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1、攀钢钒钛磁铁矿高炉冶炼基本情况 姜照金 王正五1.河北承德钒钛磁铁矿概况河北承德地区的大庙铁矿、黑山铁矿和马营铁矿都是钒钛磁铁矿。到2006年底，其中大庙钒钛磁铁矿可开采资源已达到2.45亿吨，探明钒保有资源量V2O54460万吨，TiO21535.36万吨。近年来，在承德地区发现有一种新型的超贫钒钛磁铁矿资源，其储藏量达80亿吨以上。与四川攀西钒钛磁铁矿矿相比，承德钒钛磁铁矿矿物具有结晶晶粒粗、矿石结构松散、硬度小的特点，选出的含钒钛精矿品位可达到6065。 2. 钒钛磁铁矿高炉冶炼原料的特点 高炉冶炼钒钛矿的原料，实际上是钒钛烧结矿。经磁选生产的钒钛磁铁精矿是生产烧结矿的主要含铁原料。高钛

2、型钒钛磁铁矿因TiO2含量高，为适于高炉冶炼，在烧结原料中配入适量的普粉，以使烧结矿中TiO2含量在适宜的范围内。 2.1钒钛烧结矿的化学成分钒钛烧结矿的化学成分，除含TiO2和V2O5有别于普通烧结矿外，其它化学成分含量亦有较大区别，见表1。国内三个烧结厂生产的钒钛烧结矿，就其TiO2含量可分为高钛型（攀钢）、中钛型（承钢）和低钛型（马钢）。表1 国内三个烧结厂烧结矿化学组成，厂名TFeFeOSiO2CaOMgOAl2O3SV2O5TiO2CaO/ SiO2攀钢45.877.476.2110.743.274.230.0370.4310.111.73承钢55.0912.153.326.432.

3、632.890.0510.757.401.95马钢53.2816.5412.7811.633.082.000.0780.421.321.87高钛型钒钛烧结矿的化学成分与普通烧结矿相比，具有“三低”、“三高”的特点。其中“三低”是指烧结矿含铁分低、FeO含量低和SiO2低；“三高”是指烧结矿含TiO2高、MgO和Al2O3高和V2O5高，其中TiO2决定了烧结过程和高炉冶炼的特殊规律。 2.2钒钛烧结矿的冶金性能1. 钒钛烧结矿的转鼓强度钒钛烧结矿的强度一般比普通烧结矿强度低，其转鼓指数一般为8182，而普通烧结矿转鼓指数可达8385。钒钛烧结矿冷却后的转鼓指数比冷却前提高67，说明钒钛烧结矿在

4、热状态下脆性大，强度不如普通烧结矿好。2. 烧结矿贮存性能 钒钛烧结矿有较好的贮存性能，其自然粉化率比普通烧结矿低得多。普通烧结矿贮存一天粉化率达20以上，五天中每天粉化率递增3；而钒钛烧结矿自然粉化率很低，且随贮存时间增加，粉化率无明显增加，尤其是水浸后的钒钛烧结矿自然粉化率亦无明显变化，这表明钒钛烧结矿具有较好的贮存性能。 普通烧结矿配加生石灰或消石灰时，烧结矿的贮存性能变差，而钒钛烧结矿烧结生产配加生石灰或消石灰时，对钒钛烧结矿自然粉化率无明显变化。此外，烧结钒钛烧结矿时配加50或100消石灰或生石灰，不因烧结矿的FeO或碱度的变化而影响钒钛烧结矿自然粉化率的变化。3. 烧结矿的软化性能

5、钒钛烧结矿的软化性能，由于矿物组成的特点而与普通烧结矿显著不同。钒钛烧结矿的开始软化和终了温度比普通烧结矿约高120，软化区间稍宽。生产用的高钛型钒钛矿，由于配入部分普粉，SiO2含量有所升高，TiO2含量有所降低，因此软化开始和终了温度都有所降低，但仍比普通烧结矿高，其软化区间变宽。4. 钒钛烧结矿的还原性能高钛型钒钛烧结矿由于FeO含量低、氧化度高，还原性能一般比普通烧结矿好。5. 钒钛烧结矿的低温还原粉化性能钒钛烧结矿的低温还原粉化率比普通烧结矿高得多，一般大于60，高的达8085。 6. 钒钛烧结矿的熔滴性能钒钛烧结矿的熔滴性能通常表现为开始软熔温度低、熔化滴落温度高，熔滴温度区间宽，

6、且钒钛烧结矿熔化滴落过程中渣铁分离差，渣中带铁多。 2.3 高炉冶炼钒钛矿时的炉料要求及合理的炉料结构1. 炉料要求由于钒钛磁铁矿冶炼的特殊性，要维持高炉长期顺行，对“精料”的要求比普通矿冶炼时要更加严格，同时要加强对料槽的管理，首先不要混料，其次不要空槽，并提高筛分效率，降低入炉烧结矿的粉末量，改善高炉料柱的透气性。2. 合理的炉料结构高炉冶炼钒钛磁铁矿的入炉原料结构包括熟料率、FeO、m(TiO2)/m(TFe)值三个方面。合理的炉料结构为： 1） 钒钛精矿配加部分普通富矿粉的高碱度烧结矿配加经过充分中和混匀并筛除粉末的普通块矿入炉。2） 钒钛精矿配加1215经破碎后的普通富矿粉烧结矿入炉

7、而不加普通块矿入炉。3） 钒钛精矿配加部分普通富矿粉的烧结矿配入渣量的13的萤石和经过充分中和混匀并筛除粉末的普通块矿入炉并尽量减少块矿配比。4） 钒钛精矿加部分贫锰矿粉的烧结矿，配加充分中和混匀并筛除粉末的普通块矿入炉。5） 高碱度钒钛烧结矿配加酸性钒钛烧结矿入炉。 3. 钒钛磁铁矿高炉冶炼过程3.1 钒钛矿冶炼过程的基本反应钒钛烧结矿的矿物组成是钛赤铁矿、钛磁铁矿、钙钛矿和含钛硅酸盐，以及少量的铁酸钙、铁板钛矿和残存的钛铁矿。原燃料从高炉炉顶装入后，烧结矿从炉喉下降到炉腹过程中，经过温度不断升高的温度场和上升煤气流的作用，烧结矿经历了还原、软化熔融到渣铁形成熔化滴落的过程。在这个过程中，钒

8、钛烧结矿经过不同温度区间。经煤气流传热传质的作用所发生的基本反应和物相组成的变化特点如下：1）块状带大致分三个温度区间进行化学反应和相变过程。从炉喉到炉身上部的650900区间，钒钛烧结矿原有的钛赤铁矿、钛磁铁矿、铁酸钙、铁板钛矿被还原失氧，反应后的物相是钛磁铁矿、钛铁晶石、浮士体及少量的细小铁粒；炉身中部约9001150，钛磁铁矿被还原，反应生成浮士体和钛铁晶石固熔体以及部分浮士体被还原为金属铁；炉身下部的11501250是钛铁晶石还原分解阶段，反应生成的物相有金属铁、钛铁晶石、少量浮士体、钛铁矿、板钛矿固熔体出现，钙钛矿增加。2）软熔带是从炉身下部到炉腹的12501350区间，直接还原发展

9、烧结矿软熔形成以粘结物为特征的软熔带。软熔带下部，初渣形成，铁粒聚合。3）滴落带是从炉腹到风口区的大于1350区间，金属铁渗碳和初渣形成，熔化性温度下降，渣铁开始熔化滴落，滴落的熔渣为钛辉石、巴依石、钙钛矿和金属铁等。钒钛矿冶炼在滴落带的反应特点是钛氧化物和钒氧化物被碳还原。 3.2 含钛矿物中氧化物的还原1含钛矿物中铁氧化物的还原 钒钛磁铁矿中以固熔体存在的Fe2O3、Fe3O4和球团矿中Fe2O3的还原与普通矿相同，即按Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe逐级还原顺序进行。而不同的是钛铁氧化物按照Fe2O3TiO2 Fe2TiO4 FeTiO3 FeTi2O5的途径还原。2含钛矿物中钒氧

10、化物的还原钒钛磁铁矿中钒以V3+的形态固熔于磁铁矿晶格内，形成钒尖晶石FeO（FeV）2O3。研究表明，烧结矿中铁的还原度达90以上时，铁中方出现钒。铁相中钒与铁水含钒相近，表明含钒氧化物的还原在铁氧化物之后方开始还原，且高炉内钒的还原主要发生在风口以上软熔带，改善这一区域的还原条件，将是提高钒收率的主要途径。钒钛烧结矿经深度还原且有铁相产生后，可以认为在软熔带中，钒以FeOV2O3形式进行还原。3高炉内含钛矿物中铁、钛、钒、硅元素的选择还原铁、钛、钒、硅氧化物的稳定性按FeO V2O3 SiO2 TiO2的顺序递增，即V2O3、SiO2、TiO2都是较难还原的氧化物。 3.3 钒钛矿冶炼的造

11、渣过程高炉冶炼的炉渣，主要成分来源于原燃料所带入的脉石成分。冶炼普通矿形成四元（CaOMgOSiO2Al2O3）渣系；而冶炼钒钛矿则为五元（CaOMgOSiO2Al2O3TiO2）渣系。按照五元炉渣中TiO2含量不同可划分为高钛渣（20TiO2）、中钛渣（1020TiO2）和低钛渣（10TiO2)，其SiO2/ TiO2的比值分别为接近1.0、1.40、3.0。3.3.1 含钛炉渣的熔化性温度及其影响因素1. 炉渣熔化性温度炉渣熔化性温度主要取决于炉渣化学组成和矿物组成。低钛渣的熔化性温度与普通四元渣相近，中钛渣的熔化性温度高于四元渣5060，而高钛渣则高出100左右。高钛型炉渣的熔化性温度一

12、般为13801450，高温时炉渣粘度较低，但由流动性较好至完全失去流动的温度区间极窄，只有2030。2. 影响高钛型炉渣熔化性温度的因素1) 碱度的影响相同TiO2含量的炉渣，其熔化性温度随碱度增加而升高；不同含量TiO2的炉渣，随碱度的变化都有一个低熔区，且渣中TiO2含量越高其低熔区对应的碱度越高，低熔区的熔化性温度也随之越高。 2) TiO2含量的影响在一定碱度下，随TiO2含量增加，熔化性温度升高。特别是TiO2含量差别大的炉渣，熔化性温度有明显的差异。 3) 低价钛氧化物含量的影响随着低价钛氧化物含量的增加，炉渣熔化性温度逐渐降低。4）TiC和TiN含量的影响随着TiC或TiN含量的

13、增加，炉渣熔化性温度迅速提高。5）MgO含量的影响在CaO/ SiO2比值不变的情况下，随渣中MgO含量的增加，炉渣熔化性温度升高。渣中MgO含量由8增加到12时，适当降低CaO/ SiO2比值，可以适当降低熔化性温度。6）Al2O3含量的影响Al2O3含量增加或降低都使炉渣熔化性温度升高。3改善钛渣熔化性温度的措施1）MnO: 对实际冶炼的高钛型炉渣和中钛渣，添加06的MnO，随添加量增加，熔化性温度逐渐降低，无回升现象。若添加1.5MnO，对于高钛型炉渣，其熔化性温度降低约30，而对中钛渣则降10左右。 2）CaF2: 添加03时，熔化性温度随CaF2含量的增加而下降。 3.3.2 含钛炉

14、渣变稠的特性含钛炉渣在还原气氛并有炽热焦炭存在的高炉冶炼条件下，随高温和还原时间延长，其粘度增加，这是与四元炉渣冶炼最本质的区别。根据实际冶炼的表现，低钛渣的变稠速度缓慢，而高钛型炉渣变稠速度最快，中钛渣则介于两者之间。1含钛炉渣变稠的因素1）TiO2含量的影响当TiO2含量增加时，变稠速度大大加快。低于20TiO2的炉渣随着还原时间的延长，炉渣粘度增加很小，而大于20TiO2的炉渣随着还原时间的延长，变稠急剧加快，特别是达到30或更高时，其变稠速度更快。2）温度的影响随着温度升高，TiO2还原反应速度加快，反应产物TiC增加，致使含钛炉渣变稠速度加快。3）碱度影响不同TiO2含量的炉渣，随着

15、碱度升高，其开始变稠的时间都相应增加。TiO2含量增加，变稠愈快。但是高钛型炉渣因碱度升高而使其熔化性温度升高，所以实际冶炼不能用提高碱度的办法来抑制钛的还原，而应在选择适于冶炼的熔化性温度下，确定稍高的碱度以抑制炉渣变稠。4）MgO的影响在一定碱度下，随MgO含量的增加，炉渣变稠程度减小。低碱度下，MgO对抑制变稠的作用更为明显。适当降低CaO/ SiO2比值和提高（CaOMgO）/ SiO2比值，可以使渣系具有适于冶炼的熔化性温度，既有一定的脱硫能力又利于抑制变稠。3.3.3 含钛泡沫渣的特性高炉冶炼高钛型炉渣，“泡沫渣”的形成会给冶炼行程造成极大危害。其表现为炉渣流入罐内，产生大量气体，

16、使炉渣成泡沫状上涨外溢，这就是所谓的“泡沫渣”现象。从渣罐出来的气体成分分析结果表明，气体中主要成分为一氧化碳，占6080，与炉缸气体成分不同。因此，这些气体不是由炉渣所带出，而是在罐内新生成的。“泡沫渣”的产生破坏了高炉冶炼行程的稳定并限制了冶炼的强化。 1“泡沫渣”形成机理随着TiO2等在高温下的还原，气泡不断产生，炉渣中的Ti3+、Ti2+、Ti（C, N）、TiO等增多，因此炉渣性质也不断变化，这种过程作用下的炉渣逐渐变得易于稳定气泡，达到气泡在渣中逐渐积累而形成泡沫渣。在这过程中，气泡的运动使得铁珠不易合并、沉降而乳化于渣中，造成渣中残碳量增多，分散度增大，也造成Ti（C, N）更进

17、一步地分散于渣中。 2“泡沫渣”的影响因素1）温度的影响随着温度升高，反应速度在1450以下有下降趋势，然后逐渐增加。当温度为14601470时，气泡产生速率急剧增大。涨泡高度随温度升高，但在1420以下急剧下降，在1420以上先缓慢上升，到1480时则急剧升高。2）TiO2含量的影响随渣中TiO2含量增加和温度升高，炉渣起泡早且上涨高。TiO2含量在2030之间，涨泡高度变化不大。当渣中TiO2含量达35时，涨泡高度急剧升高。3）碱度的影响当炉渣中TiO2含量为30时，提高炉渣碱度，涨泡高度下降；当炉渣中TiO2含量小于27.5时，提高炉渣碱度，涨泡高度增加。 3“消泡”措施1）合理配矿：用

18、不同矿种配矿后，炉渣中Ti（C,N）含量和涨泡高度皆比100钒钛烧结矿时降低，特别是配钒钛原矿，尽管渣中TiO2含量升高，但其抑制钛的过还原和“消泡”效果是最好的。2）高碱度烧结矿配加酸性钒钛烧结矿：配加酸性钒钛烧结矿有助于抑制“泡沫渣”的形成。3）配加球团矿：适当的配加球团矿具有较好的消泡作用。4）添加CaF2和MnO：随着CaF2和MnO量增加，熔渣涨泡高度明显降低。当CaF2含量为3时，涨泡高度降低到最低值，如继续增加，则涨泡高度无甚变化。若添加MnO大于3时，效果更佳。添加一定量的CaF2或MnO，可使高钛型炉渣的熔化性温度降低，粘度减小，从而改善炉渣流动性，减少渣中带铁，使渣相反应产

19、生的气泡易于逸出。此外，MnO可提高渣中氧位，利于抑制TiO2还原，因此，随MnO量的增加，效果愈明显。 3.4 钒钛矿冶炼的脱硫过程除TiO2含量很低的炉渣外，含钛五元系炉渣的脱硫能力一般都比普通四元系炉渣脱硫能力要低。其脱硫能力的变化特点是，随渣中TiO2含量增加，脱硫能力降低。3.4.1 含钛炉渣脱硫性能的影响因素含钛炉渣的脱硫能力主要是受含钛五元渣系的性质及其冶炼的特殊性影响，与普通炉渣有明显的差别。1渣中TiO2含量的影响高钛型炉渣脱硫能力远比普通炉渣低。含钛炉渣随TiO2含量增加LS下降。在碱度0.901.20范围内，不同TiO2的炉渣随碱度升高LS都有所升高。2碱度的影响在TiO

20、2含量不变的情况下，碱度在0.801.20范围内，高钛型炉渣的脱硫能力随碱度增加而提高。各种碱度下的脱硫能力随TiO2含量增加而下降。不同TiO2含量的炉渣随碱度升高，Ls提高幅度并不大。3温度的影响随温度升高，LS显著提高，生铁含硫降低，但是，由于温度升高而引起含钛炉渣变稠时，其脱硫能力反而下降。含钛炉渣开始变稠的温度与渣中的TiO2含量有关，随TiO2含量增加，变稠的开始温度越低，且开始变稠的反应时间越短。4MgO含量的影响在MgO10的炉渣中，增加MgO含量，LS升高，可提高炉渣脱硫能力，但当渣中MgO10时，增加MgO含量，Ls反而下降，因此高钛型炉渣冶炼的适宜MgO含量为10左右，C

21、aO/ SiO2约1.10。 3.4.2 改善含钛炉渣脱硫能力的措施 1MnO：随添加量增加，炉渣粘度降低，Ls升高。2CaF2：渣中CaF2约1左右，并适当提高碱度，CaO/ SiO2比值由1.06提高到1.10，LS由5.22提高到5.77，生铁含硫有所降低，因此添加CaF2可使含钛炉渣的脱硫能力得到一定程度的改善。4. 含钛炉渣的冶炼特性高炉冶炼的操作技术，一般是根据冶炼条件（原燃料、装备水平）来合理选择并确定高炉冶炼的基本操作制度（送风制度、装料制度、造渣制度、热制度）以及为及时调剂由于冶炼过程中错综复杂的变动因素而引起冶炼行程的失常，如煤气流分布失常、造渣制度或热制度失常等，以使高炉

22、冶炼行程稳定顺行，实现高炉冶炼的“优质、低耗、高产、长寿”的综合冶炼效果。4.1 煤气流合理分布的调控对含钛炉渣的冶炼而言，合理煤气流分布的调控，除高炉冶炼的共性外，针对其冶炼特性抑制含钛炉渣的变稠是至关重要的。4.1.1 煤气流合理分布的标志 对含钛炉渣冶炼，要从高钛型钒钛烧结矿软化温度高、滴落温度范围宽的特点出发，必须保证软熔带根部具有较好熔化能力而过热度要高于普通矿冶炼的特点，以及炉缸工作活跃，是高钛型炉渣冶炼调节煤气流合理分布的关键。实践认为，高钛型炉渣冶炼的合理煤气流分布，其曲线如图1。特点是边缘CO2含量高于中心，其差值约3左右，最高点CO2含量位置在取样位置的第二点处，既不靠近炉

23、喉边缘，也不远离炉墙。 图1 煤气分布曲线4.1.2 基本操作制度的选择与确定含钛炉渣冶炼，煤气流分布的调节与普通矿冶炼相同，其方法仍是“以下部调剂为基础，上下部调剂相结合”。但因含钛炉渣冶炼的特性，调控煤气流合理分布既要适合于冶炼的共性，又要适合于冶炼的特殊性，这是高炉冶炼含钛炉渣防稠的基础。含钛炉渣冶炼主要原料是以钒钛烧结矿为主，钒钛烧结矿平均粒度组成比普通烧结矿平均粒度小，但入炉烧结矿小于5mm粉末小于20%时，布料无反常现象。高钛型钒钛烧结矿经入炉前筛分后，入炉时小于5mm粉末一般小于10%。通过实践及研究，钒钛烧结矿的布料规律，无论钟式炉顶或是无钟炉顶布料都和普通矿炉顶布料的一般规律

24、一致。 1送风制度的选择原则 对于含钛炉渣的冶炼，选择送风制度的基本原则与普通炉渣的冶炼基本相似，即根据高炉冶炼的具体条件，按不同冶炼强度确定适宜的鼓风动能，以使初始煤气流合理分布，保证炉缸工作的活跃。普通矿冶炼中冶炼强度与适宜鼓风动能E的关系如图2所示，高钛型炉渣冶炼时鼓风动能、实际风速与冶炼强度的关系如图3所示。 图3 鼓风动能、实际风速与冶炼强度的关系图2 冶炼强度与适宜鼓风动能E的关系 2装料制度的确定原则一般按装料制度的变动影响布料的一般规律与送风制度相结合确定装料制度（装入顺序、批重、料线），以达到煤气流合理分布的目的。 1）料线：改变料线主要是改变焦炭堆角。当批重一定时，随料线降

25、低，焦炭和烧结矿的堆角差越来越小。当料线高于临界料线（约1.58m）时，布料就会造成反常，而低于临界料线时，布料规律符合传统的概念。2）批重：随烧结矿批重增大，堆角逐渐下降，当批重增加到一定数值后变化减缓。焦炭批重也呈现同样的规律。3）径向矿焦比：在一定批重下，矿石与焦炭的堆角差愈大，则中心的矿焦比愈小，而边缘矿焦比愈大。在一定批重下，料线愈低，矿石与焦炭的堆角差值由负到正，故愈加重边缘而发展中心气流。随批重增加，烧结矿堆角和焦角均降低。因此可采用烧结矿分装制，焦炭一次装入制。4）装料顺序对布料规律的影响OKOK OKKO KKOO OOKK KOOK KOKO O K KO 边缘由重到轻OO

26、KK KKOO KOOK OKOK OKKO KOKO KO KO 中心由重到轻 实践表明，倒同装或正同装的装料顺序，无论单独使用或组合成综合装料顺序，如mOOKKnKKOO，往往都会造成煤气流分布不良，故一般不使用。而KO KO 倒分装顺序，因强烈发展边缘又发展中心，只用于处理炉况失常时使用。为控制炉顶布料以达到煤气流合理分布的目的，实际生产中采用综合装料顺序并配合料线和批重。 4.2 含钛炉渣冶炼的热制度选择炉温是高炉顺行的基础，实践中通常以铁中Si来表示炉温。含钛炉渣冶炼的是五元渣系，其中TiO2与SiO2在高炉冶炼的炉渣中CaO/ SiO2的比值下，其性质相似，故含钛炉渣冶炼可以用(S

27、i+Ti)%相对代表炉温，但由于含钛炉渣中TiO2含量范围差别较大，可视Si和Ti%随炉温变化的灵敏程度，分别按Si或Ti%来代表炉温。含钛炉渣由于其冶炼的特殊性，热制度的选择与普通炉渣冶炼有明显区别。选择热制度的原则是：首先按炉渣中TiO2含量选择适宜的炉温，其次是在保证冶炼顺行的前提下，选择的炉温应利于抑制钛的过还原，防止钛渣变稠，有好的脱硫能力和较低铁损。对于高钛渣，还要抑制“泡沫渣”的形成。因此，含钛炉渣的冶炼都要在煤气流合理分布、炉缸工作活跃的基础上，按渣中TiO2含量范围所划分的低钛渣、中钛渣、高钛型炉渣，分别选择适宜的炉温，这是冶炼含钛炉渣的关键。4.2.1 含钛炉渣冶炼时，铁中

28、Si和Ti的变化特点 为选择冶炼含钛炉渣的热制度，必须掌握各种含钛炉渣冶炼时，铁中Si和Ti以及两者之间关系随炉温变化的规律及特点。 1. 低钛渣（810TiO2）冶炼：铁中Si和Ti都随炉温升高而增加，且SiTi，其关系为Ti 0.700Si0.025。低钛渣冶炼时，铁中Si随炉温变化较Ti灵敏，故可以Si相对表示炉温。为防止低钛渣变稠并能控制低的铁损和良好的脱硫能力，实践认为适宜的炉温范围是：(Si+Ti)0.630.75，相应的Si0.380.45，Ti0.250.30，Ti的上限是考虑铁损，不是变稠的限界。2. 中钛渣（1315TiO2）冶炼：铁中Si和Ti都随炉温升高而增加，而铁中S

29、i仍大于Ti，其关系为Ti 0.841Si0.007。实践认为中钛渣冶炼的适宜炉温范围是：(Si+Ti)0.450.56，相应的Si0.250.31，Ti0.200.25，若Ti达到0.30，中钛渣开始变稠，虽对炉况尚未产生不良影响，但铁损明显增加。如Ti大于0.30以上，炉渣明显变稠，不仅铁损高，若调剂不及时会产生粘渣，导致冶炼行程失常。 3. 高钛渣（2325TiO2）冶炼：铁中Si和Ti都随炉温升高而增加，但铁中 Ti Si，其关系为Ti 1.353Si0.012，因此高钛型炉渣冶炼时可以Ti相对表示炉温。当冶炼凉行时，铁中Ti 逐渐接近于Si。如当渣中TiO2含量提高到2629时，铁中

30、Si和Ti随炉温下降有个交点，形成明显的炉凉或由凉转热的分界点。如果铁中TiSi，则是高钛型炉渣冶炼时炉缸中心堆积的重要标志之一。4.2.2 高钛型炉渣冶炼适宜炉温的选择高钛渣（2325TiO2）冶炼，随炉温升高Ti随之升高，且渣中Ti（C,N）含量亦随之增加，因此，控制铁中Ti就控制了渣中Ti（C,N）的生成量，从而抑制了泡沫渣的形成并减缓炉渣变稠。高钛型炉渣冶炼实际冶炼过程中，炉温与渣铁行为关系如图4所示。 图4 炉温与fT的关系1. 区炉温范围是高钛型炉渣冶炼的适宜炉温范围，fT0.700.90（fT为TiO2酸性系数，指终渣中以TiO2形态存在的金属钛占总金属钛量的比例，Ti(低)/T

31、i(高)0.200.10。此炉温范围无泡沫渣形成，渣铁分离好，可实现较佳的综合冶炼效果。2. 区范围炉温系炉凉行程。此情况下，fT0.90，Ti(低)/Ti(高)0.10。3. 区范围炉温系偏高炉温。fT0.600.70，Ti(低)/Ti(高)0.200.25。有时形成泡沫渣，虽未对冶炼行程有什么不良影响，但炉渣有些稠化而铁损增加。4. 区范围炉温是炉渣变稠的炉热行程。fT0.600.50，Ti(低)/Ti(高)0.250.35。虽然炉渣尚能流动，但放渣困难带铁多，渣口破损增加，铁中往往出现稠渣，带焦卡铁口，铁损明显增加。若处理不及时，冶炼行程会继续恶化，甚至失常。5. 区范围炉温是“大热”，

32、即所谓“热结”。fT0.500.30，Ti(低)/Ti(高)0.35。炉渣失去流动性，渣铁不分、风口涌渣或糊死、连续崩料，造成冶炼行程中断。4.3 造渣制度的选择高炉冶炼的四元系炉渣，一般确定了造渣主成分组成后，选取适宜的渣中CaO/SiO2比值就确定了冶炼炉渣的冶金性质。而含钛炉渣，特别是高钛型炉渣，其冶金性质不仅取决于造渣主成分，还与冶炼的工艺制度密切相关，因为冶炼工艺制度关系到渣中TiO2在冶炼过程中的行为，使高钛渣矿物组成发生较大变化。低钛渣、中钛渣的性质近似于普通炉渣，造渣制度的选择与普通矿冶炼类似。高钛型造渣制度的选择，其造渣主成分组成和矿物组成及冶金性质都要适应于冶炼的要求，如熔

33、化温度、粘度及有一定的脱硫能力和利于抑制泡沫渣，并利于操作。4.3.1 造渣主成分实际冶炼中，典型炉渣的主成分是TiO224.19，CaO25.8，SiO224.19，MgO=9.1%，Al2O3=14%，其中TiO2含量一般在2325之间变化，也就基本确定了渣中SiO2/ TiO2的比值，并选定适宜的CaO/SiO21.071.13。4.3.2 实际冶炼的炉渣的冶金性质特点1. 熔化性温度适于冶炼。熔化性温度为13801400，是高钛型炉渣较低熔化性温度的炉渣。在冶炼温度下有较好流动性，其粘度小于0.5PaS。2. 有较好的冶炼操作适应性。主要表现为可消除泡沫渣，避免高炉冶炼处于炉缸工作不良

34、状态下的行程出现。从而为抑制钛的过还原创造条件，可实现“较充沛物理热和较低化学热”的目标。3. 在现有操作调剂技术水平下，可杜绝“热结”和严重变稠的行程产生，使高炉冶炼高钛型炉渣实现长期稳定顺行，技术经济指标不断得以改善和优化。4.4 几个相关问题的探讨与解析4.4.1 含钛炉渣的脱硫能力含钛炉渣的脱硫能力远低于普通炉渣，且随渣中TiO2含量增加脱硫能力愈低。1. 低钛渣冶炼未变稠的低钛渣的脱硫能力随炉温升高而提高，其关系为LS=40.0(Si+Ti)0.01。在低钛渣冶炼的适宜范围内（考虑渣中铁损），其脱硫能力LS为2530。变稠的低钛渣其脱硫能力下降，铁中含硫升高。2. 中钛渣冶炼未变稠的

35、中钛渣的脱硫能力亦随炉温升高而提高，其关系为LS=27.0(Si+Ti)0.50。在中钛渣冶炼的适宜温度范围内，其脱硫能力LS为16.722.0。变稠的中钛渣其脱硫能力下降。3. 高钛渣冶炼实际冶炼中，高钛型炉渣的脱硫能力与温度的关系为LS=26.66Ti1.80。在高钛渣冶炼的适宜温度范围内，其脱硫能力LS仅为5.08.0。4.4.2 含钛炉渣冶炼的粘渣和铁损问题 随着高炉内还原过程的进行，炉渣中一部分TiO2被还原生成钛的碳、氮化合物。TiC的熔点为314090，TiN的熔点为295050，远高于炉内最高温度，它们通常以几微米具有极大比表面积的固相质点弥散在炉渣中和包裹在铁珠周围，使铁珠难

36、以聚合，渣中带铁增多，粘度增大数十倍，造成粘渣和高铁损。高炉采用合适的硅、钛操作，控制炉热水平，以抑制TiO2过还原。又采取特殊措施，使变稠的炉渣消稠，并活跃炉缸。强化炉前操作，缩短渣铁在炉内停留时间以及采用合理的炉料结构，控制TiO2在合适范围，从而有效的消除粘渣，降低铁损。4.4.3 铁水包粘罐问题 普通矿冶炼时铁水罐虽然也有粘结的情况，但其粘结物的熔化温度低于出铁温度，下次出铁时可被熔化，罐衬越刷越薄，一般可用300400次，而钒钛铁水的粘罐物中则因含有钒、钛的氧化物，熔点很高，高于出铁温度，在下次出铁时不能被熔化，越结越厚，造成铁水罐容积迅速减小，铁水罐只能用几十次，严重影响铁水罐的正

37、常使用与周转，并给高炉正常出铁的计划安排带来困难。 处理铁水罐粘罐问题，攀钢采用以下方法：1） 铁水物理热要求充沛。2）使用氧气熔化清除铁水罐粘结物，但是不能清除罐口的粘结物，低温铁水罐需要兑铁化罐。现在攀钢采用氧气焦炉煤气火焰熔化清除铁水罐粘结物的适应性良好，不论是冷罐或热罐的罐口或罐内粘结物均能较好地熔化清除，经熔化处理后，铁水罐罐口直径及罐内有效容积均明显增大。3）采用冷抠罐、喷涂和使用蜡石砖砌罐帽，炉前采用焖砂口操作杜绝高渣过渣进罐，铁水罐加足量的保温剂。 4.4.4 炉缸工作维护问题由于钒钛烧结矿的铁分含量低，渣量大，加之炉渣中TiO2还原后使炉渣与焦炭的润湿性改善，因此高炉的滴落带

38、和炉缸中心料柱的空隙易被还原的炉渣所堵塞，炉缸中心较难吹透，经常表现为风压高，高炉不易接受风量。根据这个特点，为了解决这个问题，在努力减少入炉粉末和提高炉料的入炉铁分以减少渣量的同时，要适当地提高鼓风动能，以活跃炉缸。 4.5 特殊炉况的处理与预防高炉冶炼行程概括起来分正常与失常两种。失常炉况按其导致因素不同可分为煤气流分布失常、热制度失常和造渣制度失常等。处理高钛型炉渣冶炼失常时，既有与普通矿冶炼失常炉况的处理相似，但又有其特殊性。为此，就高钛型炉渣冶炼时引起的特殊炉况的冶炼特征及其处理与预防简述如下：4.5.1 高钛型炉渣冶炼各种特殊炉况的特征高炉冶炼低钛渣或中钛渣，除因炉热、炉渣变稠导致

39、炉况失常的特殊炉况有别于普通炉渣冶炼特殊炉况外，其他的都有相似之处。高钛型炉渣冶炼如同普通炉渣，由于诱导因素不同而引起炉内状况变异造成的各种特殊炉况，既有相似又因有冶炼特征的差异而后果有轻重之别。因冶炼特征引起炉内状况的特殊变异，是高钛型炉渣冶炼所特有，并与低、中钛渣冶炼的变异程度有较大差别。各种特殊炉况的冶炼特征（见表2）大致为大崩料、炉渣变稠和粘渣（热结）三种。而在当前冶炼技术条件下，可以杜绝“热结”失常，其它两种只要加强操作也是能够预防的。表2 高钛型炉渣冶炼特殊炉况的特征特征正常炉况大崩料炉渣变稠粘渣（热结）煤气分布曲线见图1煤气分布紊乱无规则煤气分布紊乱，能量利用下降煤气分布紊乱，能

40、量利用显著下降风压曲线风压平稳，风量随之相应变化，见图5崩料后，风压与风量曲线极不对称。见图6风压高，波动大，铁前升高，出铁时下降，铁后迅速升高，见图7风压特高，极不对称，见图8风量曲线曲线平稳，与风压曲线对称，见图5风压与风量极不对称，风压高而风量几乎为零，见图6风压与风量极不对称，随风压波动相应拐动，见图7风量几乎为零，见图8料尺曲线下料顺畅、均匀，无过满或滑料现象，见图5突然崩料，然后不崩不下料，见图6料难行，时有崩滑料，见图7难行顽固，继之不崩不下料，见图8炉喉温度一般300350，无个别分散或拐动现象温度下降，各点间差距增大，崩料前个别点急剧升高普遍升高，波动大且各点分散拐动波动大，

41、各点温度变化无常炉顶温度一般18030变化，随上料呈“之”型变化炉顶温度高，各点无规则变化，炉顶须打水温度带宽而高，各点变化无规则温度高，各点变化无规则，炉顶须打水风口工作工作活跃均匀，无生降现象风口挂渣，甚至糊死可见稠渣包裹滚动，风口涌渣风口挂渣或糊死渣口工作工作正常，带铁少放不出上渣，渣口前结厚难放、带铁多，放渣卡焦，易烧坏渣口放不出上渣，渣口糊死铁口工作正常下渣出不来，只能流少许铁水下渣刚来，出现粘渣并堆积于主沟中，处理不当，难以出好渣铁粘渣糊死主沟，渣铁不分 图5 正常行程 图6 低料线大崩料行程图7 炉渣变稠行程 图8 粘结行程4.5.2 大崩料失常的处理与预防大崩料失常是高炉冶炼过

42、程中有可能产生但又可以预防的一种恶性失常。就高钛型炉渣冶炼而言，其主要区别在于高熔化性温度。失常的最终结果，既类似又不同于普通矿冶炼，即出现问题首先表现在炉渣的行为上。 1. 产生原因 高钛型炉渣冶炼时，由于低料线处理不好或长时间炉凉处理不当会导致大崩料，造成高钛型炉渣失去流动性而引起渣铁不分，中断冶炼行程，类似于普通矿冶炼时的炉缸冻结，但其实质是由高熔化性炉渣引起的。因此，只要把炉温提上来，炉渣流动性改善，渣铁分离随之改善，不需像普通矿炉缸冻结尚需一段时间熔化凝铁。 2. 失常处理大崩料处理方法与程序为：1）集中加焦到基本不崩料。2）变料。将渣中TiO2降至中钛渣水平或短期变普通矿，以降低炉

43、渣熔化性温度，且为提高化学热创造条件。当崩料将消除时，轻料20间隔加焦，以后视情况酌加间隔批数至全部轻料。3）从渣口出渣铁混合物。选择靠近铁口的渣口，取下三套做好泥套，烘干，烧通渣口上方两风口并分别与渣口和铁口烧通，空间填入焦炭，送风。4）送风后烧开渣口和铁口。勤烧勤透渣口，反复进行，渣口出来凉而流动性差的混合物会每次增多，有时出现的混合物凉热变化较大，坚持进行，待净焦下达后，混合物温度逐渐升高，流动性改善而量逐渐增多，待渣铁可分离，炉内积存的渣铁基本出净时，休风处理风口与渣口后送风。在从渣口出渣铁混合物时，坚持烧透铁口，以使渣口和铁口连通。过程中注意维护好渣口泥套；防止渣铁混合物流到铁道上；

44、有的风口烧坏，适当闭水，必要时外面喷水，尽量防止休风，以防延缓处理时间。 5）适当堵风口。送风后，渣铁从铁口出来，开始温度不够，渣铁混合物虽能流动但不能较好分离，因此，先不经分离器而至下渣沟入渣罐，23次后可分离出渣铁。当渣铁分离后可适当恢复风量，随铁口工作正常，逐渐恢复风量，并视炉温调整负荷，试放上渣至基本正常，变回正常炉料，逐一打开风口恢复风量并调整装料制度至正常。在恢复过程中，首先恢复铁口和渣口工作，其次是恢复风量，再次是调整负荷、炉料结构，然后视煤气分布和炉体温度调整装料制度。3. 大崩料预防高钛型炉渣冶炼，低料线和连续低炉温将导致大崩料，造成严重恶果。实践表明，只要严格管理，加强操作

45、认真对待，大崩料是完全可以防止的。1）低料线处理高钛型炉渣冶炼时，低料线的危害比普通渣冶炼重。造成低料线的原因多系上料系统故障。处理原则与程序基本与普通渣冶炼相同，即处理低料线的“三步法”。 严格控制低料线的深度和时间，调整装料制度适当发展边缘并适当减轻负荷。 把好料线赶上正常料线关。料线赶上时不注意往往造成崩料，此时正值炉顶布料由低料线混乱状态逐渐转为正常，煤气分布形式改变转折期间，操作调剂不慎会因气流阻力损失增大而崩料。因此料线赶上前一般风量恢复到80以上，甚至接近正常风量。此时操作者要严密注意仪表显示和风口工作状态是否异常，风压风量是否对称。如发现异常现象应适当减风以防崩料，待下料正常基本顺行，再恢复风量。赶上料线时禁忌加风并适当控制上料，以防压紧，待几批料正常后再