣性好，有利于提高料層，增強(qiáng)料層自動(dòng)蓄熱的作用，因此固體能耗也可能降低。特別是超高堿度燒結(jié)礦生產(chǎn)對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，大量工藝回收料的應(yīng)用甚至?xí)构腆w燃耗不升反降。生產(chǎn)超高堿度燒結(jié)礦時(shí)，不能一味增加固體燃料，而是要根據(jù)原料結(jié)構(gòu)和性能等具體情況來(lái)確定。

(3)以鐵酸鈣、磁鐵礦為主要連接固接方式，硅酸鹽液相為次要方式，液相熔化溫度低、流動(dòng)性好，燒結(jié)礦機(jī)械強(qiáng)度好，抗粉化能力較強(qiáng)，粒度組成均勻，與自熔性燒結(jié)礦比，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、抗粉化能力和粒度組成都明顯改善;還原性好，隨燒結(jié)礦堿度提高，相對(duì)還原度也提高;低溫還原粉化率較低，低溫還原粉化率是燒結(jié)礦的一項(xiàng)重要冶金性能，此值低，對(duì)高爐順行有利;荷重還原軟化溫度和熔滴溫度較高，燒結(jié)礦的荷重還原軟化穩(wěn)定和熔滴穩(wěn)定均隨其堿度的提高而升高，軟化終了溫度升高明顯;同時(shí)從熔滴開(kāi)始到熔滴終了的熔滴溫度區(qū)間變窄。而軟化溫度和熔滴溫度的提高，有利于改善高爐中下部的透氣性和還原過(guò)程。

3．3 不利影響

(1)超高堿度燒結(jié)礦脫硫率下降。自熔性燒結(jié)礦的脫硫率一般為80% ～90%，隨著堿度提高，脫硫率逐漸降低。生產(chǎn)的超高堿度燒結(jié)礦，脫硫率最低甚至降低到20%左右。這是因?yàn)殡S著堿度提高，燒結(jié)過(guò)程產(chǎn)生的液相量增加，料層的最高溫度降低，燒結(jié)速度加快，高溫保溫時(shí)間縮短，同時(shí)高溫下石灰對(duì)硫的吸附作用增強(qiáng)，即所謂的“回硫效應(yīng)”，這些情況均對(duì)脫硫不利。

(2)超高堿度燒結(jié)礦的堿度波動(dòng)明顯大于高堿度燒結(jié)礦。原因是高堿度燒結(jié)礦的CaO與SiO2比值R較大，盡管燒結(jié)礦中的CaO比較穩(wěn)定，但只要SiO2少許波動(dòng)就會(huì)帶來(lái)較大的堿度波動(dòng)，甚至出現(xiàn)廢品。所以生產(chǎn)超高堿度燒結(jié)礦時(shí)，原料成分的穩(wěn)定和準(zhǔn)確配料是至關(guān)重要的，如杭鋼堿度提高后堿度合格率從90%下降到75%。

(3)燒結(jié)礦出現(xiàn)大量白點(diǎn)。生產(chǎn)超高堿度燒結(jié)礦時(shí)，混合料中配入了大量熔劑，料層透氣性較好，垂直燒結(jié)速度很快。當(dāng)熔劑粒度稍微偏粗時(shí)，燒結(jié)礦中就會(huì)存在大量的游離CaO，即所謂“白點(diǎn)”。這些“白點(diǎn)”與空氣中的水份接觸后容易潮解，從而引起燒結(jié)礦粉化。因此生產(chǎn)超高堿度燒結(jié)礦時(shí)，熔劑的粒度要求應(yīng)更加嚴(yán)格，＜3 mm粒級(jí)必須達(dá)到85%以上。如果使用白云石時(shí)，由于它更難分解，所以要求＜3 mm的粒級(jí)達(dá)到90%以上。

(4)由于垂直燒結(jié)速度過(guò)快，容易造成效果好、產(chǎn)量高的假象。而實(shí)質(zhì)是脆性大，強(qiáng)度低(不僅是轉(zhuǎn)鼓，更有落下強(qiáng)度、抗磨指數(shù))，返礦率高(11月、12月堿度提高到2.7、2.79以來(lái)，返礦率分別14.89%、15.63%)，造成成品率低。

(5)超高堿度燒結(jié)礦配入大量的熔劑易導(dǎo)致配混系統(tǒng)下料口和礦槽粘結(jié)、堵塞，一、二次混合圓筒粘結(jié)，煙囪易積料，松料棒易粘料，形成半風(fēng)洞，爐篦條粘料易堵等問(wèn)題。

(6)超高堿度燒結(jié)礦與自熔性燒結(jié)礦相比，F(xiàn)eO含量明顯降低。這是因?yàn)槠浠旌狭现杏休^多的CaO，易形成低熔點(diǎn)化合物，為降低燃燒帶的溫度創(chuàng)造了良好的條件。另一方面，CaO的存在有利于易還原的鐵酸鈣的生成，阻礙了難還原的2FeO·SiO2生成，這些都有利于燒結(jié)礦FeO的降低。

(7)含鐵量低，超高堿度燒結(jié)礦由于配加了大量熔劑，其品位有所降低。生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，含鐵原料基本不變時(shí)，燒結(jié)礦堿度每升高0.2，全鐵下降0.4% ～0.8%，扣除鈣鎂后品位降低不多，在0.1% ～0.2%左右。

4 針對(duì)性的調(diào)整措施

由于超高堿度帶來(lái)的一系列生產(chǎn)問(wèn)題，在一、二、三燒進(jìn)行了相應(yīng)的工藝技術(shù)調(diào)整。

4．1 控堿操作

燒結(jié)礦的堿度標(biāo)準(zhǔn)和“高廢”、“低廢”調(diào)整后，取樣分析至少要到第二、第三個(gè)甚至是第四個(gè)樣才能反映出來(lái)。如一燒要三個(gè)(從開(kāi)始調(diào)劑反映出來(lái)6個(gè)小時(shí))，二燒第二個(gè)(4個(gè)小時(shí))，三燒第四個(gè)(8小時(shí))，稱(chēng)為配料的“滯后現(xiàn)象”。由于我們對(duì)“滯后現(xiàn)象”未進(jìn)行認(rèn)真分析，每次燒結(jié)礦堿度的上下調(diào)節(jié)都要用1～2個(gè)班才能調(diào)整到位，對(duì)高爐爐料結(jié)構(gòu)的及時(shí)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)造成不利影響，因此特討論總結(jié)抑制“滯后現(xiàn)象”的操作要點(diǎn)通知如下，在實(shí)際生產(chǎn)中不斷總結(jié)完善。

4．2 生產(chǎn)操作

(1)盡可能提高料層厚度，既充分利用料層透氣性好的特點(diǎn)，又很好地發(fā)揮了厚料層燒結(jié)的優(yōu)越性。建議一、三燒料層在目前方案基礎(chǔ)上提高10 mm;二燒實(shí)行滿(mǎn)料層操作。

(2)FeO調(diào)整:看火工根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整燃料配比。建議一燒從10.5±1.5降為10±1.5，二燒從11.5±1.5降為11±1.5，三燒從8.5±1降為8±1。

(3)各班加強(qiáng)對(duì)下料口和礦槽，爐篦條間隙、松料棒粘料的監(jiān)控和清理。

(4)要求生石灰供應(yīng)量增加到800 t/d以上，減少白石粉的使用量，優(yōu)化使用方案，分類(lèi)進(jìn)倉(cāng)，減少對(duì)堿度波動(dòng)的影響;充分消化改善成球性能和透氣性能。

(5)優(yōu)化爐篦條間距和結(jié)構(gòu)，增加有效通風(fēng)面積。

(6)研究解決一、三燒臺(tái)車(chē)及隔熱套老化變化而導(dǎo)致掉隔熱套和爐篦條停機(jī)次數(shù)多的問(wèn)題，提高生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性。

(7)一、三燒漏風(fēng)治理，提高有效風(fēng)量;增加混合料燒結(jié)過(guò)程的氧勢(shì)。

5 結(jié)論

(1)超高堿度燒結(jié)礦對(duì)原料適應(yīng)性增強(qiáng)、燒結(jié)燃料比降低、液相生成很好，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、還原性好，抗粉化能力和粒度組成都明顯改善，低溫還原粉化率也有所降低;

(2)存在脫硫效果差、堿度波動(dòng)大、白點(diǎn)多、品味下降、粘著下料口等問(wèn)題;

(3)通過(guò)對(duì)控堿過(guò)程嚴(yán)格把關(guān)，操作制度進(jìn)行優(yōu)化，可將超高堿度燒結(jié)過(guò)程的影響降到最小。