超高碱度对钒钛烧结的影响

程美福，李汉洲

(成渝钒钛科技有限公司炼铁厂，四川威远 642469)

1 引言

随着烧结钒钛矿比例的提高，对烧结生产过程、成品矿冶金性能的影响越来越明显。主要体现在匀矿粒度组成变差，≤3mm的粒级大幅增加，使混合料造球性能明显下降，从而进一步影响烧结料层的透气性;同时由于TiO2含量增加，使烧结过程中钙钛矿含量提高，铁酸钙的生成受到抑制，造成烧结矿还原性、强度、产质量都有不同程度的下降。我厂烧结产能相对较小，入炉烧结矿比例只能维持在60%～65%之间。因此，为了提高造球效果、料层透气性、稳定烧结矿产质量、保证良好的还原性，提高烧结矿碱度将是一个很好的措施。

2 超高碱度烧结概念

超高碱度烧结矿属于熔剂性烧结矿，其碱度远高于高炉炉渣的碱度，在2．5以上。其烧结矿在入炉冶炼时，可以代替部分或全部熔剂，可常与富矿或酸性烧结矿、酸性球团矿配合使用。

2．1 高碱度烧结矿的特点

目前普遍生产的是高碱度烧结矿，就其特点做一概述:

(1)强度高，稳定性好，粒度均匀，粉末少。

(2)具有良好的还原性，这是因为高碱度烧结矿是以易还原的铁酸钙为主要液相;随碱度提高，烧结矿中FeO降低，还原性得到改善;高碱度烧结矿处于还原性最好的结构状态。其中的磁铁矿晶粒细小且密集，并被铁酸钙包裹或溶蚀。

(3)软化开始温度和软化终了温度均有所下降。

(4)含硫量有所提高，这是因为烧结料中的CaO有吸硫作用，形成CaS留于烧结矿中。

3 我厂超高碱度烧结矿生产特点

3．1 调整方案

根据我厂烧结的生产现状和实际条件，对熔剂的使用进行了以下调整:

(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，保证一次碱度在1.85倍以上。

(2)其次是二次配料，一烧保证3%的活性石灰、4%左右的生石灰、2%的轻烧白云石;二烧9%以上的生石灰;三烧5%的活性石灰、5%左右的生石灰。

3．2 生产效果

(1)超高碱度烧结矿生产对原料具有较强的适应性。我厂使用的工业废料有:转炉污泥、除尘灰、返矿等，其中多数物料为碱性物料。生产超高碱度烧结矿可以处理大量的工业废料，且不影响烧结矿质量，也显示出超高碱度烧结矿对原料有极强的适应性。

(2)超高碱度烧结矿的固体燃耗低:生产超高碱度烧结矿由于配加了大量的白石粉等熔剂，其分解需要消耗大量的热，因此可能使配碳量增加。但另一方面，超高碱度混合料易形成低熔点化合物可节省热量，而且透气性好，有利于提高料层，增强料层自动蓄热的作用，因此固体能耗也可能降低。特别是超高碱度烧结矿生产对原料的适应性强，大量工艺回收料的应用甚至会使固体燃耗不升反降。生产超高碱度烧结矿时，不能一味增加固体燃料，而是要根据原料结构和性能等具体情况来确定。

(3)以铁酸钙、磁铁矿为主要连接固接方式，硅酸盐液相为次要方式，液相熔化温度低、流动性好，烧结矿机械强度好，抗粉化能力较强，粒度组成均匀，与自熔性烧结矿比，转鼓强度、抗粉化能力和粒度组成都明显改善;还原性好，随烧结矿碱度提高，相对还原度也提高;低温还原粉化率较低，低温还原粉化率是烧结矿的一项重要冶金性能，此值低，对高炉顺行有利;荷重还原软化温度和熔滴温度较高，烧结矿的荷重还原软化稳定和熔滴稳定均随其碱度的提高而升高，软化终了温度升高明显;同时从熔滴开始到熔滴终了的熔滴温度区间变窄。而软化温度和熔滴温度的提高，有利于改善高炉中下部的透气性和还原过程。

3．3 不利影响

(1)超高碱度烧结矿脱硫率下降。自熔性烧结矿的脱硫率一般为80% ～90%，随着碱度提高，脱硫率逐渐降低。生产的超高碱度烧结矿，脱硫率最低甚至降低到20%左右。这是因为随着碱度提高，烧结过程产生的液相量增加，料层的最高温度降低，烧结速度加快，高温保温时间缩短，同时高温下石灰对硫的吸附作用增强，即所谓的“回硫效应”，这些情况均对脱硫不利。

(2)超高碱度烧结矿的碱度波动明显大于高碱度烧结矿。原因是高碱度烧结矿的CaO与SiO2比值R较大，尽管烧结矿中的CaO比较稳定，但只要SiO2少许波动就会带来较大的碱度波动，甚至出现废品。所以生产超高碱度烧结矿时，原料成分的稳定和准确配料是至关重要的，如杭钢碱度提高后碱度合格率从90%下降到75%。

(3)烧结矿出现大量白点。生产超高碱度烧结矿时，混合料中配入了大量熔剂，料层透气性较好，垂直烧结速度很快。当熔剂粒度稍微偏粗时，烧结矿中就会存在大量的游离CaO，即所谓“白点”。这些“白点”与空气中的水份接触后容易潮解，从而引起烧结矿粉化。因此生产超高碱度烧结矿时，熔剂的粒度要求应更加严格，＜3 mm粒级必须达到85%以上。如果使用白云石时，由于它更难分解，所以要求＜3 mm的粒级达到90%以上。

(4)由于垂直烧结速度过快，容易造成效果好、产量高的假象。而实质是脆性大，强度低(不仅是转鼓，更有落下强度、抗磨指数)，返矿率高(11月、12月碱度提高到2.7、2.79以来，返矿率分别14.89%、15.63%)，造成成品率低。

(5)超高碱度烧结矿配入大量的熔剂易导致配混系统下料口和矿槽粘结、堵塞，一、二次混合圆筒粘结，烟囱易积料，松料棒易粘料，形成半风洞，炉篦条粘料易堵等问题。

(6)超高碱度烧结矿与自熔性烧结矿相比，FeO含量明显降低。这是因为其混合料中有较多的CaO，易形成低熔点化合物，为降低燃烧带的温度创造了良好的条件。另一方面，CaO的存在有利于易还原的铁酸钙的生成，阻碍了难还原的2FeO·SiO2生成，这些都有利于烧结矿FeO的降低。

(7)含铁量低，超高碱度烧结矿由于配加了大量熔剂，其品位有所降低。生产数据统计分析发现，含铁原料基本不变时，烧结矿碱度每升高0.2，全铁下降0.4% ～0.8%，扣除钙镁后品位降低不多，在0.1% ～0.2%左右。

4 针对性的调整措施

由于超高碱度带来的一系列生产问题，在一、二、三烧进行了相应的工艺技术调整。

4．1 控碱操作

烧结矿的碱度标准和“高废”、“低废”调整后，取样分析至少要到第二、第三个甚至是第四个样才能反映出来。如一烧要三个(从开始调剂反映出来6个小时)，二烧第二个(4个小时)，三烧第四个(8小时)，称为配料的“滞后现象”。由于我们对“滞后现象”未进行认真分析，每次烧结矿碱度的上下调节都要用1～2个班才能调整到位，对高炉炉料结构的及时准确调节造成不利影响，因此特讨论总结抑制“滞后现象”的操作要点通知如下，在实际生产中不断总结完善。

4．2 生产操作

(1)尽可能提高料层厚度，既充分利用料层透气性好的特点，又很好地发挥了厚料层烧结的优越性。建议一、三烧料层在目前方案基础上提高10 mm;二烧实行满料层操作。

(2)FeO调整:看火工根据实际生产情况，应适当调整燃料配比。建议一烧从10.5±1.5降为10±1.5，二烧从11.5±1.5降为11±1.5，三烧从8.5±1降为8±1。

(3)各班加强对下料口和矿槽，炉篦条间隙、松料棒粘料的监控和清理。

(4)要求生石灰供应量增加到800 t/d以上，减少白石粉的使用量，优化使用方案，分类进仓，减少对碱度波动的影响;充分消化改善成球性能和透气性能。

(5)优化炉篦条间距和结构，增加有效通风面积。

(6)研究解决一、三烧台车及隔热套老化变化而导致掉隔热套和炉篦条停机次数多的问题，提高生产过程的稳定性。

(7)一、三烧漏风治理，提高有效风量;增加混合料烧结过程的氧势。

5 结论

(1)超高碱度烧结矿对原料适应性增强、烧结燃料比降低、液相生成很好，转鼓强度、还原性好，抗粉化能力和粒度组成都明显改善，低温还原粉化率也有所降低;

(2)存在脱硫效果差、碱度波动大、白点多、品味下降、粘着下料口等问题;

(3)通过对控碱过程严格把关，操作制度进行优化，可将超高碱度烧结过程的影响降到最小。