《钒钛磁铁矿冶炼用耐火材料关键技术及工业应用》

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项目属于材料与冶金交叉技术领域。

钒、钛资源是中国重要的战略资源,提高钒钛磁铁矿资源综合利用率是“十三五”国家战略性新兴产业发展规划的目标之一。然而,钒钛磁铁矿冶炼工况复杂特殊,耐火材料作为其冶炼过程中的炉衬材料,已成为制约冶炼质量、效率及成本的关键因素,数十年来一直没有得到有效解决,主要问题:1)高炉铁沟材料粘渣严重,吨铁消耗大;2)提钒转炉和钢包炉衬材料渗渣严重,寿命短。针对上述问题,项目开展钒/钛渣与耐火组元作用规律、高炉铁沟材料和提钒转炉-钢包炉衬与渣界面研究,探明耐火材料与钛/钒渣作用机制,开发出系列耐火材料,形成如下创新性成果:

(1)高温下耐火组元与钛/钒渣作用规律:传统高炉铁沟材料中棕刚玉、高铝矾土等主要原料高温下在高炉钛渣中的溶解,增强了渣熔体网络结构,引起渣的黏度升高;提钒转炉-钢包炉衬材料中镁砂、刚玉等原料与钒渣间的润湿性强,导致钒渣向材料中渗透严重。

(2)高炉铁沟材料抗粘渣技术:采用焦宝石、含硼原料等部分替代铁沟材料中高铝矾土、棕刚玉,促进烧结,提高材料抗氧化性能,并改善渣与耐火材料的界面特性,解决了铁沟料的粘渣问题,提高了铁沟料的使用寿命,吨铁消耗下降25%以上;引入含钛高炉渣,利用高温服役还原条件原位生成碳氮化钛技术,吨铁耐火材料成本下降33%。

(3)提钒转炉-钢包炉衬抗渣渗透技术:在提钒转炉镁碳耐火材料中原位催化结合剂形成纳米碳与微米碳复合结构,阻止高钒渣向材料中渗透;在钢包用铝镁质耐火材料与渣界面通过氧化锶原位形成高熔点相,与材料中的尖晶石协同抑制低钒熔渣的渗透。提钒转炉基础炉龄由2500炉提高到4000炉,钢包包龄提高了30%。

项目获授权发明专利14项,发表论文35篇,形成了具有中国自主知识产权的钒钛磁铁矿冶炼用系列耐火材料技术。成果在攀钢、承德建龙等应用,近三年创造经济效益3.8961亿元。项目开发的耐火材料关键技术应用与推广,为钒钛磁铁矿的高效率、低成本冶炼提供了有力保障。

成果说明

项目针对耐火材料在钛/钒渣作用下的过速损毁难题,通过揭示高温下耐火组元与钛/钒渣作用规律,发明高炉铁沟材料抗含钛渣粘渣技术和转炉-钢包炉衬抗含钒渣渗透技术,研发高炉铁沟材料、提钒转炉低碳镁碳砖和钢包刚玉-尖晶石浇注料等系列材料,实现规模化生产和工业应用,取得显著经济效益和社会效益,为钒钛磁铁矿冶炼安全增效作出贡献。从2007年以来,项目技术成果先后在攀钢冶金材料有限责任公司、攀钢集团攀枝花钢钒有限公司、中冶武汉冶金建筑研究院有限公司、承德建龙特殊钢有限公司、武汉威林科技股份有限公司等企业在得到了推广和应用

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