酒鋼高爐有害元素調(diào)查及措施分析

1、 第31卷第5期2009年10月甘 肅 冶 金GANS U M ETALLURGYV o. l 31 N o . 5O c t . , 2009文章編號(hào):1672 4461(2009 05 0032 03酒鋼高爐有害元素調(diào)查及措施分析周方, 趙貴清嘉峪關(guān)735100(酒泉鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)質(zhì)量部, 甘肅摘要:由于受資源條件的限制, 酒鋼高爐入爐原燃料中K 、N a 、Zn 、P b 等有害元素含量較高, 給高爐生產(chǎn)帶來(lái)極大的危害。本文重點(diǎn)介紹了近年來(lái)對(duì)1號(hào)高爐有害元素的調(diào)查及采取的抑制措施, 為進(jìn)一步優(yōu)化高爐操作提供有益借鑒。關(guān)鍵詞:高爐; 有害元素; 除塵灰; 措施中圖分類號(hào):TF526文獻(xiàn)標(biāo)

2、識(shí)碼:AI nvestigation of Har m f ul E le m ents i n Charge and AnalysisofM eas ures on No. 1BF at JISCOZ HOU fang , Z HAO Gui q i n g(The T echnologicalQua lit y Depart m ent of JI SCO, Jiayuguan 735100, C h i naAbstrac t :A s li m it of resource cond i tion , there are h i gh har m ful e l ements cont

3、en t i n charge e . g . K 、N a 、Zn and Pb , and w ith bad i n fluence on BF . By i nvesti gati on of har m f u l ele m ents and ana l ys i s o f measures on N o . 1BF in recent years , prov ided so m e beneficial suggestions for opti m i zing s m e lti ng technique .K ey W ords :b last furnace ; har

4、 m f u l ele m ent ; dust remov i ng powder ; m easures1引言333風(fēng)口部位滴出鋅含量高達(dá)60%白色金屬液體。3號(hào)高爐同期也出現(xiàn)類似現(xiàn)象。為分析清楚原因, 當(dāng)年9月份對(duì)1號(hào)高爐Zn 、Pb 收支情況進(jìn)行調(diào)查, 結(jié)果表明:燒結(jié)礦帶入高爐的Zn 、Pb 分別占全部收入的73. 5%和60. 9%, 是高爐內(nèi)Zn 、Pb 元素的主要來(lái)源;! 瓦斯泥和重力除塵灰合計(jì)帶出的Zn 、Pb 分別占全部支出的94. 77%和99. 46%, 是高爐內(nèi)Zn 、Pb 排出的主要渠道; 堿金屬主要通過(guò)爐渣排出。另外, 瓦斯泥和重力除塵灰以4. 5%的比例配入燒結(jié)

5、礦, 為燒結(jié)礦分別帶來(lái)84. 0%的鋅和88. 6%的鉛, 這是鋅、鉛流入高爐參與閉路循環(huán)的主要方式。 進(jìn)入高爐的ZnO 負(fù)荷1. 93kg /, t Pb 負(fù)荷0. 136kg /,t 排出量不穩(wěn)定, 高爐內(nèi)鉛鋅的收支存在階段性不平衡。根據(jù)上述調(diào)查結(jié)果, 于2007年一季度, 將富含#酒鋼本部現(xiàn)有6座高爐(分別為1800m 1、1000m 1、450m 4, 由于受資源條件的限制, 入爐原燃料中K 、Na 、Zn 、Pb 等有害元素含量都比較高。這些有害元素入爐后, 一方面破壞原燃料的冶金性能, 并在爐內(nèi)形成循環(huán), 影響爐況的穩(wěn)定和指標(biāo)的優(yōu)化; 另一方面對(duì)磚襯和冷卻設(shè)施造成侵蝕, 給高爐長(zhǎng)壽

6、帶來(lái)極大的危害。目前, 這6座高爐服役年限為310年不等, 其中1號(hào)、2號(hào)高爐都進(jìn)行了中修, 且在爐腹和爐缸部位也多次進(jìn)行壓力造襯, 但爐皮開(kāi)裂和爐缸水溫差超標(biāo)時(shí)有出現(xiàn), 鈦鐵礦護(hù)爐料的加入量也逐年提高, 2007年入爐T i O 2負(fù)荷為813kg /,t 個(gè)別高爐達(dá)到16kg /t 。因此, 調(diào)查有害元素的來(lái)源及排出狀況, 分析采取的抑制措施, 對(duì)優(yōu)化高爐用料和進(jìn)一步采取措施具有重要意義。2有害元素來(lái)源調(diào)查2006年8月18日, 1號(hào)高爐在休風(fēng)期間, 從13有鉛鋅等有害元素的瓦斯泥進(jìn)行開(kāi)路外運(yùn)(留待脫鋅等工藝處理, 切斷它們?cè)谙到y(tǒng)內(nèi)的循環(huán), 減少有 第5期 周 方, 等:酒鋼高爐有害元素調(diào)

7、查及措施分析 害元素的富集。2007年11月再次對(duì)1號(hào)高爐有害元素的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查(詳見(jiàn)表1所示 。與2006年調(diào)查情況相比較, ZnO 負(fù)荷降低60. 6%, Pb 負(fù)荷降表1單耗項(xiàng)目kg /t燒結(jié)礦哈球豎球康達(dá)塊礦鈦鐵礦冶金焦噴吹煤粉收入1014. 7326. 6397. 761. 28. 8423. 1142. 6K 2O +Na 2OK 2O %0. 2720. 1010. 1611. 060. 020. 3530. 9N a 2O %0. 0900. 2240. 1370. 0780. 0650. 3160. 92K 2O +Na 2O 噸鐵帶入量%0. 3620. 3260. 298

8、1. 1380. 0850. 6691. 820kg 3. 6731. 0581. 1850. 0970. 0072. 8312. 59612. 0總量比例%30. 58. 89. 85. 80. 123. 621. 5100. 0ZnO 0. 0580. 0170. 0220. 0080. 0340. 0040. 00333低41. 2%, 分別達(dá)到0. 76kg /t 和0. 080kg /,t 堿負(fù)荷也降低7. 7%(凈降低1kg /t,有害元素降低效果明顯。1號(hào)高爐有害元素來(lái)源情況ZnO 噸鐵帶入量kg 0. 5890. 0560. 0870. 0060. 0030. 0170. 00

9、50. 76總量比例%77. 37. 311. 50. 60. 42. 20. 6100. 0Pb 0. 00580. 00060. 00370. 00090. 00170. 00010. 0021Pb噸鐵帶入量kg 0. 0590. 0020. 0150. 0010. 0000. 0000. 0030. 080總量比例%73. 92. 518. 50. 70. 20. 53. 8100. 033. 1抑制措施分析優(yōu)化原料加工流程, 減少有害元素進(jìn)入高爐的良性軌道上來(lái)。在這過(guò)程中也總結(jié)出一些行之有效的技術(shù)要點(diǎn):維持適宜的造渣制度。一般情況下, 當(dāng)爐渣黏度降低, 流動(dòng)性改善時(shí), 如采取適當(dāng)降低爐

10、渣堿度、配加適量螢石及增加渣中M gO 含量等措施, 均有利于渣鐵排放干凈, 提高堿金屬和重金屬的排出能力?？紤]到入爐硫負(fù)荷持續(xù)偏高的實(shí)際狀況(6. 57. 5kg /tfe,在保證鐵水質(zhì)量基本滿足煉鋼要求的情況下, 盡可能降低爐渣堿度, 以達(dá)到持續(xù)有效排堿的目的。2007年1號(hào)高爐鐵水S i為0. 425%, 爐渣二元堿度為1. 09倍, 鐵水S 平均為0. 050%, 在入爐堿負(fù)荷高達(dá)12kg /t條件下, 全年沒(méi)有出現(xiàn)一次堿害, Pb 、Zn 等有害元素也沒(méi)有出現(xiàn)集中排放現(xiàn)象。當(dāng)然, 有時(shí)也需要定期排堿, 即高爐每強(qiáng)化生產(chǎn)一段時(shí)間后, 如果凝固的渣面出現(xiàn)白色斑點(diǎn)、液態(tài)的渣面冒出淡藍(lán)色(或

11、黃色 火苗、或者風(fēng)口小套間滴出銀白色液體等征兆時(shí), 表明爐內(nèi)有害元素的收支已經(jīng)不平衡而出現(xiàn)富集, 這時(shí)應(yīng)立即將爐渣堿度降低到1. 04以下, 同時(shí), 適當(dāng)提高爐溫控制水平, 增加有害元素的排出量。如果出現(xiàn)懸料或風(fēng)壓持續(xù)偏高且呈鋸齒狀波動(dòng), 再加上前述的征兆, 這時(shí)如果發(fā)生憋風(fēng)或渣鐵排放不凈, 則由有害元素引起的爐況失常將難以避免。若處理不及時(shí), 將出現(xiàn)爐涼、連續(xù)懸料、渣鐵排放不出來(lái)等嚴(yán)重后果。處理措施有四點(diǎn):一是爐渣堿度降低到1. 0以下; 二是爐溫迅速提高到1. 0%以上; 三是強(qiáng)化外圍組織, 及時(shí)出盡渣鐵, 杜絕憋風(fēng); 四是配加適量的螢石, 迅速改善渣鐵流動(dòng)性。 ! 保持合理的熱制度。傳統(tǒng)

12、的經(jīng)驗(yàn)是1由于鉀、鈉、鉛、鋅等微量元素均有低熔點(diǎn)易揮發(fā)特征, 容易在高爐原料系統(tǒng)內(nèi)形成閉路循環(huán)而產(chǎn)生富集。沸點(diǎn)為907#的鋅蒸汽, 隨煤氣上升, 到達(dá)溫度較低的區(qū)域時(shí)冷凝(580# 而再氧化。在氧化形成的氧化鋅細(xì)粒附著于上升煤氣的粉塵時(shí)就被帶出爐外, 附著于下降的爐料時(shí)就再次進(jìn)入高溫區(qū), 周而復(fù)始, 這就形成了鋅在高爐內(nèi)的富集現(xiàn)象。在爐內(nèi)循環(huán)的鋅蒸汽有條件滲入爐墻與磚襯結(jié)合使磚的體積膨脹而脆化。鉛在高爐內(nèi)幾乎全部被還原出來(lái)。還原后部分鉛在1550#沸騰揮發(fā), 隨爐內(nèi)煤氣流上升而被氧化生產(chǎn)PbO, 隨后再被CO 還原, 在爐內(nèi)循環(huán)往復(fù); 有部分鉛由于比重大于鐵, 而熔點(diǎn)又低(327#, 很快傳入

13、爐底磚縫中, 破壞爐底磚襯。堿金屬也有類似的循環(huán)存在。通過(guò)停用富含有鉛鋅等有害元素的瓦斯泥, 切斷了它們?cè)谙到y(tǒng)內(nèi)的循環(huán), 避免了鉛鋅及堿金屬等有害元素的富集, 有害元素降低效果較為明顯。下一步待瓦斯泥脫鋅工藝成熟后, 對(duì)重力除塵灰也進(jìn)行脫鋅等工藝處理, 從而在源頭上減少有害元素進(jìn)入高爐。另外, 原燃料中有害元素含量也不盡相同, 需要通過(guò)優(yōu)化配料來(lái)穩(wěn)定。3. 2優(yōu)化冶煉工藝參數(shù), 為有害元素排出創(chuàng)造有利條件由于受資源條件的限制, 酒鋼高爐堿負(fù)荷長(zhǎng)期居高不下, 因此煉鐵工作者也長(zhǎng)期受堿害困擾。經(jīng)過(guò)幾十年的探索和努力, 高爐生產(chǎn)也從長(zhǎng)期失常中走了出來(lái), 逐漸由維持低水平順行過(guò)渡到高產(chǎn)、低耗:堿度不變

14、, 生鐵含硅量降低, 排堿能力提高。酒鋼在抑制堿害的實(shí)踐中, 得出的結(jié)論:適當(dāng)降低堿度, 提高鐵 34 甘 肅 冶 金 第31卷! 保證出鐵秩序。由于酒鋼高爐入爐鐵品位低, 渣鐵比偏高(2007年1號(hào)高爐渣比為470kg /tFe,鐵前憋風(fēng)嚴(yán)重。因此, 嚴(yán)格將出鐵間隔時(shí)間控制在30m in 是必要的。水硅含量, 能夠有效提高排堿能力; 如果保持堿度不變, 降低生鐵含硅量, 容易出現(xiàn)爐涼, 不利于抑制堿害。因?yàn)檩^低的鐵水溫度有利于K 、Na 、Zn 等有害元素的排放, 但K 、N a 、Zn 這些元素的氧化物比Fe O 難還原, 只能在高溫區(qū)進(jìn)行直接還原, 需吸收大量熱量。當(dāng)這些元素在爐內(nèi)富集量

15、達(dá)到一定程度時(shí), 由于其還原吸熱, 將導(dǎo)致?tīng)t缸熱量不足, 引起整個(gè)高爐熱制度失常。另外, 使用高風(fēng)溫大富氧等技術(shù), 將使?fàn)t內(nèi)熱制度更趨合理, 實(shí)踐證明, 充足均勻的爐缸熱量, 是活躍爐缸工作、進(jìn)一步抑制有害元素危害的有益保障。 取消渣口工作, 適當(dāng)增加出鐵次數(shù)。從理論上講, 有渣口高爐相對(duì)于無(wú)渣口高爐更有利于有害元素的排出, 因?yàn)橛性诤丸F口兩個(gè)排渣渠道, 有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)不間斷排渣。但是實(shí)踐效果與期望相去甚遠(yuǎn)。渣口高爐有兩大弊端:一是渣口易損壞, 個(gè)別還出現(xiàn)低壓堵口, 致使高爐休減風(fēng)率偏高, 難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的高壓作業(yè); 二是隨著高爐強(qiáng)化水平逐漸提高, 上渣率偏低, 渣口工作已不能有效消除憋風(fēng)現(xiàn)象,

16、限制了高爐的進(jìn)一步強(qiáng)化。因此, 通過(guò)大修改造, 酒鋼大3高爐(爐容在1000m 以上 實(shí)現(xiàn)雙鐵口工作, 小高爐單鐵口工作, 鐵次由之前的9次逐漸增加到1518次/天, 取消渣口工作, 鐵次間隔時(shí)間不超過(guò)30m in , 有效杜絕了憋風(fēng)現(xiàn)象。堅(jiān)持大風(fēng)量高風(fēng)壓等強(qiáng)化措施, 煤氣流速增加, 縮短有害元素在高爐內(nèi)的停留時(shí)間, 有利于有害元素隨煤氣排出。3. 3加強(qiáng)管理, 杜絕外圍影響提高設(shè)備管理, 降低休減風(fēng)率。2007年高爐全年休風(fēng)率為1. 926%, 慢風(fēng)率僅為0. 425%, 杜絕非計(jì)劃休減風(fēng), 保證高爐連續(xù)高壓作業(yè)。(上接第29頁(yè) 參考文獻(xiàn):1 溫懷宇. 淀粉接枝丙烯酸高吸水性樹(shù)脂的研究J.糧

17、食與飼料工業(yè), 2005(6:25 27.2 許曉秋, 劉延棟. 高吸水樹(shù)脂的工藝與配方M .北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2004.3 柳明珠, 詹發(fā)祿, 江洪申. 超強(qiáng)吸水劑結(jié)構(gòu)與性能研究J.蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版, 2003, 39(3:46 49.4 惠建斌, 趙博欣, 劉惠洲. 中和反應(yīng)、聚丙烯酸(鹽 與質(zhì)子敏感型智能水凝膠J.化學(xué)通報(bào), 1999(7:5024結(jié)語(yǔ)酒鋼1號(hào)高爐燒結(jié)礦帶入高爐的Zn 、Pb 及堿金屬分別占全部收入的73. 5%、60. 9%和30. 5%, 是高爐內(nèi)有害元素的主要來(lái)源。! 瓦斯泥和重力除塵灰是高爐內(nèi)Zn 、Pb 排出的主要渠道; 堿金屬主要通過(guò)爐渣排出。對(duì)

18、富含有鉛鋅等有害元素的瓦斯泥和重力除塵灰進(jìn)行脫鋅等工藝處理, 從而在源頭上減少有害元素進(jìn)入高爐。僅停用瓦斯泥就使入爐ZnO 負(fù)荷降低60. 6%, Pb 負(fù)荷降低41. 2%, 堿負(fù)荷也降低7. 7%, 有害元素降低效果明顯。優(yōu)化冶煉工藝制度, 如采取適宜的造渣制度、合理的熱制度、增加出鐵次數(shù)和堅(jiān)持大風(fēng)量高風(fēng)壓操作等措施, 能夠有效抑制有害元素對(duì)高爐冶煉的危害。%加強(qiáng)管理, 杜絕外圍對(duì)高爐生產(chǎn)的影響。參考文獻(xiàn):1 周傳典, 等. 高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)M .北京:冶金工業(yè)出版社, 2002:348.2 麻學(xué)珍, 等. 有害元素對(duì)高爐爐況的影響J.河北冶金, 2003(4:21.收稿日期:2009 07 15作者簡(jiǎn)介:周業(yè)分析專業(yè)。方(1