攀钢提高钒渣产能实践与探讨

攀 钢 技 术 1 攀钢 提 高 钒渣产能实践与探讨 黄正华 （攀钢钒提钒炼钢厂） 摘 要 :介绍了 围绕 提钒转炉 增加铁水处理量 ，提高钒渣产能 所进行的一系列改进措施，如加高半钢罐，提高铁水装入量；优化生产组织，推行 组罐 到 炼钢 “一一对应 ”；采用 煤 氧枪 补炉 技术，缩短非 提钒 作业时间 ；增加吊车 等； 2 座提钒转炉 铁水 处理 量由设计值 275 万 t 增加到 2009 年的 546 万 t。 针对未来 铁水 产量 还会 大幅 上升，提钒 转 炉产能已达极限， 而 炼钢 转 炉 产能尚有富余的情况，开展了炼钢转炉 提钒 实践， 分析比较了提钒转炉与炼钢转炉提钒的异同，对存在问题提出了改进措施， 2009 年成功处理铁水 38 万 t，实现了铁水全量提钒的目标，有力地保证了钒渣生产 。 关键词 ： 转炉 ； 提钒 ； 钒渣 ； 铁水；处理量 0 引 言 钒是铁水中的有价元素，也是我国 重要 的 战略资源， 中国四川攀西地区蕴藏有极为丰富的钒钛磁铁矿， 其钒储量占世界的 全国的 钒 制 品 生产 在攀钢拥有极为重要 的地位 ，为此攀钢提出全量 铁水 提钒要求，充分利用含钒铁水资源 。 攀钢于 1995 年建成投产 2 座 120 t 提钒转炉，设计 年 产标准钒渣 11 万 t， 处理铁水 275 万 t。 1998年 攀钢高炉铁水产量就超过 275 万 t 的 设计 处理 能力 ， 多年来 ， 通过优化生产管理、 设备改造 、提钒技术优化 等措施 ， 提钒 转 炉的 处理能力 逐年提高，2009 年 2 座提钒 转 炉累计处理铁水 546 万 t，产钒渣 t。 目前提钒 转 炉产能已接近极限， 根据攀钢规划，未来 5 年 内 铁水量将达到 640 万 t， 即近 100 万 t 的铁水不能在提钒转炉提钒 。 由于 5 座炼钢转炉 尚 有富余能力， 于是进行 了炼钢 转 炉提钒实践 。 钒渣产量与提钒处理量、钒渣品位、 产渣 率均有 一 定 关系， 笔者 仅针对提高提钒处理量增加钒渣产量的实践进行了分析和探讨。 1 影响提钒 处理能力 的限制因素 提钒 转 炉设计处理能力不足 2座 提钒 转炉设计装入量 120 t， 年处理铁水 275万 t，随着铁水量的增加， 2 座提钒炉的提钒处理能力明显不足 。 提钒转炉非作业时间长 对 2007 年提钒 转 炉的非作业时间进行了统计，结果见 表 1。 由表 1 可知，提钒转炉的非作业时间最多的是补炉，其次是炉役检修 ,非作业时间长达2029 h。 表 1 2007 年提钒转炉非作业时间统计结果 h 补炉 炉役检修 等铁等罐 故障时间 打炉口时间 定修时间 合计 774 360 344 260 147 144 2029 脱硫提钒区域物流通过能 力不足 在脱硫提钒区域，脱硫跨和提钒跨各有 3台 200 t 吊车， 高炉铁水产量在 500 万 t 以内 ， 基本 能满足脱硫提钒生产 需要 ，随着高炉铁水 量 的增加，吊车运力不足的矛盾 也 逐步显现出来 。 脱硫跨的 3 台吊车，承担脱硫组罐、给提钒炉挂 落空 重 罐、修 半钢 罐工作，其中 1#吊车专门用于组罐，另 2 台吊车要承担组罐、给提钒炉 落空罐、挂重罐、修 半钢罐 工作，吊车异常繁忙，吊车运力不足的问题特别突出 ， 严重影响生产节奏 。 提钒跨的 3 台吊车，承担给脱硫罐车落空罐、挂重罐、 给 扒渣罐车挂落重 罐 、给提钒炉兑铁 等 工 2 2010 年第 33卷第 4 期 作， 吊车运力也极为紧张，经常出现等吊 车的情况，严重影响提钒产能的发挥。 2 提高提钒产能 实践 根据以上提钒产能影响因素的分析，做了一系列的工作，有效地提高了钒渣产量。 对 半钢罐 进行加高改造，提高 铁水 装入量 将原来的 半钢罐 加高 200 加装入量，装入量 由加高前的 125 t 提高到 135 t，每罐增加 10 t，改造后，年可增加 36 万 t 的提钒处理能力 ，多产钒渣 t。 增加了 10 t 的铁水装入量后，由于 半钢罐 相应地加高了 200 半钢罐 净空不变，装入量增加后， 不会导致由于半钢罐净空不足 出现的脱硫喷溅大的问题。 推行 从组罐到炼钢 “一一对应 ” 推行 “一一对应 ”生产模式 前， 铁水经脱硫提钒后，进入混铁炉 二次 组罐， 以增加装入量， 再兑入炼钢炉， 存在 以下问题： 1）混铁炉无除尘装置， 组罐过程中， 烟尘大，不符合环保要求 。 2） 二次组罐过程中，不可避免地出现铁水喷溅现象， 导致铁损增加 。 3） 工序时间增加，温度损失加大 ，不利于炼钢生产 。 4） 铁水运输成本增加 。 针对以上问题，为提高炼钢生产效率，降低生产成本，提高 炼钢 产量，改善炼钢生产环境，在提钒炼钢厂推行 从脱硫到炼钢 的 “一一对应 ”， 取消 在混铁炉的二次 组罐环节 。 推行从脱硫组罐到 炼钢入炉的 “一一对应 ”，必须要保证半钢罐装入量，在半钢罐进行加高改造后，具备了提高 组罐 装入量的条件。 煤氧枪热补偿技术 补炉， 减少补炉时间 由 表 1可知， 2座提钒炉年补炉累计时间 774 h，占非作业时间的第一位，如果能减少补炉时间，将有效地提高钒渣产量。 目前提钒转炉炉龄在 70008000 炉， 3000 炉左右就开始进行补炉作业。由于提钒炉 终点温度低，平均 1 380 ，大大低于炼钢转炉 1 680 的终点温度， 炉衬温度低，补炉料烧结时间长，限制了提钒转炉作业率的提高。 使用煤氧枪热补偿技术补炉，可有效地补 偿提钒炉的温度，提高补炉料的烧结速度，从而减少补炉时间。 煤氧枪结构见图 1，在煤氧枪中通入氧气和煤气， 补炉料扣入炉内后，提钒炉摇至 90，先将煤氧枪伸入到炉内，打开煤气阀门， 通过煤气的燃烧为 补 炉提供热源 ，其使用效果见表 2。 图 1 煤氧枪 结构 示意 表 2 煤氧枪的烧结时间及补炉料的使用寿命 烧结时间 /命 /炉 范围 平均 使用煤氧枪 2570 50 15 未使用 62120 90 15 由表 2 可知， 使用煤氧枪烧结补炉料后，在保证补炉料使用效果的前提下，补炉料的 平均烧结时间为 50 未使用煤氧枪时的烧结时间缩短了40 。 采用炉口防粘材料，减少打炉口时间 提钒炉炉帽粘结严重一直是困绕提钒生产的主要问题之一， 提钒炉口粘结主要是以下几个 原因产生的： 1)从炉口倒钒渣过程中，钒渣粘在提钒炉口上，这是导致炉口粘结的主要因素。 2)给提钒炉兑铁时，铁水粘在炉口上。 3)提钒过程中，金属和初期渣喷溅在炉帽部位而逐渐堆积起来。 大量粘结物堆积在提钒炉口，造成炉口变小、兑铁困难， 每隔一段时间必须 停炉 进行 炉口 清理才能继续生产 。 由于钒渣为非金属物质，粘结 在提钒炉口不易清理，清理的时间长，工作量大。 在提钒炉口涂一层耐高温防粘涂层， 可以减少炉口粘结。 该涂层是用钴、镍、钨等材料，在持续高温、高压等条件下，通过分子聚合生成的一种新型合金材料。涂层寿命长 ， 与炉龄基本同步，每炉役只需要喷涂一次，喷涂后炉口粘结物不易堆积，易清理。 其 使用效果 见表 3。 煤气管 氧气管 煤气 氧气 开关 攀 钢 技 术 3 表 3 提钒转炉 炉口防粘材料试验效果 项目 炉龄 / 炉 清渣次数 / 次 清渣间隔 / （ 炉 次 1） 平均清渣时间 / （ 1） 累计清渣时间 / h 原工艺 6022 41 150 92 验 6920 24 288 28 表 3 可知， 试验 过程中 ，该涂 层使用寿命能达到与提钒转炉炉龄 同步 ；提钒炉口清渣间隔 炉龄 由原工艺的 150 炉提高到 288 炉；炉口清渣时间平均 28 ，较 原来 缩短 64 。 增加吊车设备，提高物流通过能力 由于脱硫跨和提钒跨的吊车运力不足，在脱硫跨和提钒跨各新增了一台 200 t 吊车，提高了物流通过能力。 3 炼钢炉提钒的必要性以及存在的问题和解决思路 攀钢铁水产量及提钒炉处理能力 的不足 尽管提钒炉的提钒处理能力逐年增加，但仍不能满足高炉含钒铁水不断增加的要求，年设计处理275 万 t 的提钒转炉，通过一系列的工作，提钒处理能力逐年提高， 2007 年达到 486 万 t。然而 2012年 铁水量将超过 620 万 t， 随着含钒铁水量的提高，提钒炉仍不能实现全量提钒 ，在高炉铁水产量增加后，有 100 余 万吨铁水在炼钢炉提钒 。 在生产组织上， 在以下情况 几种情况 需要在 炼钢炉提钒： 提钒炉检修 ，包括炉役检修，定修 。 脱硫或提钒吊车检修。 年 铁水量在 620 万 t 以上。 炼钢 转 炉提钒钒渣质量差异 在炼钢 转炉进行了提钒 生产 试验 ， 从试验结果（表 4） 看， 钒渣质量较差。 表 4 炼钢 转炉 提钒 钒渣 质量 及半钢质量 钒渣 钒渣 钒渣 半钢余钒 /% 提钒炉 钢炉 异 ：钒渣数据以钒渣炉样检测结果为准。 具体 特点 如下 ： 1) 钒渣品位 低 。平均 比提钒转炉 钒渣 低 百分点。 2) 钒渣氧化钙高。 平均 比提钒转炉钒渣高 百分点 。 氧化钙的升高，影响氧化钒生产过程中钒的回收率，使回收率下降 。 3) 钒渣 全铁高。 平均 比提钒炉钒渣高 百分点，提钒过程铁水损失加大，不利于成本的控制。 4) 半钢余钒高。平均 比提钒转炉余钒高 百分点， 半钢余钒的上升， 将使 钒回收率 下降 。 炼钢炉钒渣质量下降及半钢余钒高原因分析 炼钢转炉与提钒转炉有很多相似的地方，都是用转炉进行生产，且 转炉 容量相同，均为 120 t 转炉 ， 提钒 原理也相同，都 是 通过氧枪供氧， 顶底复吹 工艺 。 但炼钢转炉的设计是用于炼钢 ，与提钒 转炉有一定的差异， 炼钢 转 炉提钒与提钒炉提钒的 差异 如表 5 所示 2。 表 5 提钒炉与炼钢炉氧枪差异 型号 角度 /（ ） 氧气压力 /气流量 /（ m3 出口马赫数 提钒炉 339 氧枪 10 6 000 18 000 钢炉 535 氧枪 13 1 000 25 000 表 5 可 知 ，炼钢炉氧枪， 氧气流量明显比提钒转炉大，平均 24 000 m3/h （ 21 000 25 000 m3/h），比提钒 转 炉高 7 000 m3/h。 流量增 加后对提钒生产的影响如下： 1） 升温速度加快 4 2010 年第 33卷第 4 期 由于炼钢炉是大流量氧枪，氧气流量大，在同样的时间内升温速度快。对炼钢炉提钒的炉次进行统计发现， 炼钢炉提钒 升温速度 /s，而提钒转炉平均升温速度 /s。 在同样 终点温度下，炼钢炉提钒时间低于提钒炉，铁水中钒与氧反应的时间短 ，不利于钒的氧化 ，这是转炉转炉提钒半钢余钒高的主要原因 。 根据生产情况，提钒转炉平均吹氧时间 330 s，而炼钢炉仅有 255 s。 2） 溅渣护炉导致钒渣氧化钙高 为提高炼钢转炉炉龄，现炼钢转炉普遍采用溅渣护炉技术 以提高转炉炉龄 。由于 炼钢炉炉渣 0% 40%， 溅渣护炉后， 其 炉渣混入钒渣中，导致钒渣 开始提钒 前三炉 远高于 提钒炉 正常水平 3） 半钢余钒 高 炼钢转炉提钒半钢余钒平均 比提钒转炉钒高 百分点 。由于炼钢炉升温速度快，吹氧时间短，钒的反应时间短，导致半钢余钒上升，铁水中钒未能充分提取出来， 导致 铁水钒资源浪费。 措施 探讨 针对 炼钢炉提钒存在 的问题，拟采取以下措施。 调整炼钢炉氧气工作压力 由表 3 可知， 炼钢炉氧气工作压力 而 提钒 转 炉 的工作压力为 氧气 压力较高，可参照提钒转炉工作压力进行调整，将压力下降到 为炼钢转炉配置一支提钒 专 用氧枪 炼钢用氧枪与提钒用氧枪存在较大差异， 主要表现在喷孔个数、喉口直径、 角度等参数。 设计专门用于炼钢炉提钒的氧枪， 其 参数见表 6。 表 6 炼钢炉提钒 专 用氧枪工艺参数 氧枪型号 孔数 /孔 喷孔夹角 /（ ） 出口直径 /口马赫数 氧气流量 /（ m3h 1） 炼钢炉原氧枪 5 13 35 1 000 25 000 炼钢炉新提钒氧枪 4 12 33 6 000 18 000 由表 6 可知，炼钢炉新提钒氧枪由原来的 5 孔改为 4 孔，出口直径由原来的 35 为 33 少了氧气出口面积， 氧气流量下降到提钒炉水平。 合理组织炼钢炉的提钒生产，降低钒渣 降低钒渣 量，可通过以下措施保证：一是 炼钢炉溅渣护炉后 再 炼 2 炉钢 才 提钒 ，降低溅渣护炉时炉壁炉渣对钒渣 影响。二是进行提钒连续生产，尽可能避免 提钒炼钢交替进行。 4 结论 1） 通过优化生产管理、设备改造、提钒技术的优化等措施， 取得了很好的效果， 2 座提