高炉冶炼钒钛磁铁矿的工艺设计.docx

攀枝花学院课程设计（论文）

高炉冶炼钒钛磁铁矿的工艺设计

学生姓名：邓雪霜
学生学号：201011103019
院（系）：资源与环境学院
年级专业：2010级冶金1班
指导教师：陈绿英教授

二〇一三年十二月
摘要

高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的主要困难是由钛渣的特殊性质引起的,它们具有脱硫能力低、熔化性温度高以及高温还原变稠等特点,采用质量良好的原料,严格控制生铁含硅,选择适宜的炉渣碱度是解决高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的主要措施。

关键词钒钛磁铁矿，TiO2，高炉渣，溶化性温度

绪论
我国西南攀枝花地区蕴藏着大量的高钛型钒钛磁铁矿。矿石中含(%):Fe31一35,TiO2:11一12,V2O50.28一0.34。这种矿因品位太低不能直接入炉冶炼练,需经选矿处理,选得的铁精矿(%):Fe51一52,TiO2:13一14。高炉采用这种精矿冶炼时,渣中TiO2含量将高达25%一30%,高炉冶炼遇到许多困难,如炉缸严重堆积,炉渣粘稠,渣铁不分等等。为解决高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿，进行了大量的试验研究。结果表明,高炉冶炼的主要困难是由含钛炉渣的特殊性质造成的。如能清楚地了解这种炉渣的特性并采取适宜的措施,钒钛矿冶炼可以顺利进行。与普通高炉渣相比,含钛炉渣具有三个特点，即脱硫能力低、熔化性温度高和高温还原变稠。这些性质,尤其后者是引起高炉冶炼困难的根源。
高钛型高炉渣的性质
(一)含钛炉渣的脱硫性能
一般说来,一定冶炼条件下,炉渣脱硫能力与渣中CaO含量,即碱度(CaO/Si02)及温度成正比。与普通高炉四元渣系相比,在相同的碱度下含钛炉渣中的CaO重量百分比要低15%左右,这必然降低钛渣的脱硫能力。平衡条件下高炉型含钛炉渣的脱硫能力示于图1[1]。由图可看出,含钛炉渣的脱硫能力远比普通渣(TiO2=0)差。若维持1.1这一常用碱度,普通渣的Lδ可达36,而含20、25、30的钛渣的Lδ。只能达到13、12、10,可见含钛渣的脱硫能力甚低,且随着TiO2量的增加,炉渣脱硫能力减弱。

图1LS与碱度与TiO2的关系
还可看出,碱度对钛渣脱硫能力的影响远较普通渣弱。在钒钛矿冶炼中,即使选用较高的碱度,也难于改变钛渣脱硫能力低的弱点。硫的分配系数LS（(S)/〔S〕)与炉渣碱度及TiO2含量的关系如表l所示。不难看出,对含TiO2%:20、25、50、35的钛渣来说,碱度维持1.14、1.26、1.40、1.57,只与普通矿冶炼时的0.86相当,此时LS值也只能达到14。这表明,高钛型炉渣即使维持很高的碱度,其脱硫能力也远不能达到普通渣的水平。另外,随碱度的增高,炉渣的熔化性温度升而熔化性温度过高会给操作带来困难,所以不能靠大幅度提高碱度来维持炉渣的脱硫能力。
表1LS、CaO/SiO2及TiO2关系

研究表明,TiO2对炉渣脱硫能力的影响有二重性。一方面,它在碱度大于0.63的渣中呈酸性,对脱硫不利;另一方面,由于TiO2在炉内还原生成钛的低价氧化物在渣中显碱性对脱硫有利。在含MgO8%,A12O318%及高炉适用的碱度范围内,TiO2的酸性相当于Si02的0.83倍,而TiO2的碱性相当于CaO的0.88倍[1],从脱硫的角度看,适度还原的TiO2可在一定程度上弥补CaO量低的缺陷。
(二)含钛炉渣的熔化性温度
熔化性温度高是高钛型炉渣的另一特点。所谓熔化性温度是指炉渣在炉内能自由流动的温度,对结晶性能强的“短渣”取降温过程中的粘度-温度曲线与横坐标成45。角切线相切点所对应的温度。表2是攀枝花矿常用的TiO2和碱度范围内炉渣的熔化性温度,渣中MgO和A12O3含量分别固定为9%和14%。炉渣成分是根据高炉冶炼攀枝花矿适用范围确定的。在高于1.0常用的碱度范围内,熔化性温度与炉渣碱度有明显的对应关系,即随碱度的提高熔化性温度升高。从有利于高炉操作来看,炉渣碱度不宜高,但为改善脱硫又必需维持一定的碱度,因此炉渣脱硫能力与熔化性温度之间存在着相直制约的关系,过高过低都会引起炉缸工作失调或生铁出格。
表2炉渣TiO2%和碱度对溶化性温度的影响

由表2还可看出,碱度在1.0以下时,熔化性温度随TiO2量增加而增加,高于1.0,TiO2对熔化性温度即无明显影响。
表3是几个实际生产渣的测定数据,与普通高炉渣相比,钛渣的熔化性温度高出80一100℃。这一特点要求炉缸必需具有充沛的热量。

表3现场渣溶化性温度

含钛炉渣不仅熔化性温度高,而且是结晶性能很强的“短渣”。图2是一组含Ti0227%的粘度一温度曲线二由图看出,碱度大于1.0的碱性渣结晶性能强,小于1.0的酸性渣也是如此。在熔化性温度附近,稍有温降炉渣粘度即急剧增加,很快失去流动性。
从岩相看,普通高炉渣的主要物相是黄长石、辉石、假硅灰石等,其熔点全都低