王筱留有害元素對(duì)高爐的危害含量和有效預(yù)防措施

1、1有害元素對(duì)高爐的危害有害元素對(duì)高爐的危害、含量和有效預(yù)防措施含量和有效預(yù)防措施 王筱留王筱留北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院鋼冶系北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院鋼冶系北京市海淀區(qū)學(xué)院路北京市海淀區(qū)學(xué)院路30號(hào)號(hào),100083Tel-mail:2提提 綱綱n有害元素在高爐中的影響有害元素在高爐中的影響n堿金屬在高爐中的分布?jí)A金屬在高爐中的分布-高爐解剖高爐解剖n有害元素的來源有害元素的來源-堿金屬平衡計(jì)算堿金屬平衡計(jì)算n排減措施排減措施31堿金屬對(duì)高爐的危害主要表現(xiàn)堿金屬對(duì)高爐的危害主要表現(xiàn)1）提前并加?。┨崆安⒓觿O2對(duì)焦炭的氣化反應(yīng)，縮小了間接還原區(qū)，擴(kuò)大了對(duì)焦炭

2、的氣化反應(yīng)，縮小了間接還原區(qū)，擴(kuò)大了直接還原區(qū)，進(jìn)而引起焦比升高；降低焦炭的粒度和強(qiáng)度，從而直接還原區(qū)，進(jìn)而引起焦比升高；降低焦炭的粒度和強(qiáng)度，從而降低料柱特別是軟熔帶氣窗的透氣性，引起風(fēng)口破損。降低料柱特別是軟熔帶氣窗的透氣性，引起風(fēng)口破損。2）使燒結(jié)礦中溫還原粉化率升高；導(dǎo)致球團(tuán)礦產(chǎn)生異常膨脹（甚至）使燒結(jié)礦中溫還原粉化率升高；導(dǎo)致球團(tuán)礦產(chǎn)生異常膨脹（甚至產(chǎn)生災(zāi)難性膨脹），使其強(qiáng)度降低，粉化率劇增，給高爐冶煉帶產(chǎn)生災(zāi)難性膨脹），使其強(qiáng)度降低，粉化率劇增，給高爐冶煉帶來不利的影響。來不利的影響。3）引起硅鋁質(zhì)耐火材料異常膨脹，熱面剝落和嚴(yán)重侵蝕，從而大大）引起硅鋁質(zhì)耐火材料異常膨脹，熱面剝落

3、和嚴(yán)重侵蝕，從而大大縮減了高爐內(nèi)襯壽命，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)漲裂爐缸爐底鋼殼。縮減了高爐內(nèi)襯壽命，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)漲裂爐缸爐底鋼殼。4）在堿金屬積累嚴(yán)重的高爐內(nèi)，由于礦石的軟熔溫度降低，焦炭破）在堿金屬積累嚴(yán)重的高爐內(nèi)，由于礦石的軟熔溫度降低，焦炭破損嚴(yán)重、氣流分布失?；蚶鋮s強(qiáng)度過大，從而引起高爐中、上部損嚴(yán)重、氣流分布失?；蚶鋮s強(qiáng)度過大，從而引起高爐中、上部結(jié)瘤。結(jié)瘤。5）使高爐料柱透氣性惡化，壓差梯度升高，引起高爐崩、懸料。）使高爐料柱透氣性惡化，壓差梯度升高，引起高爐崩、懸料。4高爐冶煉對(duì)焦炭質(zhì)量的要求高爐冶煉對(duì)焦炭質(zhì)量的要求 1）堿的吸附首先是從焦炭的氣孔開始，然后向焦炭內(nèi)部基質(zhì)慢慢擴(kuò)散，）堿的吸附首

4、先是從焦炭的氣孔開始，然后向焦炭內(nèi)部基質(zhì)慢慢擴(kuò)散，隨著焦炭在堿蒸氣里曝露時(shí)間的延長，焦炭吸附堿量也越加增多。隨著焦炭在堿蒸氣里曝露時(shí)間的延長，焦炭吸附堿量也越加增多。2）向焦炭基質(zhì)擴(kuò)散的堿金屬還會(huì)使石墨晶體內(nèi)部受到侵蝕。堿金屬侵蝕）向焦炭基質(zhì)擴(kuò)散的堿金屬還會(huì)使石墨晶體內(nèi)部受到侵蝕。堿金屬侵蝕到石墨內(nèi)部破壞了原有的層狀結(jié)構(gòu)而生成了一種層間化合物，將會(huì)產(chǎn)到石墨內(nèi)部破壞了原有的層狀結(jié)構(gòu)而生成了一種層間化合物，將會(huì)產(chǎn)生較大的體積膨脹。例如生成生較大的體積膨脹。例如生成KC：和：和KC6。時(shí)，兩種層間化合物會(huì)。時(shí)，兩種層間化合物會(huì)分別產(chǎn)生分別產(chǎn)生61， 12的體積膨脹，最終的后果使焦炭慢慢生成裂紋的體積

5、膨脹，最終的后果使焦炭慢慢生成裂紋而崩裂。而崩裂。3）在石墨晶格上形成使碳的邊界連接變?nèi)醯囊环N放電體，這是焦炭反應(yīng)）在石墨晶格上形成使碳的邊界連接變?nèi)醯囊环N放電體，這是焦炭反應(yīng)性增加的另一個(gè)原因。綜上所述，無論用哪一種方法增堿，焦炭增堿性增加的另一個(gè)原因。綜上所述，無論用哪一種方法增堿，焦炭增堿后的結(jié)果都大致一樣，即隨著含堿量的增加，焦炭的反應(yīng)性相應(yīng)升高后的結(jié)果都大致一樣，即隨著含堿量的增加，焦炭的反應(yīng)性相應(yīng)升高，焦炭的體積膨脹，強(qiáng)度明顯降低，易粉化。，焦炭的體積膨脹，強(qiáng)度明顯降低，易粉化。5高爐堿金屬對(duì)鐵礦石冶金性能的影響高爐堿金屬對(duì)鐵礦石冶金性能的影響1）堿金屬能明顯促進(jìn)燒結(jié)礦的還原，對(duì)降

6、低焦比有利。）堿金屬能明顯促進(jìn)燒結(jié)礦的還原，對(duì)降低焦比有利。2）少量堿金屬能夠提高燒結(jié)礦的軟熔溫度，使得高爐軟熔）少量堿金屬能夠提高燒結(jié)礦的軟熔溫度，使得高爐軟熔帶下移，有利于鐵礦石間接還原的進(jìn)行，對(duì)焦比的降低有帶下移，有利于鐵礦石間接還原的進(jìn)行，對(duì)焦比的降低有利。但燒結(jié)礦含堿量過高又會(huì)產(chǎn)生負(fù)影響，即會(huì)變寬軟熔利。但燒結(jié)礦含堿量過高又會(huì)產(chǎn)生負(fù)影響，即會(huì)變寬軟熔溫度區(qū)間，而對(duì)高爐冶煉不利。溫度區(qū)間，而對(duì)高爐冶煉不利。3）堿金屬會(huì)增加燒結(jié)礦的中溫粉化率，從而影響到料柱的）堿金屬會(huì)增加燒結(jié)礦的中溫粉化率，從而影響到料柱的透氣性。透氣性。6高爐中堿金屬對(duì)球團(tuán)礦冶金性能的影響高爐中堿金屬對(duì)球團(tuán)礦冶金性能

7、的影響1）在試樣中加入少量的堿金屬碳酸鹽（）在試樣中加入少量的堿金屬碳酸鹽（0.5K2CO3或或Na2CO3），球團(tuán)礦就會(huì)發(fā)生災(zāi)難性的膨脹，膨脹后的球，球團(tuán)礦就會(huì)發(fā)生災(zāi)難性的膨脹，膨脹后的球團(tuán)礦呈疏松的海綿狀結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度很差。團(tuán)礦呈疏松的海綿狀結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度很差。2）在試樣中加入）在試樣中加入Na2SiO3也會(huì)使球團(tuán)礦發(fā)生很大的膨脹。當(dāng)也會(huì)使球團(tuán)礦發(fā)生很大的膨脹。當(dāng)加入加入0.5的的Na2SiO3時(shí)，球團(tuán)礦還原膨脹率就大于時(shí)，球團(tuán)礦還原膨脹率就大于100膨脹后的球團(tuán)礦出現(xiàn)龜裂。膨脹后的球團(tuán)礦出現(xiàn)龜裂。3）在試樣中加入鉀板巖石和霓石，球團(tuán)礦發(fā)生較小的體積）在試樣中加入鉀板巖石和霓石，球團(tuán)礦發(fā)生較小的體

8、積膨脹，但也會(huì)出現(xiàn)細(xì)小裂紋。膨脹，但也會(huì)出現(xiàn)細(xì)小裂紋。7高爐結(jié)瘤高爐結(jié)瘤1）堿金屬氰化物處于氧化氣氛中是爐瘤形成的主要原因。堿金屬氰化物）堿金屬氰化物處于氧化氣氛中是爐瘤形成的主要原因。堿金屬氰化物在不缺氧如爐身上部時(shí)易被氧化并使?fàn)t襯渣化，使?fàn)t襯表面逐漸形在不缺氧如爐身上部時(shí)易被氧化并使?fàn)t襯渣化，使?fàn)t襯表面逐漸形成堿金屬渣。這種堿金屬渣具有一定的粘稠性，容易粘附爐料中的成堿金屬渣。這種堿金屬渣具有一定的粘稠性，容易粘附爐料中的一些細(xì)小顆粒，最后形成一種粘稠的渣相吸附更多的堿金屬，并與一些細(xì)小顆粒，最后形成一種粘稠的渣相吸附更多的堿金屬，并與磚襯作用結(jié)晶出硅鋁酸鉀。堿金屬蒸氣也易與爐料渣化形成稠

9、化物磚襯作用結(jié)晶出硅鋁酸鉀。堿金屬蒸氣也易與爐料渣化形成稠化物，可以附著在形成的薄的鐵層上促進(jìn)了爐瘤的長大。，可以附著在形成的薄的鐵層上促進(jìn)了爐瘤的長大。2）煤氣中所攜帶的礦物微粒如方鎂石、鉀鎂鋁硅酸鹽以及鈣欽礦等是富）煤氣中所攜帶的礦物微粒如方鎂石、鉀鎂鋁硅酸鹽以及鈣欽礦等是富硅酸鹽爐瘤形成的緣由。聚集在磚襯上的這些微粒和小顆粒礦石，硅酸鹽爐瘤形成的緣由。聚集在磚襯上的這些微粒和小顆粒礦石，形成沉積物。這種沉積物在熔渣液相的作用下粘結(jié)的更加緊密，進(jìn)形成沉積物。這種沉積物在熔渣液相的作用下粘結(jié)的更加緊密，進(jìn)而促使?fàn)t瘤的形成。而促使?fàn)t瘤的形成。83）重碳酸鹽與耐火磚襯作用形成的一種初渣是爐瘤生長

10、的起因。堿金屬）重碳酸鹽與耐火磚襯作用形成的一種初渣是爐瘤生長的起因。堿金屬氧化物在高爐環(huán)境中容易形成重碳酸鹽，如每氧化物在高爐環(huán)境中容易形成重碳酸鹽，如每1的的K20和和Na20可以可以分別形成分別形成2.5和和3.3的重碳酸鹽。重碳酸鹽在的重碳酸鹽。重碳酸鹽在780-00熔化，并能熔化，并能溶解石英和赤鐵礦而生成堿金屬硅酸鹽和鐵酸鹽。由重碳酸鹽和耐火溶解石英和赤鐵礦而生成堿金屬硅酸鹽和鐵酸鹽。由重碳酸鹽和耐火磚襯反應(yīng)形成的初渣在重碳酸鹽熔體的作用下將高爐爐料粘結(jié)在一起磚襯反應(yīng)形成的初渣在重碳酸鹽熔體的作用下將高爐爐料粘結(jié)在一起，隨著熔融的重碳酸鹽在，隨著熔融的重碳酸鹽在800-820發(fā)生熱

11、分解作用而使高爐層狀爐發(fā)生熱分解作用而使高爐層狀爐瘤生成。瘤生成。 從上述三種高爐結(jié)瘤的不同機(jī)理中可以看出，堿金屬對(duì)高爐結(jié)瘤起到從上述三種高爐結(jié)瘤的不同機(jī)理中可以看出，堿金屬對(duì)高爐結(jié)瘤起到中心環(huán)節(jié)作用，是高爐結(jié)瘤和長大的最主要的原因。為了減小高爐結(jié)中心環(huán)節(jié)作用，是高爐結(jié)瘤和長大的最主要的原因。為了減小高爐結(jié)瘤的可能性，應(yīng)該采取措施，盡量減少入爐堿負(fù)荷以及提高高爐的排瘤的可能性，應(yīng)該采取措施，盡量減少入爐堿負(fù)荷以及提高高爐的排堿能力。堿能力。高爐結(jié)瘤會(huì)嚴(yán)重影響高爐生產(chǎn)，如上世紀(jì)高爐結(jié)瘤會(huì)嚴(yán)重影響高爐生產(chǎn)，如上世紀(jì)60年代包鋼結(jié)瘤對(duì)年代包鋼結(jié)瘤對(duì)其高爐冶煉的影響可見一斑。爐瘤形成和長大的原因很復(fù)雜

12、，如爐體其高爐冶煉的影響可見一斑。爐瘤形成和長大的原因很復(fù)雜，如爐體的冷卻形式、爐料的構(gòu)成和理化性能、以及高爐操作過程的影響等；的冷卻形式、爐料的構(gòu)成和理化性能、以及高爐操作過程的影響等；而且爐瘤形成的部位、形狀及組成也是多種多樣的。大量高爐結(jié)瘤結(jié)而且爐瘤形成的部位、形狀及組成也是多種多樣的。大量高爐結(jié)瘤結(jié)果表明，堿金屬跟高爐結(jié)瘤有著密切的關(guān)系，是爐瘤形成和長大的最果表明，堿金屬跟高爐結(jié)瘤有著密切的關(guān)系，是爐瘤形成和長大的最主要的原因。主要的原因。 9堿金屬及堿化物的性質(zhì)堿金屬及堿化物的性質(zhì)n化學(xué)元素周期表中第玖族元素中的化學(xué)元素周期表中第玖族元素中的Li， Na， K， Rb， Cs， Fr

13、，其氫氧化物都是易溶于水的強(qiáng)堿，故稱為堿金，其氫氧化物都是易溶于水的強(qiáng)堿，故稱為堿金屬。由于對(duì)高爐冶煉有重要影響的堿金屬元素主要是鉀（屬。由于對(duì)高爐冶煉有重要影響的堿金屬元素主要是鉀（K）和鈉（）和鈉（Na）。）。表表1 1 堿金屬單質(zhì)的性質(zhì)堿金屬單質(zhì)的性質(zhì)元素元素價(jià)電子層結(jié)構(gòu)價(jià)電子層結(jié)構(gòu)熔點(diǎn)（熔點(diǎn)（）沸點(diǎn)（沸點(diǎn)（）密度密度 g/cm3鉀鉀3S197.838830.97鈉鈉4S163.257580.82廠名廠名包鋼包鋼鞍鋼鞍鋼武鋼武鋼杭鋼杭鋼宣鋼宣鋼蘇鋼蘇鋼礦石種類礦石種類白云礦白云礦燒結(jié)礦燒結(jié)礦球團(tuán)礦球團(tuán)礦燒結(jié)礦燒結(jié)礦球團(tuán)礦球團(tuán)礦球團(tuán)礦球團(tuán)礦燒結(jié)礦燒結(jié)礦燒結(jié)礦燒結(jié)礦燒結(jié)礦燒結(jié)礦K2O，0.1

14、80.220.200.350.250.300.180.630.51Na2O，0.370.260.230.060.130.050.040.080.38K2O+Na2O，0.550.480.430.410.380.350.220.710.89表表2 2 我國部分高爐鐵礦石的含堿量我國部分高爐鐵礦石的含堿量 10堿化物的性質(zhì)堿化物的性質(zhì)n在高爐冶煉過程中，堿金屬通常以氧化物、碳酸鹽、硅酸在高爐冶煉過程中，堿金屬通常以氧化物、碳酸鹽、硅酸鹽、氰化物的形式出現(xiàn)，因而研究它們的熱力學(xué)性質(zhì)，對(duì)鹽、氰化物的形式出現(xiàn)，因而研究它們的熱力學(xué)性質(zhì)，對(duì)于分析堿金屬在高爐中的行為是至關(guān)重要的。于分析堿金屬在高爐中的行為

15、是至關(guān)重要的。1）堿金屬氧化物）堿金屬氧化物 純純Na2O在在1132熔化，而熔化，而K2O的熔點(diǎn)尚未確定。固體氧的熔點(diǎn)尚未確定。固體氧化鉀約在化鉀約在881分解為鉀蒸氣和氧。在分解為鉀蒸氣和氧。在101 KPa下，溫度高下，溫度高于于815時(shí)，純時(shí)，純K2O會(huì)被碳還原為鉀蒸氣和一氧化碳。會(huì)被碳還原為鉀蒸氣和一氧化碳。Na2O類似的還原溫度約為類似的還原溫度約為1000。 （1） （2）22K O+CO (g)=2K(g)+CO (g)22Na O+CO (g)=2Na(g)+CO (g)112）堿金屬碳酸鹽）堿金屬碳酸鹽 Na2CO3與與K2CO3的熔點(diǎn)分別是的熔點(diǎn)分別是850和和901。在

16、高爐內(nèi)，堿金屬碳。在高爐內(nèi)，堿金屬碳酸鹽比其氧化物更穩(wěn)定，純堿金屬碳酸鹽在酸鹽比其氧化物更穩(wěn)定，純堿金屬碳酸鹽在101KPa下，溫度達(dá)到下，溫度達(dá)到1200之前不會(huì)被之前不會(huì)被CO還原。當(dāng)堿金屬蒸氣的分壓較低時(shí)，還原反應(yīng)還原。當(dāng)堿金屬蒸氣的分壓較低時(shí)，還原反應(yīng)可能在溫度低于可能在溫度低于1200時(shí)發(fā)生：時(shí)發(fā)生：3）堿金屬硅酸鹽）堿金屬硅酸鹽 在在101kPa及溫度高于及溫度高于1550時(shí)，碳能還原硅酸鉀生成鉀蒸氣和二氧化時(shí)，碳能還原硅酸鉀生成鉀蒸氣和二氧化硅（或硅）。反應(yīng)式如下：硅（或硅）。反應(yīng)式如下： 硅酸鈉相應(yīng)的還原溫度為硅酸鈉相應(yīng)的還原溫度為1700，復(fù)雜堿金屬硅鋁酸鹽的還原將更困，復(fù)雜

17、堿金屬硅鋁酸鹽的還原將更困難。因此，在高爐中堿金屬硅酸鹽還是比較穩(wěn)定的，一般很難將其還難。因此，在高爐中堿金屬硅酸鹽還是比較穩(wěn)定的，一般很難將其還原。原。232K CO +CO (g)=2K(g)+2CO (g)232K SiO +C=2K(g)+ SiO +CO (g)232K SiO +6C=4K(g)+ 2Si+6CO(g)124）堿金屬氰化物）堿金屬氰化物n在高爐原料中本來并不存在在高爐原料中本來并不存在KCN或或NaCN等有毒物質(zhì)。但等有毒物質(zhì)。但在高爐內(nèi)高溫區(qū)卻能夠通過下列反應(yīng)形成堿金屬氰化物：在高爐內(nèi)高溫區(qū)卻能夠通過下列反應(yīng)形成堿金屬氰化物：n氰化鉀在氰化鉀在622熔化，熔化，1

18、625氣化；氰化鈉在氣化；氰化鈉在562熔化，熔化，1530氣化。因此在風(fēng)口區(qū)它們能以氣態(tài)的形式存在，它氣化。因此在風(fēng)口區(qū)它們能以氣態(tài)的形式存在，它隨煤氣流向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)溫度降低后它們便轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。所隨煤氣流向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)溫度降低后它們便轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。所以在爐身下部、爐腰、爐腹和爐缸堿金屬氰化物完全可能以在爐身下部、爐腰、爐腹和爐缸堿金屬氰化物完全可能以液體的形式出現(xiàn)。以液體的形式出現(xiàn)。 2 2K(g)+2C+N (g)=2KCN(g)22Na(g)+2C+N (g)=2NaCN(g)13堿化物在高爐里的行為，我們還應(yīng)了解它們的相對(duì)穩(wěn)定性。堿化物在高爐里的行為，我們還應(yīng)了解它們的相對(duì)穩(wěn)定性。14由堿

19、化物性質(zhì)分析可知，在高爐的中、上部，以復(fù)雜硅酸鹽形式進(jìn)入高由堿化物性質(zhì)分析可知，在高爐的中、上部，以復(fù)雜硅酸鹽形式進(jìn)入高爐的堿金屬是很穩(wěn)定的，當(dāng)它們進(jìn)入高溫區(qū)后，進(jìn)行還原。由于煤氣的爐的堿金屬是很穩(wěn)定的，當(dāng)它們進(jìn)入高溫區(qū)后，進(jìn)行還原。由于煤氣的高速運(yùn)動(dòng)達(dá)不到堿金屬的平衡蒸氣壓，因此只有小部分堿金屬硅酸鹽參高速運(yùn)動(dòng)達(dá)不到堿金屬的平衡蒸氣壓，因此只有小部分堿金屬硅酸鹽參加反應(yīng)，生成的堿蒸氣隨著煤氣流向上運(yùn)動(dòng)。又因?yàn)楣娘L(fēng)中氮的含量很加反應(yīng)，生成的堿蒸氣隨著煤氣流向上運(yùn)動(dòng)。又因?yàn)楣娘L(fēng)中氮的含量很高（高（78），高爐內(nèi)的任何高度都具有較高的氮?jiǎng)?，所以在高溫區(qū)產(chǎn)生），高爐內(nèi)的任何高度都具有較高的氮?jiǎng)?，所?/p>

20、在高溫區(qū)產(chǎn)生的堿蒸氣離開風(fēng)口區(qū)以后，可能與氮反應(yīng)生成堿金屬氰化物蒸氣并隨煤的堿蒸氣離開風(fēng)口區(qū)以后，可能與氮反應(yīng)生成堿金屬氰化物蒸氣并隨煤氣流向上運(yùn)動(dòng)。煤氣進(jìn)入氧化性很強(qiáng)的爐身中、上部時(shí)，它們將生成更氣流向上運(yùn)動(dòng)。煤氣進(jìn)入氧化性很強(qiáng)的爐身中、上部時(shí)，它們將生成更加穩(wěn)定的加穩(wěn)定的K2CO3。新產(chǎn)生的。新產(chǎn)生的K2CO3由于是堿蒸氣及堿金屬氰化物的小液由于是堿蒸氣及堿金屬氰化物的小液滴形成的，故它們中的大部分將以煙塵的形式出現(xiàn)。滴形成的，故它們中的大部分將以煙塵的形式出現(xiàn)。高爐中堿金屬的循環(huán)富集高爐中堿金屬的循環(huán)富集15n攜帶著堿蒸氣，堿金屬氰化物和堿金屬碳酸鹽的高爐煤氣在攜帶著堿蒸氣，堿金屬氰化物

21、和堿金屬碳酸鹽的高爐煤氣在自下而上的運(yùn)動(dòng)過程中，所攜帶的上述堿化物會(huì)沉積在內(nèi)襯自下而上的運(yùn)動(dòng)過程中，所攜帶的上述堿化物會(huì)沉積在內(nèi)襯和爐料上，而來不及反應(yīng)和沉積的堿金屬則隨煤氣和爐塵從和爐料上，而來不及反應(yīng)和沉積的堿金屬則隨煤氣和爐塵從爐頂排出，大部分未還原的堿金屬硅酸鹽隨爐渣排出。爐頂排出，大部分未還原的堿金屬硅酸鹽隨爐渣排出。n沉積在爐襯上的堿金屬會(huì)通過磚襯孔隙滲入磚襯，并對(duì)其進(jìn)沉積在爐襯上的堿金屬會(huì)通過磚襯孔隙滲入磚襯，并對(duì)其進(jìn)行侵蝕，沉積在爐料上的堿金屬到達(dá)高爐高溫區(qū)后又將揮發(fā)行侵蝕，沉積在爐料上的堿金屬到達(dá)高爐高溫區(qū)后又將揮發(fā)。揮發(fā)的堿金屬又重新進(jìn)入向上運(yùn)動(dòng)的煤氣流，這種過程連。揮發(fā)的

22、堿金屬又重新進(jìn)入向上運(yùn)動(dòng)的煤氣流，這種過程連續(xù)不斷的循環(huán)往復(fù)。最終導(dǎo)致堿金屬的富集，進(jìn)而嚴(yán)重危害續(xù)不斷的循環(huán)往復(fù)。最終導(dǎo)致堿金屬的富集，進(jìn)而嚴(yán)重危害高爐生產(chǎn)。高爐生產(chǎn)。n2007-2010年山東萊蕪高爐解剖對(duì)現(xiàn)代高爐堿負(fù)荷進(jìn)行了系年山東萊蕪高爐解剖對(duì)現(xiàn)代高爐堿負(fù)荷進(jìn)行了系統(tǒng)的取樣分析。統(tǒng)的取樣分析。16萊蕪高爐解剖研究：堿金屬平衡計(jì)算萊蕪高爐解剖研究：堿金屬平衡計(jì)算燒結(jié)礦燒結(jié)礦球團(tuán)礦球團(tuán)礦焦炭焦炭噴吹煤粉噴吹煤粉0.00.20.40.60.81.01.21.41.6元素帶入量kg/t鐵 K Na鐵水爐渣除塵灰污泥0.000.050.100.151.62.02.4 元素帶出量kg/t鐵 K Na

23、萊鋼3#120高爐堿負(fù)荷（堿負(fù)荷為M2O的入爐量）為：鐵t /g6 .5865162232232890162392391635與全國堿負(fù)荷平均在與全國堿負(fù)荷平均在3 34kg/tFe4kg/tFe相比，高出相比，高出45%45%60%60%，處于較高水平。，處于較高水平。入爐原料中堿金屬分布入爐原料中堿金屬分布產(chǎn)物中堿金屬分布產(chǎn)物中堿金屬分布17堿金屬平衡小結(jié)堿金屬平衡小結(jié)高爐中的高爐中的K K、NaNa、均主要由燒結(jié)礦帶入，其中帶入的、均主要由燒結(jié)礦帶入，其中帶入的K K為為65.7%65.7%，NaNa為為52.5%52.5%，由此可以看出，要想降低高爐有害元素入爐量，最重要，由此可以看出

24、，要想降低高爐有害元素入爐量，最重要的是控制燒結(jié)礦的質(zhì)量；的是控制燒結(jié)礦的質(zhì)量；球團(tuán)礦、焦炭中球團(tuán)礦、焦炭中NaNa含量較高，用量也較多，因此分別帶入了含量較高，用量也較多，因此分別帶入了19.0%19.0%和和25.3%25.3%的的NaNa，適當(dāng)控制球團(tuán)礦和焦炭中的，適當(dāng)控制球團(tuán)礦和焦炭中的NaNa含量是減輕高爐堿金含量是減輕高爐堿金屬負(fù)荷的有效途徑；屬負(fù)荷的有效途徑；萊鋼用噴吹煤粉帶入萊鋼用噴吹煤粉帶入2.0%2.0%的的K K，3.2%3.2%的的NaNa，堿金屬所占比例較小，堿金屬所占比例較小，從堿金屬方面而言是較理想的噴吹用煤；從堿金屬方面而言是較理想的噴吹用煤；高爐產(chǎn)物中爐渣中含

25、高爐產(chǎn)物中爐渣中含NaNa量為量為98.3%98.3%，含，含K K量為量為94.7%94.7%，爐渣是高爐堿，爐渣是高爐堿排出的主要途徑，增大爐渣中堿的分配系數(shù)，有效利用爐渣排出堿排出的主要途徑，增大爐渣中堿的分配系數(shù)，有效利用爐渣排出堿金屬，控制堿金屬在高爐內(nèi)的富集量。金屬，控制堿金屬在高爐內(nèi)的富集量。18高爐中堿金屬分布狀況高爐中堿金屬分布狀況0.00.51.01.52.00.00.51.01.52.02.513000120001100010000900080007000600050004000高度/mmK2O含量塊狀帶軟熔帶邊緣0.00.20.40.6軟熔帶塊狀帶中間中心 塊狀帶軟熔帶

26、0.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.013000120001100010000900080007000600050004000中心邊緣高度/mmNa2O含量塊狀帶軟熔帶0.00.20.4 塊狀帶軟熔帶中間 塊狀帶軟熔帶含鐵爐料中含鐵爐料中K含量分布曲線含量分布曲線含鐵爐料中含鐵爐料中Na含量分布曲線含量分布曲線含鐵爐料中堿金屬分布狀況含鐵爐料中堿金屬分布狀況塊狀帶含鐵爐料中的堿金屬含量變化很小，只有邊緣樣點(diǎn)到爐身底部開始略有塊狀帶含鐵爐料中的堿金屬含量變化很小，只有邊緣樣點(diǎn)到爐身底部開始略有增加。進(jìn)入軟熔帶后，各樣點(diǎn)堿金屬含量劇烈增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)軟熔帶內(nèi)側(cè)時(shí)，堿增

27、加。進(jìn)入軟熔帶后，各樣點(diǎn)堿金屬含量劇烈增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)軟熔帶內(nèi)側(cè)時(shí)，堿金屬迅速減小到爐身上部含量水平，由此可見，高爐內(nèi)堿金屬存在富集現(xiàn)象，金屬迅速減小到爐身上部含量水平，由此可見，高爐內(nèi)堿金屬存在富集現(xiàn)象，主要富集區(qū)域?yàn)檐浫蹘鈧?cè)。高爐邊緣樣點(diǎn)的堿金屬含量比中心樣點(diǎn)稍高。主要富集區(qū)域?yàn)檐浫蹘鈧?cè)。高爐邊緣樣點(diǎn)的堿金屬含量比中心樣點(diǎn)稍高。19高爐中堿金屬分布狀況高爐中堿金屬分布狀況14000120001000080006000400020000123012 0.00.51.0K2O含量 %距爐喉鋼磚之間的距離 mm邊緣中間 中心 空空洞洞1400012000100008000600040002000

28、0.00.51.01.50.00.51.00.00.51.0 邊緣中間中心 空空洞洞焦炭Na2O含量 %距爐喉鋼磚之間的距離 mm焦炭中焦炭中K含量分布曲線含量分布曲線焦炭中焦炭中Na含量分布曲線含量分布曲線焦炭中堿金屬分布狀況焦炭中堿金屬分布狀況焦炭中的焦炭中的K2O和和Na2O沿高度變化的規(guī)律基本相同。到風(fēng)口回旋區(qū)上沿時(shí)，達(dá)到最沿高度變化的規(guī)律基本相同。到風(fēng)口回旋區(qū)上沿時(shí)，達(dá)到最大值，可見此區(qū)域?yàn)閴A金屬富集量最大區(qū)域，此區(qū)域爐墻耐火材料受堿金屬的破大值，可見此區(qū)域?yàn)閴A金屬富集量最大區(qū)域，此區(qū)域爐墻耐火材料受堿金屬的破壞極為嚴(yán)重，建議砌筑高爐是將風(fēng)口上部爐腹區(qū)域的耐材重點(diǎn)考慮其抗堿金屬侵壞極

29、為嚴(yán)重，建議砌筑高爐是將風(fēng)口上部爐腹區(qū)域的耐材重點(diǎn)考慮其抗堿金屬侵蝕的性能。蝕的性能。 20Zn平衡計(jì)算平衡計(jì)算燒結(jié)礦 球團(tuán)礦焦炭 噴吹煤粉 鐵水爐渣除塵灰污泥0.000.020.040.060.080.100.120.140.16Zn的帶入/帶出量Kg/t鐵燒結(jié)礦 球團(tuán)礦焦炭 噴吹煤粉 鐵水爐渣除塵灰污泥010203040506070Zn的帶入/帶出比例%目前國內(nèi)外鋅負(fù)荷還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但普遍認(rèn)為，當(dāng)高爐鋅負(fù)荷超目前國內(nèi)外鋅負(fù)荷還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但普遍認(rèn)為，當(dāng)高爐鋅負(fù)荷超過過150g/t鐵時(shí)，可能會(huì)形成爐瘤等，嚴(yán)重影響高爐冶煉。鐵時(shí)，可能會(huì)形成爐瘤等，嚴(yán)重影響高爐冶煉。鐵t/g4.

30、285166565229萊鋼萊鋼3#120高爐鋅負(fù)荷為：高爐鋅負(fù)荷為： 21高爐中高爐中Zn分布分布含鐵爐料中含鐵爐料中Zn含量分布曲線含量分布曲線礦石：邊緣樣點(diǎn)中礦石：邊緣樣點(diǎn)中ZnZn含量逐漸增加，近軟熔帶時(shí)含量已達(dá)到含量逐漸增加，近軟熔帶時(shí)含量已達(dá)到1%1%，到軟熔帶后，到軟熔帶后ZnZn含量含量驟然減小至幾十驟然減小至幾十ppmppm。爐身最上部一層。爐身最上部一層ZnZn含量較高為爐塵落入爐料中所致。含量較高為爐塵落入爐料中所致。焦炭：爐身部位焦炭：爐身部位ZnZn含量變化不大，邊緣和中間樣點(diǎn)的含量變化不大，邊緣和中間樣點(diǎn)的ZnZn含量到風(fēng)口上沿達(dá)到最大，含量到風(fēng)口上沿達(dá)到最大，風(fēng)口

31、回旋區(qū)上部爐襯應(yīng)采用抗風(fēng)口回旋區(qū)上部爐襯應(yīng)采用抗ZnZn侵蝕的耐材。焦炭中的侵蝕的耐材。焦炭中的ZnZn沿高爐徑向的總體趨勢是：沿高爐徑向的總體趨勢是：自邊緣向中心自邊緣向中心ZnZn含量逐漸減少，邊緣樣點(diǎn)的含量逐漸減少，邊緣樣點(diǎn)的ZnZn含量是中心樣點(diǎn)的含量是中心樣點(diǎn)的3 35 5倍。倍。0.00.20.40.00.51.013000120001100010000900080007000600050004000標(biāo)高/mmZn含量/%塊狀帶軟熔帶0.00.20.40.6中心邊緣塊狀帶軟熔帶中間 塊狀帶軟熔帶14000120001000080006000400020000.00.10.20.00

32、0.050.000.050.10邊緣中間中心距爐喉鋼磚之間的距離 mm焦炭Zn含量% 空空洞洞焦炭中焦炭中Zn含量分布曲線含量分布曲線22Pb平衡計(jì)算平衡計(jì)算燒結(jié)礦球團(tuán)礦 焦炭噴吹煤粉鐵水爐渣 除塵灰 污泥0.0000.0010.0020.0030.0040.005 Pb的帶入量Kg/t鐵燒結(jié)礦球團(tuán)礦 焦炭噴吹煤粉鐵水爐渣 除塵灰 污泥020406080Pb所占比例%各種入爐料和產(chǎn)物帶入和帶出的各種入爐料和產(chǎn)物帶入和帶出的Pb量量 各種入爐料和產(chǎn)物中帶入和帶出各種入爐料和產(chǎn)物中帶入和帶出Pb的比例的比例鐵t/g79.6162072073.6萊鋼萊鋼3#120高爐鉛負(fù)荷為：高爐鉛負(fù)荷為： 與國內(nèi)

33、外普遍認(rèn)可的鉛負(fù)荷與國內(nèi)外普遍認(rèn)可的鉛負(fù)荷100100600g/t600g/t鐵相比，處于相當(dāng)?shù)偷蔫F相比，處于相當(dāng)?shù)偷乃?，故萊鋼高爐中不存在鉛的危害。水平，故萊鋼高爐中不存在鉛的危害。23高爐中鉛的分布高爐中鉛的分布沿高度方向沿高度方向Pb含量變化很小，軟熔帶比塊狀帶含量稍多。含量變化很小，軟熔帶比塊狀帶含量稍多。萊鋼解剖高爐爐料中萊鋼解剖高爐爐料中Pb含量很少，燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、焦炭和噴吹煤粉中含量很少，燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、焦炭和噴吹煤粉中Pb含量都小于含量都小于0.001%，所以，所以Pb對(duì)萊鋼高爐正常生產(chǎn)幾乎沒有影響。對(duì)萊鋼高爐正常生產(chǎn)幾乎沒有影響。焦炭中焦炭中Pb含量分布曲線含量分布曲線含

34、鐵爐料中含鐵爐料中Pb含量分布曲線含量分布曲線0.000.010.020.0000.0050.0100.000.010.020.030.0413000120001100010000900080007000600050004000軟熔帶塊狀帶6#樣點(diǎn)4#樣點(diǎn)1#樣點(diǎn)高度/mmPb含量 %軟熔帶塊狀帶 軟熔帶塊狀帶 14000120001000080006000400020000.000.010.020.000.010.000.02焦炭Pb含量%距爐喉鋼磚之間的距離 mm邊緣中間中心 空空洞洞24耐火材料中有害元素的分布研究耐火材料中有害元素的分布研究1#5#爐喉部分取樣點(diǎn)爐身中上部取樣點(diǎn) 爐腰與

35、爐腹取樣點(diǎn)1 爐身下部取樣點(diǎn) 爐腰與爐腹取樣點(diǎn)2 取樣點(diǎn)-內(nèi)部取樣點(diǎn)-中部取樣點(diǎn)-外部耐火磚耐火磚熱面熱面冷面冷面耐火磚試樣取樣圖耐火磚試樣取樣圖取樣位置及高爐內(nèi)部溫度分布取樣位置及高爐內(nèi)部溫度分布 有害元素有害元素?zé)Y(jié)礦燒結(jié)礦球團(tuán)礦球團(tuán)礦焦炭焦炭煤粉煤粉Na2O百分含量 %0.1311 0.1294 0.1524 0.1324 噸鐵含量 Kg/tHM1.51720.5499 0.7301 0.0927 K2O百分含量 %0.0928 0.0973 0.0239 0.0473 噸鐵含量 Kg/tHM1.0739 0.4137 0.1143 0.0331 Zn百分含量 %0.0128 0.012

36、0 0.0053 0.0071 噸鐵含量 Kg/tHM0.1479 0.0508 0.0254 0.0050 Pb百分含量 %0.0004 0.0004 0.0000 0.0000 噸鐵含量 Kg/tHM0.0046 0.0017 0.0000 0.0000 25爐喉內(nèi)襯侵蝕爐喉內(nèi)襯侵蝕高爐爐喉部分耐火材料結(jié)構(gòu)致密，未發(fā)現(xiàn)有明顯的侵蝕現(xiàn)象；高爐爐喉部分耐火材料結(jié)構(gòu)致密，未發(fā)現(xiàn)有明顯的侵蝕現(xiàn)象；耐火材料中并未發(fā)現(xiàn)有害元素，爐喉處并未受到有害元素的侵蝕；耐火材料中并未發(fā)現(xiàn)有害元素，爐喉處并未受到有害元素的侵蝕；爐喉段的破損主要是由于爐料的沖擊磨損、高速粉塵煤氣的沖刷，以及爐喉段的破損主要是由于爐料

37、的沖擊磨損、高速粉塵煤氣的沖刷，以及溫度頻繁變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力等作用，致使金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生變形或脫落。溫度頻繁變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力等作用，致使金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生變形或脫落。熱面熱面 中間中間 冷面冷面26爐身上部侵蝕狀況爐身上部侵蝕狀況熱面熱面 中間中間 冷面冷面爐身上部只有少量的爐身上部只有少量的Zn存在耐火材料的表面，并對(duì)爐襯產(chǎn)生深度侵蝕。而耐存在耐火材料的表面，并對(duì)爐襯產(chǎn)生深度侵蝕。而耐火材料的冷面和中間元素由火材料的冷面和中間元素由Al、Si和和O組成，沒有發(fā)現(xiàn)其他有害元素。組成，沒有發(fā)現(xiàn)其他有害元素。27爐身下部侵蝕狀況爐身下部侵蝕狀況熱面熱面 中間中間 冷面冷面在高爐爐身下部爐襯結(jié)構(gòu)較疏松，耐料的

38、主體已經(jīng)受到侵蝕，局部有明在高爐爐身下部爐襯結(jié)構(gòu)較疏松，耐料的主體已經(jīng)受到侵蝕，局部有明顯的孔洞及裂紋。高爐爐身下部溫度已經(jīng)達(dá)到顯的孔洞及裂紋。高爐爐身下部溫度已經(jīng)達(dá)到8001000,除了熱侵蝕除了熱侵蝕加重以外加重以外,該溫度區(qū)域爐料中的有害元素與爐襯反應(yīng)加劇，這些因素均導(dǎo)該溫度區(qū)域爐料中的有害元素與爐襯反應(yīng)加劇，這些因素均導(dǎo)致高爐爐身下部耐火材料侵蝕加重。致高爐爐身下部耐火材料侵蝕加重。 28爐身下部侵蝕狀況爐身下部侵蝕狀況爐身下部，除了爐身下部，除了 ZnZn以外，以外，K K、CaCa也出現(xiàn)在耐火材料中。其中也出現(xiàn)在耐火材料中。其中ZnZn、K K對(duì)耐火材料對(duì)耐火材料侵蝕較嚴(yán)重，整個(gè)耐

39、火材料均發(fā)現(xiàn)兩種有害元素的存在；侵蝕較嚴(yán)重，整個(gè)耐火材料均發(fā)現(xiàn)兩種有害元素的存在；CaCa元素比較少，主元素比較少，主要存在于耐火材料的熱面。要存在于耐火材料的熱面。X R DX R D 顯 示 的 結(jié) 果 說 明 ， 爐 身 下 部 耐 火 材 料 表 面 礦 相 包 括 鉀 霞 石顯 示 的 結(jié) 果 說 明 ， 爐 身 下 部 耐 火 材 料 表 面 礦 相 包 括 鉀 霞 石（K K2 2O O AlAl2 2O O3 3 2SiO2SiO2 2），白榴石（），白榴石（K K2 2O O AlAl2 2O O3 3 4SiO4SiO2 2），鋅尖晶石（），鋅尖晶石（ZnOZnO AlAl

40、2 2O O3 3），），ZnOZnO，ZnSZnS。其中。其中ZnOZnO與與ZnSZnS沉積在磚的氣孔、裂紋和磚縫中，起填充作用，致沉積在磚的氣孔、裂紋和磚縫中，起填充作用，致使磚的龜裂擴(kuò)大，砌體膨脹和上漲。部分使磚的龜裂擴(kuò)大，砌體膨脹和上漲。部分ZnZn還與耐火磚發(fā)生反應(yīng)，生成鋅尖還與耐火磚發(fā)生反應(yīng)，生成鋅尖晶石，導(dǎo)致磚組織脆弱，強(qiáng)度降低。晶石，導(dǎo)致磚組織脆弱，強(qiáng)度降低。102030405060708090020040060080010001200140016001800777777776666555444444433332222222211111衍射強(qiáng)度衍射角度11ZnS2ZnO3Zn

41、Al2O44KAlSiO45KAlSi2O66Al6Si2O137Al2SiO523456729爐腰內(nèi)襯侵蝕狀況爐腰內(nèi)襯侵蝕狀況熱面熱面 中間中間 冷面冷面爐腰部位溫度較高，約為爐腰部位溫度較高，約為11001300，此溫度區(qū)域除了有害元素對(duì)爐襯的侵，此溫度區(qū)域除了有害元素對(duì)爐襯的侵蝕外，渣對(duì)爐襯也有一定的侵蝕作用。耐火材料的主體與渣中蝕外，渣對(duì)爐襯也有一定的侵蝕作用。耐火材料的主體與渣中CaO和和SiO2反應(yīng)反應(yīng)生成的液相，加重了爐襯的破損，侵蝕相當(dāng)嚴(yán)重。生成的液相，加重了爐襯的破損，侵蝕相當(dāng)嚴(yán)重。從能譜分析來看，爐腰部位開始出現(xiàn)從能譜分析來看，爐腰部位開始出現(xiàn)C的析出反應(yīng)，的析出反應(yīng)，F(xiàn)e

42、液開始向已經(jīng)過有害元液開始向已經(jīng)過有害元素侵蝕而結(jié)構(gòu)變得疏松的耐火材料中滲透。因此隨著溫度升高，爐腰部位受到素侵蝕而結(jié)構(gòu)變得疏松的耐火材料中滲透。因此隨著溫度升高，爐腰部位受到的侵蝕和熱沖涮作用越來越嚴(yán)重，耐火材料結(jié)構(gòu)破壞的也更為嚴(yán)重。的侵蝕和熱沖涮作用越來越嚴(yán)重，耐火材料結(jié)構(gòu)破壞的也更為嚴(yán)重。30爐腰內(nèi)襯侵蝕狀況爐腰內(nèi)襯侵蝕狀況Zn和和C已經(jīng)完全侵蝕如爐襯內(nèi)部，已經(jīng)完全侵蝕如爐襯內(nèi)部，Zn在爐腰和爐腹部位對(duì)耐火材料的侵蝕作用比在爐腰和爐腹部位對(duì)耐火材料的侵蝕作用比爐身下部更為嚴(yán)重。爐身下部更為嚴(yán)重。從從XRD分析結(jié)果來看，除了莫來石以外還存在鋅尖晶石（分析結(jié)果來看，除了莫來石以外還存在鋅尖晶

43、石（ZnAl2O4）、二氧化硅）、二氧化硅（SiO2）和碳素（）和碳素（C），已經(jīng)沒有剛玉的存在，這說明在以剛玉莫來石為骨架的），已經(jīng)沒有剛玉的存在，這說明在以剛玉莫來石為骨架的爐村耐火材料中，爐村耐火材料中，Al2O3開始和渣中堿性物質(zhì)反應(yīng)，生成低熔點(diǎn)的硅鋁酸鹽，同時(shí)開始和渣中堿性物質(zhì)反應(yīng)，生成低熔點(diǎn)的硅鋁酸鹽，同時(shí)C的析出以及鋅尖晶石充斥在耐火材料中，使得耐火材料結(jié)構(gòu)疏松容易脫落。的析出以及鋅尖晶石充斥在耐火材料中，使得耐火材料結(jié)構(gòu)疏松容易脫落。 102030405060708090050010001500200025003000350040005544444332222222222222

44、22211衍射強(qiáng)度衍射角度1C2Al6Si2O133ZnAl2O44Al2SiO55SiO21234531爐腹部位侵蝕狀況爐腹部位侵蝕狀況熱面熱面 中間中間 冷面冷面爐腹部位液態(tài)渣鐵的侵蝕開始加劇，渣中的爐腹部位液態(tài)渣鐵的侵蝕開始加劇，渣中的Ca和和Si對(duì)耐火材料的侵蝕相當(dāng)?shù)拿鲗?duì)耐火材料的侵蝕相當(dāng)?shù)拿黠@，此外顯，此外Fe的侵蝕開始增多，總體來講隨著越到高爐的下部，溫度逐漸增加，的侵蝕開始增多，總體來講隨著越到高爐的下部，溫度逐漸增加，爐襯受到的熱侵蝕越嚴(yán)重，而侵蝕爐襯的元素越多，爐體的破壞程度越大。爐襯受到的熱侵蝕越嚴(yán)重，而侵蝕爐襯的元素越多，爐體的破壞程度越大。32爐腹部位侵蝕狀況爐腹部位侵

45、蝕狀況1020304050607080900100020003000400050003322211111111111衍射強(qiáng)度衍射角度1Al6Si2O132ZnAl2O43SiO2123Fe在耐材中已深度侵蝕，爐腹部位溫度已經(jīng)達(dá)到了在耐材中已深度侵蝕，爐腹部位溫度已經(jīng)達(dá)到了1300以上，高溫的鐵以上，高溫的鐵液對(duì)爐襯耐火材料的熱侵蝕作用，是爐腰爐腹耐火材料狀況惡化的重要因素液對(duì)爐襯耐火材料的熱侵蝕作用，是爐腰爐腹耐火材料狀況惡化的重要因素之一。之一。通過爐襯表面通過爐襯表面XRD分析結(jié)果可見，該部位的有大量的二氧化硅（分析結(jié)果可見，該部位的有大量的二氧化硅（SiO2）。）。SiO2容易與容易與C

46、a以及以及Al生成低熔點(diǎn)化合物，產(chǎn)生玻璃相，破壞耐火材料的基生成低熔點(diǎn)化合物，產(chǎn)生玻璃相，破壞耐火材料的基質(zhì)，使?fàn)t襯被溫度很高的鐵液侵入以及其他熱應(yīng)力的作用而脫落。質(zhì)，使?fàn)t襯被溫度很高的鐵液侵入以及其他熱應(yīng)力的作用而脫落。33小結(jié)小結(jié)n高爐爐喉部分耐火材料結(jié)構(gòu)致密，未發(fā)現(xiàn)有明顯的侵蝕現(xiàn)象；耐火材料中并高爐爐喉部分耐火材料結(jié)構(gòu)致密，未發(fā)現(xiàn)有明顯的侵蝕現(xiàn)象；耐火材料中并未發(fā)現(xiàn)有害元素，爐喉處并未受到有害元素的侵蝕；爐喉段的破損主要是由未發(fā)現(xiàn)有害元素，爐喉處并未受到有害元素的侵蝕；爐喉段的破損主要是由于爐料的沖擊磨損、高速粉塵煤氣的沖刷，以及溫度頻繁變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力于爐料的沖擊磨損、高速粉塵煤氣的沖

47、刷，以及溫度頻繁變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力等作用，致使金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生變形或脫落。等作用，致使金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生變形或脫落。n爐身中、上部溫度為爐身中、上部溫度為400400800800，熔渣尚未形成，沒有渣蝕現(xiàn)象發(fā)生。爐襯，熔渣尚未形成，沒有渣蝕現(xiàn)象發(fā)生。爐襯主要受到下降爐料和上升含塵氣流的磨損和沖蝕；鋅被揮發(fā)并隨煤氣流上升主要受到下降爐料和上升含塵氣流的磨損和沖蝕；鋅被揮發(fā)并隨煤氣流上升至爐身中上部的低溫區(qū)而沉積于磚縫中，其中部分金屬被氧化生成氧化物而至爐身中上部的低溫區(qū)而沉積于磚縫中，其中部分金屬被氧化生成氧化物而體積膨脹，使磚襯開裂、破損，侵蝕現(xiàn)象并不嚴(yán)重。體積膨脹，使磚襯開裂、破損，侵蝕現(xiàn)象并不嚴(yán)重。n

48、爐身下部溫度較高，開始出現(xiàn)熔渣。高溫下的堿金屬蒸氣對(duì)磚的化學(xué)反應(yīng)也爐身下部溫度較高，開始出現(xiàn)熔渣。高溫下的堿金屬蒸氣對(duì)磚的化學(xué)反應(yīng)也較中上部突出，侵蝕生成的鉀霞石，白榴石，鋅尖晶石對(duì)爐襯結(jié)構(gòu)造成較大較中上部突出，侵蝕生成的鉀霞石，白榴石，鋅尖晶石對(duì)爐襯結(jié)構(gòu)造成較大的破壞。的破壞。n爐腰和爐腹溫度較爐身下部更高，高溫下爐渣的侵蝕以及堿金屬和碳素的沉爐腰和爐腹溫度較爐身下部更高，高溫下爐渣的侵蝕以及堿金屬和碳素的沉積作用使得這兩個(gè)部位的爐襯的侵蝕現(xiàn)象特別嚴(yán)重。積作用使得這兩個(gè)部位的爐襯的侵蝕現(xiàn)象特別嚴(yán)重。n總體來講隨著越到高爐的下部，溫度逐漸增加，爐襯受到的熱侵蝕越嚴(yán)重，總體來講隨著越到高爐的下部

49、，溫度逐漸增加，爐襯受到的熱侵蝕越嚴(yán)重，而侵蝕爐襯的元素越多，爐體的破程度越大。而侵蝕爐襯的元素越多，爐體的破程度越大。34查明有害元素來源查明有害元素來源-堿平衡堿平衡 高爐的堿負(fù)荷一般是指每噸鐵由爐料帶入的堿金屬的總量高爐的堿負(fù)荷一般是指每噸鐵由爐料帶入的堿金屬的總量（kg/t鐵），有時(shí)也可以用每噸爐渣由爐料帶入的堿金屬鐵），有時(shí)也可以用每噸爐渣由爐料帶入的堿金屬的總量（的總量（Kg/t 渣）來表示。一般而言，高爐內(nèi)的堿負(fù)荷越渣）來表示。一般而言，高爐內(nèi)的堿負(fù)荷越高，給高爐冶煉帶來的危害也越嚴(yán)重。高，給高爐冶煉帶來的危害也越嚴(yán)重。 例如，美國的格萊尼特（例如，美國的格萊尼特（Granite

50、）廠堿負(fù)荷達(dá)）廠堿負(fù)荷達(dá)6-11kg/t鐵鐵時(shí)，造成爐況不順，結(jié)瘤，焦比升高，產(chǎn)量降低。而吉尼時(shí)，造成爐況不順，結(jié)瘤，焦比升高，產(chǎn)量降低。而吉尼瓦（瓦（Geneva）廠的堿負(fù)荷由）廠的堿負(fù)荷由20.9kg/t鐵降至鐵降至7.7kg/t鐵時(shí)，鐵時(shí)，產(chǎn)量增加產(chǎn)量增加42.3，焦比降低，焦比降低10.3。因此為了降低堿金屬。因此為了降低堿金屬對(duì)高爐冶煉的影響程度，國外的一些煉鐵廠對(duì)自身入爐的對(duì)高爐冶煉的影響程度，國外的一些煉鐵廠對(duì)自身入爐的堿負(fù)荷作了一定的限制。堿負(fù)荷作了一定的限制。35企業(yè)名稱企業(yè)名稱噸鐵爐堿金屬入爐量噸鐵爐堿金屬入爐量（K2O+Na2O），），kg/t鐵鐵日本日本新日鐵新日鐵2.

51、5川琦制鐵川琦制鐵3.1加拿大加拿大多米尼鋼鑄造公司多米尼鋼鑄造公司3.0鋼公司鋼公司2.72美國美國瓊斯勞林公司瓊斯勞林公司5.0美鋼公司吉尼瓦廠美鋼公司吉尼瓦廠4.5西德西德蒂森施韋爾廠蒂森施韋爾廠4.5瑞典瑞典奧克塞洛松德冶金廠奧克塞洛松德冶金廠7.5英國英國英鋼聯(lián)公司英鋼聯(lián)公司3.512法國法國洛林公司洛林公司7.036n堿平衡是高爐冶煉過程中入爐的堿負(fù)荷和排除的堿金屬量的堿平衡是高爐冶煉過程中入爐的堿負(fù)荷和排除的堿金屬量的明細(xì)表明細(xì)表。高。高爐中的堿金屬主要是由鐵礦石和焦炭帶入的，堿金屬的排出主要是通過爐中的堿金屬主要是由鐵礦石和焦炭帶入的，堿金屬的排出主要是通過爐渣。但是爐渣的排堿

52、能力受多方面的限制，如爐渣堿度，渣中二氧化爐渣。但是爐渣的排堿能力受多方面的限制，如爐渣堿度，渣中二氧化硅的含量以及渣中硅的含量以及渣中Mg0的含量等等。爐渣排堿能力好的時(shí)候可以排出入的含量等等。爐渣排堿能力好的時(shí)候可以排出入爐堿量的爐堿量的95，差的時(shí)候卻只有，差的時(shí)候卻只有65-80。而從爐頂煤氣及爐塵排出的。而從爐頂煤氣及爐塵排出的堿金屬量少且波動(dòng)很小，波動(dòng)一般小于堿金屬量少且波動(dòng)很小，波動(dòng)一般小于S。當(dāng)爐渣的排堿能力降低時(shí)。當(dāng)爐渣的排堿能力降低時(shí)，剩余的堿金屬將會(huì)在高爐內(nèi)循環(huán)富集，給高爐冶煉帶來種種問題。所，剩余的堿金屬將會(huì)在高爐內(nèi)循環(huán)富集，給高爐冶煉帶來種種問題。所以，高爐堿害取決于

53、滯留在高爐內(nèi)進(jìn)行循環(huán)富集的堿金屬的多少。以，高爐堿害取決于滯留在高爐內(nèi)進(jìn)行循環(huán)富集的堿金屬的多少。n如果高爐內(nèi)的堿金屬不能有效的排出，就必然會(huì)在高爐內(nèi)不斷的循環(huán)富如果高爐內(nèi)的堿金屬不能有效的排出，就必然會(huì)在高爐內(nèi)不斷的循環(huán)富集，從而給高爐冶煉帶來一系列的不利影響。這些不利影響有的是直接集，從而給高爐冶煉帶來一系列的不利影響。這些不利影響有的是直接的，如堿金屬循環(huán)富集本身對(duì)料柱透氣性的不利影響以及堿金屬對(duì)高爐的，如堿金屬循環(huán)富集本身對(duì)料柱透氣性的不利影響以及堿金屬對(duì)高爐內(nèi)襯的侵蝕；而有的是間接的，如由于堿金屬的作用，使燒結(jié)礦、球團(tuán)內(nèi)襯的侵蝕；而有的是間接的，如由于堿金屬的作用，使燒結(jié)礦、球團(tuán)礦及

54、焦炭的冶金性能變壞（如產(chǎn)生體積膨脹，強(qiáng)度降低，粉末增多等）礦及焦炭的冶金性能變壞（如產(chǎn)生體積膨脹，強(qiáng)度降低，粉末增多等）而產(chǎn)生的對(duì)高爐冶煉的不利影響。因此，有效的排出高爐內(nèi)的堿金屬，而產(chǎn)生的對(duì)高爐冶煉的不利影響。因此，有效的排出高爐內(nèi)的堿金屬，盡量的控制好自身的堿平衡，對(duì)每一座高爐冶煉而言是至關(guān)重要的。盡量的控制好自身的堿平衡，對(duì)每一座高爐冶煉而言是至關(guān)重要的。37取一臺(tái)取一臺(tái)230m2燒結(jié)機(jī)燒結(jié)機(jī)項(xiàng)目項(xiàng)目KNaPbZn帶入量帶入量Kg/t燒燒帶入比例帶入比例/%帶入量帶入量Kg/t燒燒帶入比帶入比例例/%帶入量帶入量Kg/t燒燒帶入比帶入比例例/%帶入量帶入量Kg/t燒燒帶入比帶入比例例/%

55、收入項(xiàng)收入項(xiàng)白云石白云石0.0060.40.01810.0050.50.00050.06石灰石石灰石0.0432.70.0874.80.0191.70.0050.6白灰白灰0.94558.20.18210.20.43143.10.044.6焦粉焦粉0.0382.30.0995.50.0060.50.0273.1布袋灰布袋灰0.0623.80.0170.90.0938.50.66275.3外礦返粉外礦返粉0.0110.70.0442.50.0141.30.0020.3高返高返0.16910.40.21612.10.11310.30.0414.7精粉精粉0.0724.50.233130.0867.

56、80.0384.3鐵皮鐵皮0.0050.30.0321.80.0080.80.0010.1高品澳粉高品澳粉0.0342.10.1578.80.0312.90.0091.1低品澳粉低品澳粉0.0321.90.147.80.04440.0050.6鋼渣鋼渣0.0140.90.0382.10.01110.0060.7自熔鐵礦自熔鐵礦0.0080.50.0271.50.010.90.0040.4巴粗巴粗0.18311.30.50428.10.22720.70.0374.2重力灰重力灰0.0352.10.021.10.0363.30.12113.7合計(jì)合計(jì)1.6231001.7931001.099100

57、0.879100支出項(xiàng)支出項(xiàng)燒結(jié)礦燒結(jié)礦1.121.030.5460.452合計(jì)合計(jì)1.121.030.5460.452積存量積存量合計(jì)合計(jì)0.5030.7630.5530.428380.00.20.40.60.81.0重力灰巴粗自熔鐵礦鋼渣低品澳粉高品澳粉鐵皮精粉高返外礦返粉布袋灰焦粉白灰石灰石元素帶入量kg/t燒 K Na Pb Zn白云石01020304050607080帶入比例% K Na Pb Zn重力灰巴粗自熔鐵礦鋼渣低品澳粉高品澳粉鐵皮精粉高返外礦返粉布袋灰焦粉白灰石灰石白云石各種原料、燃料、熔劑帶入有害元素的量各種原料、燃料、熔劑帶入有害元素的量 各種原料、燃料、熔劑帶入有害元

58、素的比例各種原料、燃料、熔劑帶入有害元素的比例 燒結(jié)過程中K、Na、Pb、Zn元素：（收入項(xiàng)（收入項(xiàng)-支出項(xiàng)）支出項(xiàng)）/收入項(xiàng)收入項(xiàng)分別為32.99%、42.55%、50.32%、48.69%，這表明該鋼廠燒結(jié)過程脫除了大量的鉀鈉鉛鋅元素，因此建議該鋼廠妥善處理燒結(jié)粉塵，盡量不要將未經(jīng)處理的燒結(jié)粉塵直接用于燒結(jié)過程，否則會(huì)加劇燒結(jié)煉鐵過程中這些元素的富集；一般燒結(jié)過程中脫除鉀鈉鉛鋅的量是有限的，而該鋼廠燒結(jié)過程脫除了大量的有害元素，究其原因，可能是燒結(jié)過程中有大量的Cl存在，而一般該鋼廠只在成品燒成礦上噴灑鹵化物，此外該鋼廠使用大量港口礦，在港口為了環(huán)保需要，要在礦粉上噴灑大量海水，因此可以推

59、測，燒結(jié)過程中的Cl很有可能來自于港口噴灑的海水，Cl本身對(duì)高爐也是有害的，雖然能夠利于燒結(jié)過程脫除鉀鈉鉛鋅有害元素，但仍應(yīng)盡量控制Cl的入爐量；39n燒結(jié)過程中的燒結(jié)過程中的58.2%的的K、43.1%的的Pb都是由白灰?guī)氲?，這一比例也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其都是由白灰?guī)氲?，這一比例也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他原料的帶入量，由此看來，該鋼廠的白灰質(zhì)量還需要較大改善才行；他原料的帶入量，由此看來，該鋼廠的白灰質(zhì)量還需要較大改善才行；n各種物料帶入燒結(jié)中的各種物料帶入燒結(jié)中的Na的比例相差不是很大，主要是由巴粗、高返和精粉帶入的的比例相差不是很大，主要是由巴粗、高返和精粉帶入的，帶入比例分別為，帶入比例分別為28.1%

60、、12.1%和和13.0%；n燒結(jié)過程中的燒結(jié)過程中的Zn主要是由重力灰和布袋灰?guī)氲模瑑烧邘氡壤瓦_(dá)到了主要是由重力灰和布袋灰?guī)氲?，兩者帶入比例之和達(dá)到了89%，尤其是布袋灰，帶入比例為尤其是布袋灰，帶入比例為75.3%，由此看來，控制燒結(jié)過程，由此看來，控制燒結(jié)過程Zn含量最有效的方法含量最有效的方法之一就是控制布袋灰和重力灰的加入量，或者將布袋灰、重力灰經(jīng)過脫鋅處理后再之一就是控制布袋灰和重力灰的加入量，或者將布袋灰、重力灰經(jīng)過脫鋅處理后再加入燒結(jié)、高爐即可有效控制鋅害；加入燒結(jié)、高爐即可有效控制鋅害；n此外巴粗除了帶入此外巴粗除了帶入28.1%的的Na外，還帶入了外，還帶入了11