首鋼技術(shù)研究院聯(lián)合京唐公司通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，成功產(chǎn)出同時(shí)配加鈦和鎂的球團(tuán)礦，球團(tuán)礦成本降低，球團(tuán)礦還原膨脹率等冶金性能指標(biāo)保持良好，球團(tuán)礦綜合指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。含鈦含鎂球團(tuán)礦生產(chǎn)工藝技術(shù)研究項(xiàng)目獲2015年度首鋼科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。
隨著高爐強(qiáng)化冶煉，用鈦礦或鈦球護(hù)爐已成為很多鋼鐵廠穩(wěn)定生產(chǎn)和延長(zhǎng)高爐壽命的主要手段之一，而隨著需求量的增加，鈦礦和鈦球價(jià)格不斷上升，對(duì)高爐煉鐵和成本帶來(lái)了很大的影響，球團(tuán)礦具有品位高、脈石含量低、強(qiáng)度高、還原性好等優(yōu)點(diǎn)，是高爐煉鐵的主要原料之一。2010年8月，首鋼在京唐公司為兩座5500立方米的超大型高爐配套建設(shè)了一臺(tái)年產(chǎn)400萬(wàn)噸的大型帶式焙燒機(jī)球團(tuán)生產(chǎn)線，可供京唐公司球團(tuán)生產(chǎn)用的鐵礦粉是秘魯磁鐵礦粉，但由于其硅偏低，且堿金屬含量高，如果不配加其它高硅礦粉，球團(tuán)礦的還原膨脹率指標(biāo)異常高，無(wú)法滿足大型高爐的入爐要求。為控制球團(tuán)礦還原膨脹率，球團(tuán)生產(chǎn)初期SiO2含量控制在3.5%以上，影響了高爐進(jìn)一步精料的原則。
另外，燒結(jié)需要配加白云石等含鎂熔劑來(lái)保證爐渣流動(dòng)性，但燒結(jié)加入過(guò)多含鎂溶劑后存在轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和粒度下降的問(wèn)題。隨著高爐強(qiáng)化冶煉、鐵礦資源的劣化和鉀鈉鋅等有害元素負(fù)荷的增加，京唐公司兩座高爐從2013年開(kāi)始全面進(jìn)入護(hù)爐狀態(tài)，每月對(duì)護(hù)爐資源的需求量達(dá)到3萬(wàn)噸。護(hù)爐資源開(kāi)始選用外購(gòu)鈦礦和鈦球，但外購(gòu)資源不僅價(jià)格高，且存在還原粉化和熔滴等性能低等問(wèn)題，高爐指標(biāo)受到了一定影響，2013年京唐公司兩座高爐的燃料比由482.5kg/t上升到了498kg/t，針對(duì)一系列問(wèn)題，首鋼技術(shù)研究院和京唐公司聯(lián)合提出生產(chǎn)含鈦含鎂低硅多功能球團(tuán)礦的思路。
含鎂含鈦低硅球團(tuán)礦是首鋼技術(shù)研究院和京唐公司聯(lián)合首次提出的新產(chǎn)品，研究和生產(chǎn)都沒(méi)有可借鑒的實(shí)例，SiO2、MgO和TiO2三種成分及比例關(guān)系如何影響球團(tuán)焙燒制度及冶金性能暫不可知，能否通過(guò)從機(jī)理研究尋找到MgO、TiO2和SiO2合適的比例關(guān)系和含量，生產(chǎn)既能滿足高爐渣系和護(hù)爐需要，又能保證球團(tuán)礦還原膨脹率指標(biāo)不惡化的低硅球團(tuán)，成為研究的難點(diǎn)。且大部分含鈦礦粉資源存在粒度粗、成球性能差等問(wèn)題，在其中配加含鈦礦粉和含鎂添加劑后，還需確保原料的成球性能和生球指標(biāo)，難度非常大，不僅需要合理的選擇含鈦和含鎂資源，同時(shí)還需要根據(jù)原料情況尋找合適的造球和焙燒制度。兩座5500立方米超大型高爐對(duì)原燃料質(zhì)量的穩(wěn)定性要求很高，且高爐的入爐球團(tuán)礦比例在25-30%，因此，新開(kāi)發(fā)的球團(tuán)礦不僅要保證質(zhì)量滿足大型高爐入爐要求，而且要保證其質(zhì)量的穩(wěn)定性。
首鋼技術(shù)研究院結(jié)合京唐公司實(shí)際情況，從機(jī)理方面進(jìn)行深入研究，在含鎂添加劑和含鈦資源的選擇、熱工制度的優(yōu)化控制等方面進(jìn)行了大量的創(chuàng)新研究，系統(tǒng)研究了國(guó)內(nèi)外多種含鈦礦粉的TiO2含量及成球性能，理論與試驗(yàn)研究相結(jié)合，在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，最終在京唐公司大型帶式焙燒機(jī)上實(shí)現(xiàn)了含鈦含鎂低硅多功能球團(tuán)礦的生產(chǎn)和應(yīng)用。2014年4月京唐公司開(kāi)始生產(chǎn)含鈦球團(tuán)礦，球團(tuán)礦平均TiO2含量由0.09%提高到0.7%，進(jìn)入2015年，球團(tuán)礦TiO2含量進(jìn)一步提高到1.1%，MgO含量保持1.7%，SiO2含量由2.9%降到2.8%，球團(tuán)礦還原膨脹率等冶金性能指標(biāo)保持良好，球團(tuán)礦綜合指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，京唐公司使用鈦粉生產(chǎn)含鈦球團(tuán)礦后，噸球成本降低了3.9元，年直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到1159.2萬(wàn)元以上。截至目前京唐公司共生產(chǎn)含鈦含鎂低硅球團(tuán)礦800余萬(wàn)噸。
含鈦含鎂球團(tuán)礦生產(chǎn)工藝技術(shù)，不僅使用了低價(jià)含鈦礦粉資源，同時(shí)生產(chǎn)出了物化性能和冶金性能優(yōu)良的含鈦球團(tuán)礦，為煉鐵使用粉礦護(hù)爐，降低成本，改善綜合爐料冶金性能提供了很好的借鑒依據(jù)，為開(kāi)發(fā)多功能球團(tuán)礦奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)對(duì)鋼鐵企業(yè)提升高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，促進(jìn)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)壽和降低煉鐵成本開(kāi)辟了新的方向。