【技術文摘】高鋅負荷冶煉操作實踐

來源：市場資訊

（來源：中國煉鐵網）

宋杰

（萍安鋼鐵公司）

摘 要 高爐鋅負荷行業標準0.15kg/t,萍鋼鋅負荷高達3.0kg/t以上。由于有害元素鋅的循環富集給萍鋼高爐生產帶來許多危害，本文通過操作實踐，提出了高鋅負荷原料高爐操作應對操作措施，控制有害元素鋅的對策及建議。

關鍵詞 高爐 鋅負荷 循環富集 應對措施 操作實踐

與含鐵原料共存的微量元素鋅，在高爐中循環富集可以造成高爐懸料、結瘤、爐況不 順 、消耗升高。近年來 ，萍鋼煉鐵生產為降低生鐵成本，通過在燒結原料配加高爐瓦斯灰、煉鋼污泥等含鐵雜料，降低原料和生產成本，取得了一定效果。但是鋅元素在鐵前系統的中循環富集，造成高爐入爐料中鋅元素含量升高，影響高爐生產，有必要通過調整操作及生產管理控制高爐中的Z n，使高爐實現安全穩定生產。

1 鋅在高爐中的行為

鋅是一種銀白色重金屬元素，2 0℃時的比重為7.133 g／c m3。Z n的熔點為419℃，沸點為9 07℃，自然界中常以紅鋅礦( Z n O ) 和 閃鋅礦 ( Z n S )形態存在，有時也呈碳酸鹽或硅酸鹽形式，在燒結礦和球團礦中主要以鐵酸鋅形式存在。高爐生產中鋅存在于兩個循環：第一個循環是高爐內部的小循環；第二個循環是燒結、高爐生產環節間的大循環。

1.1 高爐內的富集。含鋅礦物進入高爐后生成固態 ZnO，隨爐料下降過程中被 C 、CO和F e還原，化學反應式分別為 ：

ZnO+ C=Zn ( g ) + CO ( g ) - Q ；

Z n O + C O( g ) = Z n ( g ) + C O 2 ( g ) - Q ；

Z n O + F e ( L ) = Z n ( g ) + F e O ( L ) 。

在高爐下部1000℃以上的高溫區 ，Z n O還原出來的Z n 全部被汽化為鋅蒸汽分散于煤氣中并隨之上升，鋅蒸汽到達高爐上部低溫區時冷凝而再被氧化形成Z n O細 粒 ，一部分隨煤氣爐頂逸出爐外，一部分附著于下降的爐料時就再次進入高溫區重新被還原和汽化，周而復始，形成了鋅在高爐內的循環富集現象。

1.2 鋅在燒結、高爐系統間的循環。在爐內高溫區汽化形成的鋅蒸汽，隨煤氣上升溫度降低，冷析成微細顆粒或再被氧化成Z n O ，若粘附于上升的粉塵，由荒煤氣帶出爐外，進入煤氣清洗系統會沉積在管道或除塵灰中。富含鋅元素的高爐煤氣除塵灰被回收，用于燒結配料，含鋅的燒結作為煉鐵主原料重新進入高爐，形成了鋅在燒結、高爐系統間的循環。

2 鋅的主要危害及證據

2.1 鋅的危害

2018年10月，鋅負荷從2.0kg/t上升到3.0kg/t左右，各種危害突出顯現，具體如下：

2.1.1 對產量、消耗的影響

當鋅的富集加劇，高爐內粘結也嚴重，爐況順行及煤氣利用變差，鋅負荷每上升0.1kg/t，燃料比約上升1.68kg/t。為維持生產，消除結厚，每月左右炸瘤一次，造成無計劃休風，對產量影響較大。

2.1.2 影響原燃料的冶金性能。

滲入鐵礦石和焦炭孔隙中的鋅蒸汽沉積氧化成Z n O后，一方面由于體積的膨脹會增加鐵礦石和焦炭的熱應力，破壞鐵礦石和焦炭的熱態強度，并導致燒結礦和球團礦的低溫還原粉化指數變差，焦炭的反應性增加，反應后強度降低；另一方面鋅蒸汽也會堵塞鐵礦石和焦炭的孔隙，惡化高爐料柱的透氣性 ，給高爐冶煉帶來不利影響。休風時觀察風口扒出的焦炭，粉碎比較嚴重。

2.1.3 對高爐操作的影響

（1）爐喉及爐身上部磚襯上的鋅瘤破壞爐料的下降和煤氣流的上升，破壞爐料和煤氣的正常分布，導致爐況失常。

（2）鋅瘤滑落時又引起風口灌渣及損壞，鋅負荷明顯上升后，風口損壞大幅增加。

（3）上升管和下降管的鋅瘤會堵塞煤氣通道，導致爐頂壓力異常。

2.1.4 對高爐熱分布的影響

ZnO+ C=Zn + CO -Q （1）

Zn+CO2= ZnO+ CO+Q （2）

在高溫區通過式（1）吸收熱量，在低溫區通過式（2）放出熱量，熱量就從高溫區轉移到了低溫區，導致渣鐵溫度降低，渣的黏度升高，從而不利于高爐順行和脫硫。因渣鐵溫度易降低，爐缸工作易失常，不能有效開展低硅冶煉。

2.1.5 K 、N a 、Z n 、P b等有害元素的疊加效應

高爐磚襯面對的不僅僅是單純的某一種有害元素，而是K、Na、Zn、Pb等有害元素的綜合作用，并且掃描電鏡檢測結果顯示，這些有害元素對磚襯的侵蝕存在疊加效應。所造成的破壞遠遠超過任何一種單一元素，這是高爐磚襯侵蝕機理的特點之一。

2.2 鋅危害的證據

從上表1明顯可以看出，各類粘結物鋅含量明顯高于其它有害元素。

3 高爐中鋅的平衡

高爐中鋅的分配主要通過對高爐鋅平衡的研究來實現，但僅僅研究高爐本體鋅元素的平衡還不能全面的說明問題。近期來萍安鋼公司研究了高爐的鋅平衡，從研究的結果來看，進入高爐中的大都主要由燒結礦帶入，排出高爐的鋅大都由二次除塵灰帶出（布袋灰或瓦斯灰）。

3.1 高爐中鋅的來源

3.2 燒結礦中鋅的來源

3.3 高爐中鋅的支出

4 高鋅負荷冶煉操作實踐

4.1 湘東煉鐵廠近期指標情況

4.2 高鋅負荷冶煉實踐

湘東煉鐵廠有一座450m3高爐，兩座420m3高爐，在2018年10月份以前，鋅負荷在1.5kg/t左右，燃料比在549kg/t左右，高爐利用系數在3.8左右，高爐基本上每3月炸瘤一次，和儲鐵式大溝檢修同步進行。進入2018年10月份，為進一步降低生鐵成本及環境保護需要，消化當期產生高爐瓦斯灰及煉鋼污泥，球團礦大量配加大頂粉，鋅負荷上升到3.0kg/t以上。鋅負荷上升初期，燃料比明顯上升，高爐結瘤速度明顯加快，爐型不合理，煤氣利用明顯下降，高爐每月炸瘤一次。通過一段時間高鋅負荷冶煉實踐，總結經驗，高爐結瘤速度得到控制，恢復到3個月炸瘤一次，煤氣利用提升，高爐利用系數取得突破。延緩高爐結瘤主要措施如下：

4.2.1 做好精料工作。 提高燒結礦強度，減少成分波動。 減少粉末入爐，以改善料柱透氣性。球團礦、塊礦嚴禁布在邊緣，防止熱爆裂粉化，粘結爐墻。雨水天氣，調整混塊比例，確保篩分。

4.2.2 保持高爐順行、穩定、避免爐內溫度劇烈波動，對防止高爐結瘤是非常重要的。為此各高爐都應根據本高爐原料、設備等具體情況，尋找適合于本爐特點的基本操作制度，才能既得到好的經濟技術指標，又能避免發生事故。

（1）送風制度和裝料制度應與原料條件相適應。不顧原料條件，片面追求產量、鼓大風的做法，會破壞高爐順行，經常出現管道，爐溫也不可能穩定。應注意具體條件下的正常壓差(透氣性指數)，避免不顧客觀條件追求高壓差。有條件的高爐應盡量提高爐頂壓力。在氣流不能看清的情況下，應適當控制冶強。

（2） 在高鋅負荷原料情況下，風口布局適當優化，富氧率較高的情況下，適當縮小風口面積。

（3）裝料制度也不能脫離原料條件。脫離原料條件，過分壓制邊緣氣流，會造成管道、懸料、崩料。而過分發展邊緣氣流，只能得到暫時的順行，不能長期穩定，而且會造成爐墻附近的爐料因溫度過高而過早熔化。在鋅負荷較高的情況下，選擇合理的裝料制度，發展好兩道氣流。

（4） 高爐調節要準確，幅度不要太大。風量、風溫、噴吹物都應堅持“微調、少調、早調”的方針，裝料制度的調節不能過于頻繁。選擇中硅、中硫、低堿度操作。

（5） 避免長時間慢風作業，必要時要縮小風口直徑，不得已時可堵風口，防止邊緣過分發展。

4.2.3 盡量避免無計劃休風，并注意長時間計劃休風前，凈焦要加夠，要出凈渣鐵，待凈焦下到爐缸再休風。復風時要根據休風期間的情況補充焦炭，保證爐溫，復風恢復過程不要拖得太長，復風后要主動清洗爐墻。

4.2.4 裝料時小機不要加在爐墻附近，焦丁可布在邊緣。

4.2.5 嚴格禁止長時間低料線作業。

4.2.6 及時消除設備故障，布料不靈及時檢修或更換。保持風口進風均勻，避免長期堵風口作業。

4.2.7 冷卻設備的冷卻強度，應根據高爐各部位、各時期的熱負荷而定。冷卻強度小，不利于爐體維護，過大，則容易結瘤，且易造成能源浪費。長期休風或慢風作業時，要及時減少各部位冷卻水量。漏水的冷卻器應及時處理。高爐近期調水效果比較明顯。

4.2.9 加強出鐵管理，提高鐵口合格率、正點率、均勻率、嚴格控制出鐵間隔時間，見風堵口，嚴禁因鐵未出好，導致憋壓。

4.2.10 每隔10天左右，采取強烈發展邊緣的操作制度，防止爐型惡化加劇。如0:23*4 21*4 C:30*3 28*2 26*2 24*2 20*2，使用8個小時后恢復正常裝料制度。

5 結語

( 1 ) 高爐冶煉中鋅是一種有害元素，它對高爐冶煉具有一定的危害，應引起煉鐵工作者的關注。

( 2 ) 降低原料中鋅含量是降低鋅入爐的最直接最有效的途徑。對于鋅負荷較重的的企業， 有必要進行鋅的提取，既達到了降低入爐含鋅量的目的，又可以達到資源的綜合利用。如湖南建鑫冶金科技有限公司建議高爐主溝高溫熔融還原處理含鋅瓦斯灰、污泥等固廢新技術。

( 3 ) 利用現有的科技手段，加大開發高爐除塵灰的綜合利用途徑，減少鋅在爐內的循環富集，降低鋅的危害，并提高經濟效益，減少環境污染。

6參考文獻

1、周文勝 高爐鋅危害及控制

2、張建良 鋼鐵廠含鋅粉塵的處理工藝與技術

3、廖輝明 高溫熔融還原處理含鋅瓦斯灰、污泥等固廢新技術