濟(jì)鋼2#1750高爐鋅平衡研究

摘要：在高爐冶煉過稱中，如果高爐入爐原燃料含鋅高、高爐鋅負(fù)荷異常，會(huì)造成高爐上部結(jié)瘤，中套上翹，影響高爐氣流分布，嚴(yán)重制約高爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，甚至?xí)?dǎo)致高爐煤氣輸送系統(tǒng)阻塞，影響高爐正常生產(chǎn)。文章通過對(duì)濟(jì)鋼2#1750高爐鋅平衡的計(jì)算，制定了降低高爐鋅負(fù)荷的措施，取得了一定效果，為濟(jì)鋼其它高爐降低高爐鋅負(fù)荷提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高爐鋅平衡；中套；高爐鋅負(fù)荷

中圖分類號(hào)：TF033文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）04-0131-02

在高爐冶煉過稱中，如果高爐入爐原燃料含鋅高、高爐鋅負(fù)荷異常，會(huì)造成高爐上部結(jié)瘤，中套上翹，影響高爐氣流分布，嚴(yán)重制約高爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，甚至?xí)?dǎo)致高爐煤氣輸送系統(tǒng)阻塞，影響高爐正常生產(chǎn)。2011年2月濟(jì)鋼2#1750高爐爐頂壓力異常升高，高爐被迫休風(fēng)處理，后發(fā)現(xiàn)煤氣管道堵塞，對(duì)管道粘結(jié)物進(jìn)行化驗(yàn)，其鋅含量高達(dá)50.02%；在正常休風(fēng)時(shí)，從風(fēng)口流出鋅水，經(jīng)化驗(yàn)，鋅含量高達(dá)92%，由于高爐中套下方鋅的富集，造成部分中套上翹，高爐初始?xì)饬鲊?yán)重不平衡，順行程度較差。為此對(duì)濟(jì)鋼2#1750原燃料、高爐產(chǎn)品灰進(jìn)行取樣、分析，較為系統(tǒng)地研究了高爐鋅平衡，并采取了比較有效的控制措施。

一、鋅的富集、循環(huán)形式

鋅是高爐冶煉的微量元素，以原燃料形式進(jìn)入高爐。鋅常以ZnS的狀態(tài)存在；以硫酸鹽或硅酸鹽形式存在的鋅礦物，如爐后很快分解為ZnO。在大于1000℃溫度下，被還原為單質(zhì)鋅。由于其沸點(diǎn)低（907℃），還原出來的鋅立即氣化進(jìn)入煤氣，上身過程中一部分隨煤氣排除，但易在管道中凝集；大部分鋅又被氧化成ZnO，并被爐料吸收，再度下降還原，形成循環(huán)，另外ZnS的還原機(jī)理和ZnO相似，上述循環(huán)，通常成為內(nèi)循環(huán)。另外高爐排除的瓦斯灰和布袋灰，鋅含量較高，作為燒結(jié)或球團(tuán)原料使用，這樣燒結(jié)（球團(tuán)）和高爐之間存在循環(huán)，稱為外循環(huán)。

二、濟(jì)鋼2#1750高爐鋅平衡計(jì)算

（一）取樣

2011年2月份在煉鐵廠技術(shù)科統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，對(duì)2#1750高爐入爐原燃料（燒結(jié)、球團(tuán)、塊礦、輔料、煤粉）和高爐產(chǎn)品（鐵水、污泥、環(huán)境灰、瓦斯灰、爐渣）等進(jìn)行取樣化驗(yàn)，從鋅平衡角度分析了造成高爐鋅含量偏高的原因，并采取相應(yīng)措施，高爐鋅負(fù)荷得到有效控制。

（二）高爐原燃料及高爐產(chǎn)品含鋅情況

濟(jì)鋼2#1750高爐高爐原燃料、產(chǎn)品鋅含量見表1。濟(jì)鋼2#1750高爐和寶鋼2#高爐原燃料及高爐產(chǎn)品鋅含量對(duì)比顯示：

1．濟(jì)鋼2#1750高爐原料中，燒結(jié)礦、球團(tuán)礦鋅含量分別是寶鋼的12.2、100倍，濟(jì)鋼2#高爐爐料結(jié)構(gòu)種燒結(jié)礦比例達(dá)到70%以上，燒結(jié)礦含鋅偏高，其對(duì)高爐的鋅負(fù)荷貢獻(xiàn)最大。

2．濟(jì)鋼2#1750高爐鐵水中鋅含量較低，主要原因?yàn)殇\的揮發(fā)溫度低，其揮發(fā)溫度為907℃，該溫度遠(yuǎn)低于鐵水溫度，同時(shí)在高爐冶煉過程中鋅主要隨煤氣排除。隨鐵水排除的鋅，在鐵水溝中大部分揮發(fā)，最終以出鐵廠環(huán)境灰的形式收集，濟(jì)鋼2#1750高爐環(huán)境灰中鋅含量為0.14%。

3．寶鋼2#高爐鋅的主要去向和濟(jì)鋼2#1750高爐相同，主要通過污泥和瓦斯灰排除，由于寶鋼原料中鋅含量低，其污泥和瓦斯灰中鋅含量明顯低于濟(jì)鋼2#1750高爐，分別為0.95%和0.123%，而濟(jì)鋼達(dá)到了8.19%和3.9%。具體數(shù)據(jù)見表1：

三、濟(jì)鋼2#1750高爐鋅平衡計(jì)算及分析

（一）鋅平衡計(jì)算

按照表1內(nèi)容結(jié)合高爐實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算濟(jì)鋼2#1750高爐鋅收支平衡及分布見表2、表3：

（二）結(jié)果分析

1．通過表2所示，受濟(jì)鋼原料條件所限，濟(jì)鋼2#1750高爐鋅負(fù)荷高達(dá)1699.95g/噸，遠(yuǎn)高于寶鋼2#高爐134g/噸；同包鋼4#高爐相比，鋅負(fù)荷也明顯高于其1009g/噸的水平，在目前國(guó)內(nèi)高爐中，濟(jì)鋼2#1750高爐鋅符合明顯偏高，已嚴(yán)重影響高爐正常生產(chǎn)，必須加大力度控制。

2．表2顯示，濟(jì)鋼2#1750高爐鋅來源主要為燒結(jié)礦，達(dá)到了88.63%，其余原燃料所占比重較小。

3．表2顯示，污泥中鋅含量偏高，主要原因是鋅在排除過程中顆粒較細(xì)，通過重力除塵排除效果較差，主要通過煤氣洗滌產(chǎn)生的污泥進(jìn)行收集。

4．濟(jì)鋼2#1750高爐鋅負(fù)荷偏高，遠(yuǎn)高于行業(yè)內(nèi)150g/t的控制水平，嚴(yán)重影響高爐生產(chǎn)。由于鋅負(fù)荷過高，部分鋅在中套下部聚集，造成高爐中套上翹，經(jīng)測(cè)量部分風(fēng)口上翹角度超過5°，造成高爐初始?xì)饬鞑黄胶猓郀t順行程度差。2011年2月20日高爐爐頂壓力異常，爐頂壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈，高爐被迫休風(fēng)處理，后發(fā)現(xiàn)重力除塵器堵塞嚴(yán)重，對(duì)堵塞物進(jìn)行化驗(yàn)，其鋅高達(dá)50.2%。從以上實(shí)例充分說明了鋅對(duì)高爐生產(chǎn)的危害。

四、抑制高爐鋅負(fù)荷措施

經(jīng)過對(duì)濟(jì)鋼2#1750高爐鋅平衡及分布的計(jì)算、結(jié)合鋅的循環(huán)富集機(jī)理，制定了比較有效的抑制鋅害的措施：

1．濟(jì)鋼高爐排除的含鐵塵泥作為燒結(jié)礦配料，經(jīng)過燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)，然后高爐進(jìn)行消化，形成了外部循環(huán)，造成高爐鋅負(fù)荷越來越高。從3月份開始，燒結(jié)礦原料不再使用煉鐵塵泥。切斷了鋅外部循環(huán)路徑，取得了較好效果。

2．優(yōu)化塊礦，從3月份開始，逐步減少了含鋅較高的伊朗礦的使用，采用質(zhì)量相對(duì)較好的澳洲礦。

3．逐步提高了燒結(jié)礦中MgO/Al2O3比值。由于鋅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于鐵，在燒結(jié)過程中硅和鐵以氧化物離子團(tuán)的形式和鋅結(jié)合，造成脫鋅困難，而鎂正好相反。由于燒結(jié)礦中增加了含鎂輔料的使用比例，使鎂置換了鋅，有利于鋅的排除。

通過上述措施，在4月份對(duì)濟(jì)鋼原燃料進(jìn)行了化驗(yàn)，燒結(jié)礦中鋅降到了0.062%的較低水平，高爐鋅負(fù)荷也降到了830g/t，效果較明顯。

4．由于鋅在中套下方富集造成中套上翹，造成高爐初始?xì)饬鞣植疾黄胶猓郀t順行程度差，針對(duì)此問題除更換上翹角度較大中套外，采用較以前斜度較大的風(fēng)口進(jìn)行校正。風(fēng)口斜度從原來向下斜3°逐步過渡為向下斜5°和斜7°。從高爐運(yùn)行情況來看，高爐順行程度明顯加強(qiáng)。

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作者簡(jiǎn)介：袁宇皓（1980-），男，山東省濟(jì)南鋼鐵股份有限公司煉鐵廠助理工程師，研究方向：煉鐵工藝技術(shù)管理。

（責(zé)任編輯：葉小堅(jiān)）