濟鋼2#1750高爐鋅平衡研究

摘要：在高爐冶煉過稱中，如果高爐入爐原燃料含鋅高、高爐鋅負荷異常，會造成高爐上部結瘤，中套上翹，影響高爐氣流分布，嚴重制約高爐各項經濟指標，甚至會導致高爐煤氣輸送系統阻塞，影響高爐正常生產。文章通過對濟鋼2#1750高爐鋅平衡的計算，制定了降低高爐鋅負荷的措施，取得了一定效果，為濟鋼其它高爐降低高爐鋅負荷提供了依據。

關鍵詞：高爐鋅平衡；中套；高爐鋅負荷

中圖分類號：TF033文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）04-0131-02

在高爐冶煉過稱中，如果高爐入爐原燃料含鋅高、高爐鋅負荷異常，會造成高爐上部結瘤，中套上翹，影響高爐氣流分布，嚴重制約高爐各項經濟指標，甚至會導致高爐煤氣輸送系統阻塞，影響高爐正常生產。2011年2月濟鋼2#1750高爐爐頂壓力異常升高，高爐被迫休風處理，后發現煤氣管道堵塞，對管道粘結物進行化驗，其鋅含量高達50.02%；在正常休風時，從風口流出鋅水，經化驗，鋅含量高達92%，由于高爐中套下方鋅的富集，造成部分中套上翹，高爐初始氣流嚴重不平衡，順行程度較差。為此對濟鋼2#1750原燃料、高爐產品灰進行取樣、分析，較為系統地研究了高爐鋅平衡，并采取了比較有效的控制措施。

一、鋅的富集、循環形式

鋅是高爐冶煉的微量元素，以原燃料形式進入高爐。鋅常以ZnS的狀態存在；以硫酸鹽或硅酸鹽形式存在的鋅礦物，如爐后很快分解為ZnO。在大于1000℃溫度下，被還原為單質鋅。由于其沸點低（907℃），還原出來的鋅立即氣化進入煤氣，上身過程中一部分隨煤氣排除，但易在管道中凝集；大部分鋅又被氧化成ZnO，并被爐料吸收，再度下降還原，形成循環，另外ZnS的還原機理和ZnO相似，上述循環，通常成為內循環。另外高爐排除的瓦斯灰和布袋灰，鋅含量較高，作為燒結或球團原料使用，這樣燒結（球團）和高爐之間存在循環，稱為外循環。

二、濟鋼2#1750高爐鋅平衡計算

（一）取樣

2011年2月份在煉鐵廠技術科統一協調下，對2#1750高爐入爐原燃料（燒結、球團、塊礦、輔料、煤粉）和高爐產品（鐵水、污泥、環境灰、瓦斯灰、爐渣）等進行取樣化驗，從鋅平衡角度分析了造成高爐鋅含量偏高的原因，并采取相應措施，高爐鋅負荷得到有效控制。

（二）高爐原燃料及高爐產品含鋅情況

濟鋼2#1750高爐高爐原燃料、產品鋅含量見表1。濟鋼2#1750高爐和寶鋼2#高爐原燃料及高爐產品鋅含量對比顯示：

1．濟鋼2#1750高爐原料中，燒結礦、球團礦鋅含量分別是寶鋼的12.2、100倍，濟鋼2#高爐爐料結構種燒結礦比例達到70%以上，燒結礦含鋅偏高，其對高爐的鋅負荷貢獻最大。

2．濟鋼2#1750高爐鐵水中鋅含量較低，主要原因為鋅的揮發溫度低，其揮發溫度為907℃，該溫度遠低于鐵水溫度，同時在高爐冶煉過程中鋅主要隨煤氣排除。隨鐵水排除的鋅，在鐵水溝中大部分揮發，最終以出鐵廠環境灰的形式收集，濟鋼2#1750高爐環境灰中鋅含量為0.14%。

3．寶鋼2#高爐鋅的主要去向和濟鋼2#1750高爐相同，主要通過污泥和瓦斯灰排除，由于寶鋼原料中鋅含量低，其污泥和瓦斯灰中鋅含量明顯低于濟鋼2#1750高爐，分別為0.95%和0.123%，而濟鋼達到了8.19%和3.9%。具體數據見表1：

三、濟鋼2#1750高爐鋅平衡計算及分析

（一）鋅平衡計算

按照表1內容結合高爐實際生產數據，計算濟鋼2#1750高爐鋅收支平衡及分布見表2、表3：

（二）結果分析

1．通過表2所示，受濟鋼原料條件所限，濟鋼2#1750高爐鋅負荷高達1699.95g/噸，遠高于寶鋼2#高爐134g/噸；同包鋼4#高爐相比，鋅負荷也明顯高于其1009g/噸的水平，在目前國內高爐中，濟鋼2#1750高爐鋅符合明顯偏高，已嚴重影響高爐正常生產，必須加大力度控制。

2．表2顯示，濟鋼2#1750高爐鋅來源主要為燒結礦，達到了88.63%，其余原燃料所占比重較小。

3．表2顯示，污泥中鋅含量偏高，主要原因是鋅在排除過程中顆粒較細，通過重力除塵排除效果較差，主要通過煤氣洗滌產生的污泥進行收集。

4．濟鋼2#1750高爐鋅負荷偏高，遠高于行業內150g/t的控制水平，嚴重影響高爐生產。由于鋅負荷過高，部分鋅在中套下部聚集，造成高爐中套上翹，經測量部分風口上翹角度超過5°，造成高爐初始氣流不平衡，高爐順行程度差。2011年2月20日高爐爐頂壓力異常，爐頂壓力自動調節系統失靈，高爐被迫休風處理，后發現重力除塵器堵塞嚴重，對堵塞物進行化驗，其鋅高達50.2%。從以上實例充分說明了鋅對高爐生產的危害。

四、抑制高爐鋅負荷措施

經過對濟鋼2#1750高爐鋅平衡及分布的計算、結合鋅的循環富集機理，制定了比較有效的抑制鋅害的措施：

1．濟鋼高爐排除的含鐵塵泥作為燒結礦配料，經過燒結機生產，然后高爐進行消化，形成了外部循環，造成高爐鋅負荷越來越高。從3月份開始，燒結礦原料不再使用煉鐵塵泥。切斷了鋅外部循環路徑，取得了較好效果。

2．優化塊礦，從3月份開始，逐步減少了含鋅較高的伊朗礦的使用，采用質量相對較好的澳洲礦。

3．逐步提高了燒結礦中MgO/Al2O3比值。由于鋅的金屬活動性強于鐵，在燒結過程中硅和鐵以氧化物離子團的形式和鋅結合，造成脫鋅困難，而鎂正好相反。由于燒結礦中增加了含鎂輔料的使用比例，使鎂置換了鋅，有利于鋅的排除。

通過上述措施，在4月份對濟鋼原燃料進行了化驗，燒結礦中鋅降到了0.062%的較低水平，高爐鋅負荷也降到了830g/t，效果較明顯。

4．由于鋅在中套下方富集造成中套上翹，造成高爐初始氣流分布不平衡，高爐順行程度差，針對此問題除更換上翹角度較大中套外，采用較以前斜度較大的風口進行校正。風口斜度從原來向下斜3°逐步過渡為向下斜5°和斜7°。從高爐運行情況來看，高爐順行程度明顯加強。

參考文獻

[1] 王雪松，付元坤，李肇毅，等．寶鋼鋅平衡分布及鋅分布研究[J]．寶鋼技術，2002，（6）．

[2] 郭卓團，郝忠平，全子偉，等．包鋼4#高爐鋅平衡研究及抑制措施[J]．煉鐵，2009，（4）．

作者簡介：袁宇皓（1980-），男，山東省濟南鋼鐵股份有限公司煉鐵廠助理工程師，研究方向：煉鐵工藝技術管理。

（責任編輯：葉小堅）