含铅、锌、铜、砷铁矿的高炉冶炼

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1、用高炉冶炼含有铅、锌、铜、砷等元素的共生铁矿石的工艺过程。铅、锌、铜、砷等元素对高炉炼铁都是有害元素，中国南方地区的铁矿石大都含有这些元素中的一种或几种，广东大宝山矿是典型代表。铅、锌在高炉内被还原，虽然基本上不溶于铁水中，但它们在高炉内的行为危害高炉炉衬，降低高炉一代寿命，锌还给高炉造成结瘤危害。铜和砷在高炉内是10017<的还原并溶入铁水，它们影响铁水质量并殃及钢的质量，因此生产中只能通过配矿来降低铜和砷进入生铁的数量。含铅铁矿的高炉冶炼在铁矿中铅主要以方铅矿(PbS)和铅黄(PhO)的形态存

2、在，在烧结矿中主要为硅酸铅(PbO•SiO2及2PbO•SiO2)。铅在高炉中的走向铅的各种化合物在高炉内易分解还原，其基本反应式为PbO+CO=Pb+CO2，PbS+Fe=Pb+FeS(或借助CaO的置换作用PbS变为PbO再被CO还原)和2PbO•SiO2+CO+FeO+2CO=2Pb+2CO2+CaO•FeO•SiO2。在炉身中部900～1000℃温度区还原完毕，熔滴至高炉下部高温区时一部分铅液穿过渣铁层沉积于炉缸底部，一部分气化，气态铅绝大部分随煤气流上升，少量从渣铁口排出。沉积于炉缸底部

3、的铅液渗入炉底砌体砖缝、气孔甚至基墩以下。炉缸内有铅液积存时，则在出铁过程中随渣铁排出挥发气化，有时铁口泥芯周边可见铅液渗出滴集铁口前。而随气流上升的气态铅遇H2O和CO2转化为氧化铅。氧化铅和金属铅部分粘附于炉尘上随煤气逸出，部分粘附于料块上随之下降形成循环富集，部分渗入炉衬、冷却壁填缝、风渣口各缝隙，有时冷凝的铅液会从炉壳开口、缝隙或裂纹处流出。有的凝结于炉衬内表面。铅对高炉的危害 渗入炉底砌体的铅液随温度升高体积膨胀产生巨大破坏力，会导致砖层浮动甚至整个炉底砌体毁坏以及炉壳开裂穿漏等事故。当

4、炉缸铅液积存过多时则引起炉前工作失常，如铁口、主沟难以维护，堵死撇渣器酿成跑铁事故等，而随渣铁排出的铅污染炉前环境导致人体铅中毒。渗入炉衬的铅对炉衬起破坏作用，有锌和碱金属共存时尤甚，是形成炉壳爆裂的因素之一。氧化铅与其他组分组成的低熔点化合物或共晶体粘附于炉料上，降低其软熔温度影响料柱透气性，粘结在炉墙上促使形成炉瘤影响高炉正常生产。煤气中的铅尘使煤气洗涤水含铅超标，污染环境。铅害的防止首先应按高炉对入炉铁矿含铅要求配矿。在一般烧结生产实践中铅被部分脱除，随配碳和碱度的提高而增减。对含铅铁矿脱铅

5、的试验研究如氯化焙烧和氯化烧结以及回转窑直接还原等虽有较好效果，但因经济环保等问题尚未能实际应用。其次采用炉底排铅技术。中国于1975年在湖南玛瑙山锰矿5m3试验高炉试验成功后广泛应用于中小高炉。1991年8月水城钢铁公司1200m。高压高炉开始采用排铅措施，操作顺利。排铅炉底排铅层采用高铝砖砌筑，排铅沟槽设在炉温600℃水平处，排铅炉底结构示意于图。采用炉底排铅技术的高炉炉底侵蚀缓慢、寿命延长、基本解决了炉前铅污染，多数高炉炉前空气铅浓度达标。一般排铅量占入炉铅量的60％～70％，在炉况顺行炉顶

6、温度较低情况下回收率可进一步提高，当炉顶温度超过400℃或炉缸堆积时排铅量显著降低。含锌铁矿的高炉冶炼锌在铁矿中主要为红锌矿(ZnO)和闪锌矿(ZnS)，在烧结矿中主要为铁酸锌(ZnO)•Fe2O3或(Zn、Fe)O•Fe2O3)。 锌在高炉内的走向与循环锌的各种化合物皆难以还原，还原反应在>900℃时才能明显进行：先是硫化锌氧化为氧化锌，铁酸锌分解出氧化锌，然后被CO、C、Fe等还原。其基本反应式为ZnO+CO=Zn+CO2，ZnO+C=Zn+CO。锌的沸点低(906.97℃)还原后即气化挥发随

7、煤气流上升。其中大部分被氧化成氧化锌微粒作为锌尘被煤气带走，进入炉尘及煤气洗涤水。一部分冷凝粘结在上升管、炉喉及炉身上部砖衬以及大钟内表面，氧化形成锌瘤，它的氧化锌含量在60％以上。还有一部分凝结和沉积在料块表面和炉料孔隙中随之下降形成锌的循环。有部分锌随渣、铁排出炉外，在锌瘤和含锌渣皮滑落入炉缸时，排出量会增加。某厂高炉的锌平衡为炉尘中21.8％，煤气洗涤污泥中45.1％，生铁带走15.2％，炉渣带走5.4％，炉衬和渣皮中12.4％。锌的危害炉喉锌瘤破坏炉料和气流分布，滑落时会引起风口灌渣和烧毁

8、，使炉况失常。上升管锌瘤和下降管锌尘沉积堵塞煤气通道，使炉顶压力异常，严重时大钟难以打开并使煤气管道结构受损。大钟内表面锌瘤过重时会引起大钟自动开启事故。渗入炉衬砌缝和孔隙中的锌沉积、氧化和体积膨胀，使炉衬受到破坏甚至炉壳开裂。锌在炉内的循环富集使炉内炉料含锌高于入炉料多倍，导致料柱透气性变坏，炉况周期不顺和焦比升高。锌害预防与处理首先要减少入炉锌量，一般认为入炉炉料含锌量应<0.05％～0.01％。氯化烧结脱锌率可达80％，但氯气处理和设备腐蚀等问题难以解决。一般烧结过程可部分脱