首钢首创含钛含镁球团矿生产工艺技术效益显著

首钢技术研究院联合京唐公司通过技术攻关，成功产出同时配加钛和镁的球团矿，球团矿成本降低，球团矿还原膨胀率等冶金性能指标保持良好，球团矿综合指标达到国际领先水平。含钛含镁球团矿生产工艺技术研究项目获2015年度首钢科学技术一等奖。

随着高炉强化冶炼，用钛矿或钛球护炉已成为很多钢铁厂稳定生产和延长高炉寿命的主要手段之一，而随着需求量的增加，钛矿和钛球价格不断上升，对高炉炼铁和成本带来了很大的影响，球团矿具有品位高、脉石含量低、强度高、还原性好等优点，是高炉炼铁的主要原料之一。2010年8月，首钢在京唐公司为两座5500立方米的超大型高炉配套建设了一台年产400万吨的大型带式焙烧机球团生产线，可供京唐公司球团生产用的铁矿粉是秘鲁磁铁矿粉，但由于其硅偏低，且碱金属含量高，如果不配加其它高硅矿粉，球团矿的还原膨胀率指标异常高，无法满足大型高炉的入炉要求。为控制球团矿还原膨胀率，球团生产初期SiO2含量控制在3.5%以上，影响了高炉进一步精料的原则。

另外，烧结需要配加白云石等含镁熔剂来保证炉渣流动性，但烧结加入过多含镁溶剂后存在转鼓强度和粒度下降的问题。随着高炉强化冶炼、铁矿资源的劣化和钾钠锌等有害元素负荷的增加，京唐公司两座高炉从2013年开始全面进入护炉状态，每月对护炉资源的需求量达到3万吨。护炉资源开始选用外购钛矿和钛球，但外购资源不仅价格高，且存在还原粉化和熔滴等性能低等问题，高炉指标受到了一定影响，2013年京唐公司两座高炉的燃料比由482.5kg/t上升到了498kg/t，针对一系列问题，首钢技术研究院和京唐公司联合提出生产含钛含镁低硅多功能球团矿的思路。

含镁含钛低硅球团矿是首钢技术研究院和京唐公司联合首次提出的新产品，研究和生产都没有可借鉴的实例，SiO2、MgO和TiO2三种成分及比例关系如何影响球团焙烧制度及冶金性能暂不可知，能否通过从机理研究寻找到MgO、TiO2和SiO2合适的比例关系和含量，生产既能满足高炉渣系和护炉需要，又能保证球团矿还原膨胀率指标不恶化的低硅球团，成为研究的难点。

且大部分含钛矿粉资源存在粒度粗、成球性能差等问题，在其中配加含钛矿粉和含镁添加剂后，还需确保原料的成球性能和生球指标，难度非常大，不仅需要合理的选择含钛和含镁资源，同时还需要根据原料情况寻找合适的造球和焙烧制度。两座5500立方米超大型高炉对原燃料质量的稳定性要求很高，且高炉的入炉球团矿比例在25-30%，因此，新开发的球团矿不仅要保证质量满足大型高炉入炉要求，而且要保证其质量的稳定性。

首钢技术研究院结合京唐公司实际情况，从机理方面进行深入研究，在含镁添加剂和含钛资源的选择、热工制度的优化控制等方面进行了大量的创新研究，系统研究了国内外多种含钛矿粉的TiO2含量及成球性能，理论与试验研究相结合，在实验室试验和工业试验基础上，最终在京唐公司大型带式焙烧机上实现了含钛含镁低硅多功能球团矿的生产和应用。

2014年4月京唐公司开始生产含钛球团矿，球团矿平均TiO2含量由0.09%提高到0.7%，进入2015年，球团矿TiO2含量进一步提高到1.1%，MgO含量保持1.7%，SiO2含量由2.9%降到2.8%，球团矿还原膨胀率等冶金性能指标保持良好，球团矿综合指标达到国际领先水平，京唐公司使用钛粉生产含钛球团矿后，吨球成本降低了3.9元，年直接经济效益达到1159.2万元以上。截至目前京唐公司共生产含钛含镁低硅球团矿800余万吨。

含钛含镁球团矿生产工艺技术，不仅使用了低价含钛矿粉资源，同时生产出了物化性能和冶金性能优良的含钛球团矿，为炼铁使用粉矿护炉，降低成本，改善综合炉料冶金性能提供了很好的借鉴依据，为开发多功能球团矿奠定了基础。同时对钢铁企业提升高炉技术经济指标，促进节能减排，实现高炉长寿和降低炼铁成本开辟了新的方向。