高炉有害元素研究

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1、冶金之家网站高炉有害元素研究张雪松1，张勇1，秦岳义1，徐萌1，王晓鹏2，刘勇军2(1．首钢技术研究院，北京，1000413；2．首钢京唐钢铁公司，河北曹妃甸，063000)摘要：通过对首钢两座高炉的入炉料和出炉料取样、化验、检测，计算有害元素收支平衡，确定了这两座高炉目前碱负荷、锌负荷水平以及高炉排碱、排锌能力，查明了入炉有害元素的主要来源。进而为高炉的配矿、配煤提出了控制有害元素的有效措施。关键词：高炉；碱负荷；锌负荷1前言碱金属在高炉内的循环富集对高炉生产的危害极大，能降低矿石的软化温度、引起球团矿的异常膨胀使其

2、严重粉化，加强焦炭的气化反应能力，使焦炭反应后强度急剧降低而发生粉化，造成料柱透气性变差，碱金属粘附于炉墙上，既能使炉墙严重结瘤，又能直接破坏砖墙耐火材料，危及高炉冶炼的正常进行。炉内富集的锌蒸汽可渗入炉墙与炉衬结合，形成低熔点化合物而软化炉衬，使炉衬的侵蚀速度加快。当锌的富集加剧，高炉内粘结会变得严重，最严重时结厚可至炉身中上部悬料频繁，对产量影响较大。锌蒸汽渗入铁矿石和焦炭的孔隙中沉积后，由于体积的膨胀会增加铁矿石和焦炭的热应力，破坏铁矿石和焦炭的热态强度，并使烧结矿和球团矿的低温还原粉化指数有所提高，焦炭的反应后

3、强度有所降低。同时也会堵塞铁矿石和焦炭的孔隙，恶化高炉料柱的透气性，给高炉冶炼带来不利的影响[1]-[4]。因此，高炉对有害元素控制研究显得十分必要。2高炉有害元素收支平衡计算及分析2．1取样2010年11月25日、12月20日；2011年1月20日、2月15日、3月15日分别对两座高炉的烧结矿、球团、焦炭、喷吹煤等高炉入炉料以及炉渣、旋风除尘灰、干法灰等高炉出炉料进行取样，对其中的K2O、Na2O、ZnO有害元素进行检测。2．2收支平衡计算根据取样检测结果及高炉技术经济指标日报数据进行高炉的有害元素收支平衡计算，计算

4、得到的有害元素入炉量见表1所示，支出量见表2所示。冶金之家网站表1可以看出：1号高炉碱负荷水平基本维持在4．0以上，2号高炉平均3．5左右，由于炉料中使用秘鲁矿(碱金属含量高)比例较高，因此碱负荷相对较高(设计碱负荷小于3．0)。1高炉碱负荷高于2高炉，主要由于1高炉2011年年初炉况处于治理阶段，期间加入碱金属含量较高的锰矿洗炉所致。两座高炉锌负荷除2月份外基本平均在0．2以下，较设计小于0．15稍高，2月份锌负荷明显升高是由于焦炭含锌量增加10倍(0．03％→0．3％)，带入量增加0．1～0．2kg／tHM所致。表

5、2可以看出：高炉炉渣排碱率尚可，但排K率总是低于排Na率，需要继续取样分析，观察这种规律是否仍存在下去，并寻找原因。高炉排锌能力基本上很低，一定要引起注意，国内其他高炉曾经发生过高炉锌腐蚀导致炉缸烧穿事故。2．3入炉有害元素含量较大的炉料根据高炉的有害元素收支平衡计算结果，找出了带入高炉有害元素含量较大的炉料，计算结果详见表3。冶金之家网站表3可以看出：带入高炉碱金属含量前三位平均为：烧结矿40％、焦炭22％、球团矿18％，带入高炉氧化锌含量前三位平均为：烧结矿50％、焦炭26％、球团矿18％。带入高炉碱金属和锌的炉料

6、首先都是烧结矿，其次是焦炭，再次是球团矿，三者带入高炉的碱金属和锌含量达到入炉量的80％以上。因此，有必要对配矿、配煤进行详细的有害元素分析，提出控制有害元素措施，指导现场生产。3配矿配煤建议3．1烧结矿矿粉有害元素分析对高炉烧结配矿所需矿粉等原料进行有害元素检测及计算带入有害元素比例，结果见表4。从表4可以看出：烧结所配矿中碱金属带入量除尘灰占85％以上，其次是杨地粉，二者加起来占90％以上。氧化锌带入量前三位：F60％、B矿粉17％、D矿粉9％，三者加起来占86％左右。建议：控制烧结矿入炉有害元素首先是减少使用F，

7、其次是可适当使用E矿粉替代D矿粉与B矿粉。3．2球团矿矿粉有害元素分析目前高炉球团配比是87—88％AA矿粉配加12—13％BB粉。各种球团矿粉含量见表5。冶金之家网站从表5可以看出：AA矿粉含有害元素相对较高，尤其Na2O含量高于其他矿粉一个数量级，是有害元素主要带入者，在球团矿冶炼过程中也会造成还原膨胀粉化。建议：控制球团矿入炉有害元素首先是减少使用AA矿粉，但由于资源影响可适当降低使用AA矿粉比例，增加BB矿粉比例，增加BB矿粉会造成含硅高(配加20％BB矿粉，球团硅含量在3．7％左右)，可加入DD球粉一定比例，

8、既保证低硅含量，又保证球团品位。3．3焦炭有害元素分析根据有害元素入炉量计算发现高炉2月焦炭含锌量猛增(焦炭含锌量增加10倍)，有必要对2月份焦炭所发生配煤变化进行详细研究，焦炭配煤比例变化见表6所示。从表6可以看出2月份炼焦配煤主要有表7所示配比发生变化。根据表7对炼焦配煤变化煤种进行有害元素检测，结果见表8。从表8可以看出：替