川威强化钒钛精粉烧结的生产实践

川威强化钒钛精粉烧结的生产实践

彭 波   游义才  向 健   蒋向前   程春华

    (四川省川威集团钢产部)

摘要  通过实施“方案科学化、操作标准化、管理精细化、一切数据化”，优化了配矿技术，强化钒钛精粉烧结过程，使其利用系数、转鼓强度、粒度组成达到了普通烧结矿的生产水平。

关键词  烧结  钒钛  优化

1  前  言

         随着中国经济的高速发展，铁矿石的价格不断攀升。川威集团为适应市场环境的不断变化，多年前就前瞻性地提出了“走资源及资源深加工的发展之路”，截止2007年底，川威集团已拥有包括铅锌矿在内的钒钛磁铁矿、普通磁铁矿、煤矿、石灰石矿、白云石等各类矿山20余座，总储量已探明达6亿吨以上，其中钒钛磁铁矿达4亿吨。因此，川威集团提出了实施钒钛资源综合利用的发展战略，通过资源的综合利用开发高附加值的产品，充分发挥钒钛资源的独特优势。而烧结是实行钒钛冶炼提钒的第一道工序，影响到后续工序的研究和发展，因此必须开展矾钛精粉烧结的研究和生产实践，而钒钛精粉烧结比普通矿石烧结难度大得多。

2         钒钛磁铁精粉烧结存在的问题

2．1钒钛磁铁精粉烧结料层透气性差

    钒钛磁铁精粉0．2 mm以下、1．0 mm以上粒级较多，<0．2 mm以下的粉末可以粘附在小球上，而>1．0 mm的可以做为小球内核，0．2 mm至1．0 mm的既不能被粘附，又不能成为小球内核。2007年11月我厂在105 m²烧结机上开始配加钒钛精粉烧结，混合料3 mm以上的小球比例仅为55％左右；钒钛磁铁精粉混合料小球热强度低，在干燥和预热过程中易爆裂、破碎，由于料层透气性下降，初期料层下降到550 mm左右；钒钛磁铁精粉比表面积小，颗粒表面光滑和亲水性较差，烧结料合适的水分波动区间窄，初期烧结过程稳定性差，环冷机后皮带上时有大量红矿出现，被迫采取打水冷却，成品矿黄色浮灰多，成品矿小粒级增加，返矿质量变差，形成恶性循环，平均日产量从3700 t下降到3300 t。

2．2工艺参数要求严格

    随着烧结矿TiO₂含量的增加，烧结料适宜的H₂O、C及烧结矿FeO含量等烧结工艺参数区间更窄，成品烧结矿脆性增大、转鼓强度下降、返矿率增加，其中内循环返矿增加l0 t／h，槽下返矿每天增加200 t以上。

3  强化钒钛烧结过程的技术措施

    3．1方案的科学化、操作标准化

    1)系统考虑川威条件下的资源状况和料场矿石库存情况，针对川威矿石品种多达40～50种的实际困难，提出了“保持大部分矿种和配比基本稳定”的配矿思路。2007年以来，在保持配矿结构不断优化、原料结构的烧结性能不断改善的同时，也保持了原料结构较长时间的稳定，为烧结过程工艺参数的优化和稳定创造了条件。2007年以来，105 m²烧结机钒钛精粉条件下配矿方案已连续稳定使用，见表l。
    2)在《烧结作业指导书》、《配料作业指导书》规范生产的基础上，推行每堆料“按方案操作”制度，做到有方案、有跟踪、有验证、有总结，从而达到持续改进，不断提高的目的。同时还建立了《烧结生产技术方案》指导岗位操作的有效机制，首先广泛召集生产技术人员紧紧围绕原、辅料质量控制，水、碳、烧结机料层、负压、废温等过程进行参数优化；方案制定后，烧结车间召集工长、班长、关键岗位人员认真学习每堆料的生产技术方案，统一思想认识，生产技术人员跟班指导、监控方案的实施；每天相关人员早上8：00进行分析，每堆料烧完后进行小结，每月炼铁厂进行系统的总结，及时发现问题，反映问题，提出改进的措施、调整意见，统一规范日常操作，避免操作的随意性。

    3)推行岗位操作标准化，生产过程的稳定性显著提高。配料工序改单仓给料为2个或多仓60 t／h以内均衡给料，使预配料准确率提高到90％以上，混匀矿品位、SiO₂、R₂的波动减小10％；通过调整电子秤的量程，确保使用量程在最佳的范围，电子秤定人、定时三级维护保养，每月定期挂码校定、动态实物标定，基本消除了电子秤的异常波动，使皮重基本稳定；规范了配料的人工跑盘，要求连续三次跑盘取平均值，提高跑盘计量的准确性；要求配料仓位控制在l／2以上，仓门出料口保持稳定，参考螺旋秤或电子秤电机频率(P值)进行调节。通过以上措施，反映配料准确性的烧结矿R₂±0．08合格率2007年以来达90．17％，从而提高了生产过程的稳定性。

    烧结工序形成了适合我厂105 m²烧结机特点的烧结机操作模式，即以稳定水、碳等过程控制为重点，定料层，稳定负压，微调机速，废气温度90℃以上；《烧结生产技术方案》以转鼓强度调整料层厚度及机速的生产调节原则，保持负压在14．5～16．8kPa范围之内，转鼓强度达到70％以上。

3．2管理精细化、一切数据化

    通过深入细致的调查研究，各环节管理到位，解决了一系列工艺、设备细节问题，如提高了烧结料料温，改善了烧结料成球性能，从而提高了垂直烧结速度，为烧结矿主要经济指标的突破打下了基础。

    1)提高钒钛烧结料小球的成球性能。通过原料结构优化，烧结料原始成球性能显著改善。钒钛精粉配比增加到25％的同时，l．5 mm占70％左右、粒度均匀的印度富矿粉逐步从15％增加到25％，从而使混匀矿的原始成球性能(混匀矿中>3 mm的比例)增加到66％；提高生石灰、活性石灰质量，保持生石灰或活性石灰的配比在8％左右：2007年12月份以来生石灰CaO提高2％，活性石灰CaO提高4％，其提高料温和粘结剂作用更加明显；同时在操作上采取活性石灰、生石灰搭配使用，各3．5％以上的方式均衡使用，生产过程稳定性显著提高。

    通过增设料面扒沟装置，改进消化器加水阀门位置及加水操作方式、优化加水量的控制等，解决了消化器堵塞、活性石灰泥浆粘皮带等一系列难题，实现了活性石灰提前加水消化，使活性石灰消化充分，粘结剂作用明显。提前消化前后相关粒度组成见表2。
    由表2可见，活性石灰提前加水后，混合料成球率提高2％。烧结混合料成球率从初期的54％左右提到了62％左右。

    2)通过一系列的技术改进、改造钒钛烧结混合料料温提高15℃。在操作上，严格冷返矿仓仓位控制在1／2左右，确保冷返矿温度稳定，从而确保了混合料料温均衡稳定；活性石灰提前加水及加热水，使活性石灰在烧结前消化放热充分，料温提高5℃，见2、3表。

    由表3可见，在其他条件基本未变的情况下，烧结机主管负压下降0．27 kPa，废气温度上升2℃，终点温度提高l0℃，说明活性石灰消化器提前加水后成球性能改善，料温提高，过湿层减薄，料层透气性提高，垂直烧结速度加快，终点有所提前。

    一混加热水工艺于3月l0日投入使用，热水温度可达60℃以上，料温提高10℃，日产量提高30 t，焦粉单耗下降l kg左右。

    2007年11月以来，通过采取多项举措，使三烧料温有所提高，截止3月中旬，料温提高幅度达20℃以上。

    3)摸索出了20％钒钛精粉烧结的一系列操作经验：

    (1)配碳量对烧结矿FeO含量的影响

    配碳量与FeO的关系见表4、图l，从图1可见，在其他条件不变时，钒钛烧结矿中的FeO含量随配碳量的增加而几乎成直线上升，这是由于随着配碳量的增加，烧结料层温度上升，还原气氛增强，氧化气氛减弱，有利于Fe₃O₄的还原。
    (2)料层对烧结矿中FeO含量的影响

    料层与FeO的关系见表5，在相同配碳条件下，随着料层提高，烧结矿中FeO含量上升，料层提高后，料层的自动蓄热作用增强，料层温度提高，高温时间延长，料层阻力大，通过料层的高温气流含氧量降低，还原气氛相对增强，因而烧结矿中FeO含量升高，但总的来说，料层高度对钒钛烧结矿FeO含量的影响远不如混合料配碳量的影响显著。
    (3)碱度对钒钛烧结矿FeO含量的影响

    不同碱度的试验结果见表6，从表6可见，在其他条件不变的情况下，随着烧结矿碱度的提高，烧结矿FeO含量降低。

    碱度提高后能使钒钛烧结矿FeO含量降低的主要原因是由于熔剂用量的增加，其分解产生的CO₂量增加，使料层中的氧化气氛增强，促进了Fe²⁺ 向。Fe³⁺ 的转化；其次由于熔剂配比的增加，特别是消石灰用量的增加，使混合料的粒度组成得以改善，提高了料层的透气性，使空气通过料层时的分布趋于均匀，对氧化气氛强的钒钛磁铁精矿烧结过程来说，有利于抑制FeO的生成。

    在川威目前原料条件下，20％钒钛精粉的烧结矿FeO含量为8．5％，优于9．5％。钒钛精粉烧结以来在三烧开展的烧结矿适宜FeO含量的试验研究表明，烧结矿FeO含量在8％～l0％的范围内较为适宜，见表7。
    由表7可见，FeO从9．45％下降到8．34％，利用系数逐渐增加，但低于8．34％后利用系数停止上升；转鼓强度超过9．38％和低于8．64％开始下降，返矿量上升，因此在目前川威原料条件的钒钛烧结过程中FeO按8．5％～9．5％控制。

3  钒钛精粉烧结效果

3．1技术经济指标改善

    从16^# 堆钒钛精粉配比增加到25％以来，烧结矿主要技术经济指标见表8。

    由表8可见，烧结矿FeO平均含量8．48％；平均转鼓强度70．42％，小粒级24．88％，平均日产量近3700 t，利用系数1．45 t／(m²·h)，达到2007年普通矿石的烧结水平。

3．2烧结矿化学成分稳定

    由表9可见，烧结矿TiO₂含量平均3．45％，相当于新铁料中钒钛精粉配比28％，利用系数、转鼓强度达到了普通铁矿石同类型烧结机的较好水平；配料准确性提高烧结矿R₂合格率突破90％。

3．3效益测算

    每月用钒钛精粉1．9万t，其效益为(791．75－624)×1．9=318万元。自攻关以来每月创效益为318万元。

4  下一步打算

    1)坚持“方案科学化、操作标准化、管理精细化、一切数据化”的工作方针并推广到一烧、二烧、预配料及炼铁厂。

    2)加强学习，采取“走出去、请进来”等多种方式不断提高钒钛磁铁精粉烧结技术水平。

    3)进一步抓好“稳定原料、减少漏风、准确配料、稳定水分、提高料温、改善成球”的具体工作，保持较高的利用系数和转鼓强度，减少成品矿小粒级和槽下返矿率。

5  结  语

    1)通过推行“四化”生产管理，强化了钒钛精粉烧结过程，在TiO₂达3．45％的条件下，主要技术经济指标达到了普通烧结矿的水平，促进了川威生产管理的发展。

    2)在川威现有的原料条件下，20％钒钛精粉烧结矿FeO宜控制在8．5％～9．5％范围之内。

    3)活性石灰提前加水消化及加热水消化，混合料的成球性能提高2％，料温提高5℃。

参考文献

l  罗吉敖主编．炼铁学．北京：冶金工业出版社，1994

2  张惠宁主编．烧结设计手册．北京：冶金工业出版社，1990

3  甘勤，何庆莉．钒钛烧结矿适宜FeO含量的研究．云南冶金，2000．12(6)：19～23

4  肖六均．攀枝花钒钛磁铁矿资源及矿物磁性特征．金属矿山．2001．1(295)：28～30