肖大偉
(四川德勝鋼鐵有限公司煉鐵廠)
摘 要 德勝釩鈦1250m3高爐在降焦比攻關過程中，通過精料入爐、強化高爐操作和管理及設備改造等方面采取措施，成功突破了低品位高釩鈦磁鐵礦冶煉高焦比的瓶頸，解決冶煉過程中渣比高、脫硫難、爐渣黏的難點，開拓了一條小中型高爐降本的新道路。攻關前后指標對比，提高煤比達57kg/t，降低焦比142kg/t。
關鍵詞 高釩鈦 降焦比 實踐
1 前言
德勝釩鈦1250m3高爐2010年投產(chǎn)，20個風口送風，兩個鐵口。采用當今最先進的PW無料鐘爐頂上料、軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)、水淬渣處理系統(tǒng)等技術。但德勝釩鈦地處四川腹地，交通不便，外購礦石成本極高，因此利用攀西地區(qū)豐富的低品位高釩鈦磁鐵礦入爐冶煉，是降低成本的有效手段。但該礦種冶煉存在著高爐渣比極高、脫硫困難、爐渣黏稠等技術難點，不利于中大型高爐冶煉，導致焦比一度高達576kg/t。德勝集團在高爐操作上大膽探索創(chuàng)新，通過工藝技術革新，設備改造，原料優(yōu)化，操作優(yōu)化，成功在低品位高釩鈦冶煉條件下，降低焦比至434kg/t，達到國內同行業(yè)先進水平，對有效利用我國廉價的貧礦資源作出了較大貢獻。
2 焦比偏高的主要原因
2.1客觀原因
2.1.1品位低、渣量大
1250m3高爐所采用的高釩鈦磁鐵礦，綜合入爐品位＜49.5%，遠低于全國1000m3級高爐56%的水平[1]；渣比高達670kg/t，高于全國1000m3級高爐約270kg/t。
2.1.2渣黏稠
爐溫波動大，高釩鈦磁鐵礦冶煉渣中TiO2≥20%，提高煤比后未燃煤粉進入渣中，由于其具有較高的反應活性，易與爐渣中TiO2還原生成Ti(CN)難熔物質，從而使爐渣變粘稠，流動性變差，放不盡渣鐵，崩、滑、懸料頻繁，造成爐況不受控，為處理爐況被迫降低煤比，輕負荷冶煉，致使焦比大幅升高。
2.1.3燃料質量差、透氣性差
德勝處于四川盆地腹地，周邊優(yōu)質焦炭、煤粉產(chǎn)地極少，外購焦炭成本較高，因此入爐焦炭質量較差，入爐后在冶煉過程中產(chǎn)生大量粉末，造成高爐料柱透氣性惡化，崩滑料頻繁，高壓差不受風，對釩鈦礦冶煉造成極為不利的影響。
2.1.4硫負荷偏高
硫負荷偏高，脫硫系數(shù)低 ，高釩鈦礦冶煉硫分配系數(shù)Ls僅5～9，為普通礦冶煉硫分配系數(shù)Ls 25～30的1/5。德勝焦炭、煤粉等原料入爐硫含量較高，致使高爐硫負荷高達6kg/t，為保證產(chǎn)品質量爐溫控制較高，產(chǎn)品質量與經(jīng)濟指標提高矛盾尖銳。
2.1.5渣口設備設計不合理，未能發(fā)揮作用
1250m3高爐設計時考慮到渣比較高，為利于排渣參照攀鋼經(jīng)驗設計1個上渣口，但受場地限制，開爐后發(fā)現(xiàn)沖渣溝過短且存在一定安全隱患，因此未能放上渣，鐵口出渣壓力較大。
2.1.6釩鈦磁鐵礦冶煉與普通礦冶煉的差異
普通礦在一定冶煉條件下，冶煉強度越高，則焦比升高、溫度波動增大，脫硫系數(shù)降低，對高爐降焦比冶煉是不利的。但高釩鈦磁鐵礦冶煉為減少釩鈦爐料在爐內停留時間，解決TiO2過還原的問題，采取高冶煉強度的方法卻是非常有效的手段，因此存在一定矛盾，不易找準平衡點。
2.2主觀原因
2.2.1高釩鈦冶煉經(jīng)驗不足
德勝釩鈦1250m3高爐，是公司首座中型高爐，2010年開爐初期由于生產(chǎn)技術經(jīng)驗不足。對低品位高釩鈦礦中型高爐的冶煉難度認識不足，上、下部調劑的方向及度尚待摸索，導致爐況事故頻發(fā)，嚴重影響焦比。
技術人員經(jīng)驗不足，對中型高爐冶煉操作規(guī)范化、科學化、連續(xù)性認識不到位，統(tǒng)一操作制度執(zhí)行不力，導致爐溫波動較大。
2.2.2爐前管理經(jīng)驗不足
攀鋼幾十年積累的高釩鈦冶煉爐前管理經(jīng)驗，高釩鈦冶煉爐前管理以“搶”字為先，快速出鐵，減少渣鐵在爐內蓄積的時間。然而，德勝釩鈦1250m3高爐對爐前管理經(jīng)驗不足。
3 焦比攻關的措施
3.1 改善焦炭質量
改變焦炭結構，大量采購山西等地區(qū)高性價比優(yōu)質冶金焦炭，按經(jīng)濟比例搭配川內普通冶金焦，從水熄焦入爐為主改變?yōu)楦上ń谷霠t為主，焦炭質量較大改善，使壓差大幅降低，冷風流量逐步平衡穩(wěn)定。
3.2改善礦石性能
為改善入爐礦石性能，解決外購球團礦石質量不穩(wěn)定，抗壓強度偏低，并且成本較高的缺點，德勝釩鈦投資將原有66m2燒結機改造為鏈篦機回轉窯球團機；自產(chǎn)釩鈦球團礦較外購普通球團礦減少了運輸過程中的磨損，抗壓強度由1500N/個大幅提升至2000N/個，有效改善原料質量，使高爐還原過程中粉末減少，料柱透氣性改善。
3.3低[Si]+[Ti]冶煉
低[Si]+[Ti]冶煉是釩鈦礦冶煉的必由之路，也是大幅降低焦比的有效手段。
對鐵水[Si]+[Ti]冶煉實行考核控制，嚴格把控高爐鐵水[Si]+[Ti]，根據(jù)技術提高水平不斷收窄爐溫控制區(qū)間，最終在爐況穩(wěn)定情況下，將鐵水含[Si]由0.447%成功降低到0.167%左右，有效提高鐵水流動性，實現(xiàn)釩鈦冶煉渣鐵“快進快出”的要求，解決了TiO2在爐內停留時間過長導致爐渣粘稠的問題，并且理論可降低焦比達110kg/t[2]。
3.4調整裝料制度
德勝釩鈦1250m3高爐在開爐初期因爐況順行較差，采用
的裝料制度，O/C角差2.5°中心配加15%中心焦，著重發(fā)展邊緣氣流穩(wěn)定爐況，因此焦炭負荷僅3.6，礦批30t/批，焦比一度高達576kg/t。1250m3高爐大膽轉變思路，逐步取消中心加焦，徹底解決中心加焦燃耗較高冶煉強度受限的問題；以五環(huán)焦炭布料形成穩(wěn)定的焦炭大平臺[1]，調整裝料制度穩(wěn)定為
，發(fā)展中心氣流兼顧邊緣形成穩(wěn)定的操作爐型，并按原料特性調整排料順序，使其達到最優(yōu)化布料，穩(wěn)定上部氣流為低硅冶煉創(chuàng)造穩(wěn)定的氣流條件。
3.5 高強度冶煉
為減少減少釩鈦爐料在爐內停留時間，解決TiO2過還原的問題，1250m3高爐采取一定條件下的高強度冶煉。主要措施是將高爐風量由2533m3/min提高到3284m3/min，富氧率由1.23%提高到1.98%，采用以上措施使1250m3高爐保持了1.20t/m3d左右的高冶煉強度。
3.6新增脫濕鼓風裝置
解決四川地區(qū)因夏季濕分（15～21%g/m3)波動較大，致風量波動影響爐況穩(wěn)定的問題，成功將夏季濕分控制在8.0g/m3左右，減少了爐況波動。
3.7提高高爐爐頂壓力
提高高爐爐頂壓力，降低全壓差，1250m3高爐在設計壓力160 kPa的基礎上，對高爐設備能力進行綜合評定。經(jīng)論證后通過PLC的程序優(yōu)化，逐步將爐頂壓力提高到175 kPa，不但有效降低全壓差穩(wěn)定爐況，并且理論可降低5kg/t焦比。
3.8 提高理論燃燒溫度，提高煤比
因噴吹用煤粉與焦炭存在著巨大的價差，利用廉價的煤粉資源代替稀缺的焦煤資源是降低焦比的有效手段。
提高理論燃燒溫度為提高噴煤比創(chuàng)造條件，德勝釩鈦通過操作優(yōu)化，采用“定溫調煤”操作方式，發(fā)揮熱風爐設備的潛能，將風溫使用水平由1038℃提高到1213℃，提高達175℃，理論上可降低焦比40kg/t[2]，，富氧率由1.23%提高到1.98%，綜合理論燃燒溫度（t理）提高達1220℃，為高爐提供了增加54kg/t煤比的條件。
3.9 提高爐前管理水平
高釩鈦冶煉，爐前的勞動強度相對較大，爐渣粘稠鐵水流動性差，鐵口噴濺大，在操作中很難保證正點出鐵。這與釩鈦冶煉對爐前以“搶”字為核心“快進快出”操作方針極不匹配。1250m3高爐在爐前管理上，狠抓鐵口管理，統(tǒng)一爐前操作，順利實現(xiàn)“零間隔”出鐵，解決了爐前生產(chǎn)的技術瓶頸。
通過以上措施，高爐爐缸活躍程度提高，焦炭負荷提高，入爐焦炭量減少降低了硫負荷，
物理熱充沛，解決了釩鈦礦低硅鈦冶煉脫硫系數(shù)較低的問題。[Si]]由0.447%逐步降低到0.163%，成功實現(xiàn)低[Si]+[Ti]冶煉，大幅降低焦比，并解決釩鈦礦冶煉出粘渣導致爐況事故頻發(fā)的問題，更進一步的降低燃料消耗。不斷提高焦負荷，并提升與之相匹配的噴煤量，最終提高煤比達142kg/t，有效降低了焦比（見表1）。
表1 德勝釩鈦1250m3高爐降焦實踐技術指標變化
4 結語
（1）德勝釩鈦3#高爐降焦比攻關的實踐證明，通過技術攻關，實現(xiàn)高噴煤比相對較低焦比的低品位高釩鈦礦冶煉是可行的。
（2）釩鈦礦的低[Si]冶煉可以達到比普通礦更低的水平，鐵水中[Si]含量可控制0.15%左右，但爐溫必須以[Si]+[Ti]來控制。
（3）在現(xiàn)有運輸條件下，針對地區(qū)特點采用低品位高釩鈦礦石，入爐焦比雖然在降低焦比攻關后仍高于普通礦石冶煉高爐，但從經(jīng)濟性上對德勝1250m3高爐降低成本是非常有利的，對我國內陸地區(qū)鋼鐵廠小中型高爐降本有較大現(xiàn)實意義。
（4）釩鈦冶煉降低焦比的核心思想是，一定條件下高強度冶煉，縮短冶煉時間，保障爐況穩(wěn)定，減少爐況事故。通過實施改善外部條件、低硅冶煉、提高煤焦置換比等措施是降低焦比實踐成功的關鍵。
5 參考文獻
[1] 周傳典主編.煉鐵生產(chǎn)技術手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.8（313-374）頁.
[2]郝素菊等編著.高爐煉鐵500問[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.7（177-202）頁.