河钢承钢2500m3高炉配加澳球的实践

韩磊¹  刘二浩¹  胡春艳^1,2  李立芬¹  苗慧源¹

（1 河钢股份有限公司承德分公司，河北 承德 067001，

2 华北理工大学冶金与能源学院，河北 唐山 063210）

摘  要：本文通过对河钢承钢2500m³高炉配加澳洲高品位含钒球团矿试验结果的统计，从高炉原料结构、渣铁比、铁水含钒、高炉参数与吨铁效益等方面进行对比，分析了在高炉工序配加澳洲高品位含钒球团矿的可行性。

关键词：钒钛矿；含钒球团；

1 前言

钒有着“工业味精”之称，是我国重要储备物资，其主要提起矿物——钒钛磁铁矿也是国际上公认的战略资源^[1]，然而全球的钒资源储备极不平衡（钒钛磁铁矿分布见图1-1），在我国却有着储量大、分布广的特点，对其进行合理规划、充分利用，将具有重大的战略意义^[2-3]。

图1-1 世界钒铁磁铁矿资源分配

河北承德地区是我国钒钛磁铁矿的第二大产区，经2006年普查，总储量80亿吨，仅次于我国攀西地区。近年，河钢承钢为较大限度的对钒资源进行回收，将钒钛磁铁矿在烧结工序的应用已提高至入口原料比例的48%。

2 承钢钒钛磁铁矿的应用

2.1 钒钛矿烧结

钒钛矿的烧结与普通矿相比，自身具有特殊性。由于在烧结过程中固相反应阶段会形成高熔点的钙钛矿（熔点：1970℃），导致液相析出时所需温度较高，造成了成品矿强度低^[4]。

因此，提高钒钛磁铁矿的配比，会导致烧结生产中返矿率高、易碎裂和低温还原粉化率高等缺点的加剧。带来的后果就是高炉原料供应的降低、透气性指数的下降与炉况的恶化。

为减弱因钒钛矿的大量使用对铁前工艺造成的不利影响，河钢承钢将钒回收的着眼点转移到球团矿上。并且本地球团矿相对于烧结矿而言，还具有铁、钒品位高等优点（化学成分将表2-1）。

表2-1 烧结矿与球团矿返学分析对比（%）

*表中球团矿数据为本地双福、信通、创远三种球团矿均值

2.2 球团矿

但因承德当地钒钛磁铁矿有着“中钒中钛”的特点（成分见表2-2），过高的当地矿的使用，势必会引起高炉原料钛负荷的增长。原料中钛氧化物会与高炉中C、N元素发生反应，生成高熔点化合物（TiC、TiN），从而加重液态炉渣的稠化，降低高炉透气性，严重时影响高炉顺行。

表2-2 承钢用铁精粉化学成分对比（%）

3 配加外购球团试验

为充分利用本地钒钛矿，又不至入炉钛负荷的过度增长，承钢在不降低本地钒钛磁铁矿配比的前提下，在高炉工序引入外购澳洲高品位含钒球团矿（以下简称澳球），并在高炉作业区展开试验。

3.1 澳球化学分析

澳球与本地球团矿相比，具有铁、钒品位高，TiO₂含量低等优点（化学分析见表3-1）。

表3-1 球团矿化学分析对比（%）

3.2 试验方案

2019年3月在高炉作业区开展试验，本次试验以澳球等量替代部分本地球团矿，其比重占入炉原料的10%，并将配加澳球前、后的各一周作为本次试验的基准期与试验期，经过对高炉各项生产指标展开对比，进行评估。

3.3 试验结果

（1）入炉综合品位

本次试验基准期入炉原料结构为71%烧结矿+26%双福球团矿+3%纽曼块矿，在试验期间入炉原料结构调整为69%烧结矿+18%双福球团矿+10%澳球+3%纽曼块矿。基准期与试验期平均入炉综合品位分别为56.78%、57.61%，其走势见图3-1。

图3-1 入炉综合品位

由于入炉综合品位的升高，带来了高炉渣量的降低，渣铁比（水渣）由基准期的555.01kg/t至试验期降至505.83kg/t，降低49.18kg/t，为高炉顺行进一步创造了条件。试验过程中，高炉渣铁比走势见图3-2。

图3-2 渣铁比

（2）铁水含钒

经炉料结构调整，试验期入炉含钒品位由基准期的0.276%提高至0.326%，较基准期提高0.050%，入炉综合含钒走势见图3-3。

图3-3 入炉综合含钒品位

入炉综合含钒品位的升高，直接提升了高炉铁水含钒量，由基准期0.192%提高至0.233%，铁水含钒提高0.041%，见图3-4。

图3-4 铁水含钒

（3）高炉参数

在本次试验期间，高炉冷风流量、透气性指数均未发生较大变化，基准期平均冷风流量4952m³/min，试验期品均冷风流量4967m³/min，平均透气性指数由32.15降至32.12，冷风流量与透气性指数分布见图3-5。

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图3-5 冷风流量、透气性指数分布

试验期间本体热负荷整体呈下行趋势，基准期热负荷均值17370至试验期降至14143，煤气利用率走势平稳，小幅下行，降低0.06%，热负荷与煤气利用系数分布见表3-6。

图3-6 热负荷、煤气利用系数分布

本次试验期间，对高炉燃料消耗做出统计，试验期间平均煤比130 kg/t.Fe，较基准期提高11kg/t.Fe，燃料比502kg/t.Fe，较基准期降低4kg/t.Fe，煤比、燃料比分布见图3-7。

图3-7 煤比、燃料比分布

4 效益计算

以当前市场价格，对基准期与试验期原料成本进行测算，主要原料价格见表4-1。

表4-1 高炉原料成本

基准期原料成本：

（803×71%＋960×26%＋1130×3%）÷56.78%÷0.94＝1599.36元/吨

试验期原料成本：

（803×69%＋960×18%＋1100×10%＋1130×3%）÷57.61%÷0.94＝1607.97元/吨

原料成本上涨1607.969－159.361＝8.61元

虽然吨铁原料成本上涨8.61元，但以承钢对铁水采取优质优价的原则，以铁水含钒量的不同，区别定价，在基准价格上进行核算，见表4-2。

表4-2 以[V]为基准核算

提高铁水含钒后，铁水价格加价13.10元/吨。

故，配吃奥球后由于铁水含钒量的升高，吨铁成本降低13.10－8.61＝4.49元。

5 结论

（1）配吃澳球后，由于澳球TFe品位65.36%，使入炉综合品位升高0.83%。.

（2）由于品位的提升，渣铁比降低49.18kg/t。

（3）入炉结构调整后，由于入炉综合含钒品位升高0.50%，导致铁水含钒升高0.041%。

（4）试验期在提高入炉综合含钒品位过成中，由于未引起钛负荷的升高，使高炉参数有所提升：冷风流量提高15m³/min，热负荷降低3234，煤比升高11kg/t.Fe，燃料比降低4kg/t.Fe；当对煤气利用率与透气性指数稍有影响：煤气利用率降低0.06%，透气性指数降低0.03%。

（5）试验期间，通过对原料成本与铁水优质优价的比对，配加澳球，提高铁水含钒后，吨铁成本降低4.49元。

（6）通过本次试验结果比对，在高炉原料中配加部分澳球，从生产与经营角度分析是可行的。

参考文献

[2] 周军.做好钒钛磁铁矿利用大“文章”[N].中国有色金属报,2011-8-25(008).

[3] 王琼杰.最大限度的利用就是合理利用[N].中国矿业报,2013-07-18(A06).

[4] 李超.承德钒钛磁铁矿烧结成矿机理研究[D].唐山:河北联合大学,2014:3-4.