呂 韜，李秦燦，寧曉宇，李凌楠，賈定慧

(中冶東方工程技術有限公司，山東 青島 266555)

0 引 言

釩是一種重要的金屬元素，主要用于鋼鐵工業(yè)，以改善鋼的強度、韌性及耐蝕性等性能。釩鈦磁鐵礦是釩最重要的存在形式，在提釩煉鋼后的鋼渣中仍含有一定含量的釩，目前尚未得到有效利用。借鑒文獻中有關利用火法還原處理石煤、粘土釩礦等含釩資源生產釩鐵合金的方案設想，結合中冶東方在礦熱爐領域多年的工程經驗積累，以及某廠技改實踐，提出將含釩鋼渣搭配一定的釩鈦磁鐵粉礦進行燒結，隨后送入礦熱爐內，通過碳熱還原制取含釩生鐵的工藝。

根據原料入爐要求，針對含釩鋼渣的相關特性，提出了1套完整的原料處理工藝，并敘述如下。

1 原料儲存及輸送

1.1 原料種類及消耗

原料系統(tǒng)為冶煉提供所需的原(燃)料，包括轉爐含釩鋼渣、釩鈦磁鐵粉礦、焦炭和熔劑(白云石、硅石)等。每噸含釩生鐵所需原料消耗量見表1。

表1 冶煉含釩生鐵所需原料單耗

1.2 料場貯存及供配料

原料處理工序包含貯存、燒結、配料、輸送等，將4臺125 000 kVA礦熱爐冶煉所需合格原料送至車間爐頂料倉，工藝流程見圖1。

1.2.1 含釩鋼渣、釩鈦磁鐵粉礦料棚

含釩鋼渣、釩鈦磁鐵粉礦全部用汽車運入料棚，由裝載機進行倒運和造堆作業(yè)。

料棚為輕型防雨棚結構，面積85 m×43 m=3 655 m2。料棚內凈高為9 m，可滿足自卸汽車翻卸的高度要求。棚內可儲存堆高為2.5～3 m，總儲量約為11 200 t，滿足4臺礦熱爐15 d生產所需的量。

1.2.2 焦炭料棚

還原劑通過汽車運入廠內，在焦炭料棚內堆存，入廠焦炭為合格粒度冶金焦，初水分13 %。

與含釩鋼渣、釩鈦磁鐵粉礦料棚型式一樣，焦炭料棚也采用輕型防雨棚結構，凈高9 m，面積72 m×42 m=3 024 m2。棚內堆高約3 m，總儲量約為3 000 t，可保障生產15 d。

1.2.3 白云石、硅石堆場

白云石、硅石為合格粒度來料，通過自卸汽車卸至各自的露天堆場內，由裝載機進行倒運和造堆作業(yè)。

白云石堆場面積45 m×45 m=2 025 m2，可儲存堆高為2.5～3 m，總儲量約為4 200 t。

硅石堆場面積45 m×45 m=2 025 m2，可儲存堆高為2.5～3 m，總儲量約為5 100 t。

為防止混料和輔助作業(yè)設備通行，料條或貯料棚之間留有足夠的間距。此外，在儲料場四周設有環(huán)繞公路，每一個料條或貯料棚對外設有通道，以保證各種車輛暢通。

考慮到雨季時雨水能順利排出，料條或貯料棚地坪設計高于場外地坪，并有一定的排水坡度。其次，縱向設有通長排水溝，溝端部設有沉淀池，料場匯水面積較大，雨季排出的污水，經沉淀后排出，沉淀物清理后運至燒結配料。

1.2.4 供配料系統(tǒng)

供配料系統(tǒng)包括配料倉下配料、稱量及膠帶機輸送等，工藝流程如下：

配料站設1列配料倉，共設置10個，包括2個燒結礦倉，2個焦炭倉，1個白云石倉、1個硅石倉，4個備用倉。料倉可儲存原料量至少可供礦熱爐生產12 h。

所有配料倉的倉口下均設有1套稱量系統(tǒng)，單出口形式，以保證每2臺礦熱爐均有1套獨立的配料系統(tǒng)，且可以實現(xiàn)交替互用。礦熱爐所需原料經各自配料倉下的皮帶秤落到皮帶機上，隨后運送至礦熱爐爐頂料倉。

2 釩渣制粒燒結

2.1 產品方案

含釩鋼渣及釩鈦磁鐵粉礦基本是粉狀物料，直接入爐冶煉會減少爐料空隙，降低爐料透氣性，導致爐況難以順行，影響釩、鐵回收率，因此需要事先進行制粒燒結。這里利用礦熱爐回收的煤氣點火進行抽風燒結，混料中的焦粉燃燒產生大量的熱，使物料發(fā)生一系列復雜的物理化學反應，不斷地氧化、還原，繼而軟熔、粘結，最終改善原料的冶金性能，如粒度均勻、強度高、穩(wěn)定成分等，同時還可以去除部分有害的雜質。

根據實際生產需要，利用廠區(qū)現(xiàn)有22 m2燒結機處理鋼渣及釩鈦磁鐵粉礦，年工作330天，可產燒結礦10 萬t/a，除主要供給礦熱爐冶煉外，其余部分市售給周邊需要的鋼廠。

2.2 燒結流程

部分焦炭由堆棚內的地下受料倉經固定可逆皮帶運送至燃料破碎室，經對輥粗碎、四輥細碎后得到0～3 mm的粒料，隨后送往配料室焦粉倉。

采用密閉罐車將生石灰以及各工序收集到的除塵灰運至配料室旁，氣力輸送入相應配料倉內。

配料時，鋼渣和釩粉礦采用圓盤給料，生石灰采用螺旋給料，焦粉、除塵灰則使用卸灰閘門。以上幾種原料按設定的配比據重量進行自動給料，給到混合料的膠帶機上。料倉料位、配比設定及變更在主控室內進行集中操作。

混合料由配料室通過膠帶機直接運入一次滾筒，噴水混合后，送入二次滾筒進行造球。期間，加入蒸汽對混料進行預熱以保持一定的料溫。造球結束后由膠帶機運至燒結機上方的混料礦槽。

表2 燒結礦化學成分

準備燒結時，先布1層160～250 mm厚的鋪底料以保護臺車篦條，減少煙氣含塵。鋪底料來自于燒結礦篩分室，粒度為8～20 mm。接著采用輥式布料器將燒結混料均勻地布在燒結臺車上，生料層厚約500～650 mm。通過點火裝置將燒結料表面點燃，單側抽風，料層自上而下完成燒結過程，燒結廢氣分別經靜電除塵、主抽風機、脫硫塔、布袋除塵、消聲后排入大氣。

燒好的熱燒結餅經單輥破碎后進入帶冷機進行鼓風冷卻，冷至120 ℃以下后由膠帶機運往篩分室進行整粒。設兩座冷篩系統(tǒng)，串聯(lián)布置。一篩篩下<8 mm的物料返回至燒結配料室，篩上>8 mm的則送至二篩。二篩中，篩下8～20 mm的物料一部分用作燒結機鋪底料，其余部分與篩上>20 mm的一起作為合格燒結礦送往日料倉。

2.3 工藝參數

1)點火燃料：礦熱爐煤氣

2)點火溫度：1 100±50(℃)

3)點火時間：60 s

4)點火要求：點火均勻，溫度、強度穩(wěn)定，工作制與燒結機保持一致

5)臺車寬度：1.7 m

6)臺車速度：0.6～3.0 m/min

2.4 工藝特點

2.4.1 采用熔劑性燒結礦

原料中轉爐含釩鋼渣自身就具有很高的堿度，在進行燒結時，容易生成大量的粘結液相，增加了表面張力，燒結速度加快，機械強度和還原性能也都有一定程度的提高。

2.4.2 改善爐料透氣性

配料中使用了親水性能很好的石灰，可提高混料的成球性能。同時，在燒二次混料時，還加入了蒸汽進行提溫，可以減少燒結時的過濕現(xiàn)象，降低水汽冷凝頻度。此外，燒結機頭尾部采用了轉架式剛性密封結構，密封性良好。多方面增益有效改善了爐料的透氣性，有利于降低燒結電耗。

2.4.3 料層厚度增加

提高了鋪底料層厚度，可以有效避免臺車箅條接觸高溫燒結礦，延長了使用壽命，作業(yè)率得到提高。同時，從一定程度上過濾掉了細粉物料，使氣流分布更為均勻，也減輕了除塵設備的工作負荷。

此外，燒結臺車整體料層厚度保持在700～900 mm，由于料層的自動蓄熱作用，熱量利用比較充分，可有效降低焦粉消耗，還原性能得到一定的改善。同時，表層礦的強度也有所增加，燒結礦合格率高。

2.4.4 重視環(huán)境保護

燒結時會產生大量的硫，采用煙氣循環(huán)流化床干法脫硫工藝，實現(xiàn)脫硫、除塵的一體化，脫硫效率可達到98 %以上，滿足嚴格的環(huán)保要求。該工藝簡單可靠，不受原料含硫量的限制，對燒結機的負荷適應能力也較強。同時，電耗低，水耗約為常規(guī)濕法的70 %左右，日常維護工作量和費用也不高。反應生成的副產物主要為CaSO3、CaSO4等，可作路基材料、水泥添加劑等。

此外，對機頭、機尾以及成品篩分的灰塵進行收集，返回到一次混料環(huán)節(jié)，重新參與燒結，可實現(xiàn)企業(yè)內部的閉路循環(huán)利用，廢物減排、資源化，具有較好的環(huán)境效益。

2.5 技術經濟指標

表3 燒結機主要技術經濟指標

3 結 語

該文詳細闡述了轉爐含釩鋼渣、釩鈦磁鐵粉礦、焦炭等原燃料儲存及供配料系統(tǒng)，以及燒結流程、工藝參數與特點及技經指標等，可以很好地滿足原料入爐要求，為后續(xù)礦熱爐冶煉含釩鋼渣生產含釩生鐵提供有利條件，具有一定的生產借鑒意義。