高爐中鉛元素的循環富集及其抑制措施

薛 飛

（濟鋼集團國際工程技術有限公司，山東 濟南250101）

1 前言

鉛是高爐原料中的一種微量元素，在礦石中主要以PbSO4、PbS形式存在，在高爐內易被C、CO及Fe還原生成Pb，由于鉛的密度比鐵水大得多，而熔點（327℃）卻很低，故鉛能夠迅速滲入爐底的磚縫中，若與爐底碳磚反應形成金屬化合物，則有修復磚襯缺陷的作用，若進入碳磚內部，則會使磚發生膨脹變形，破壞爐底磚的整體性，加快對爐襯的侵蝕，給高爐冶煉帶來不利的影響，危機高爐壽命［1-2］。

鉛的沸點為1 540℃，在高爐高溫區會部分發生氣化進入煤氣中，當上升到低溫區時又被氧化為氧化鉛再隨爐料下降，因此使鉛在高爐中形成循環富集。在高爐冶煉條件下無法控制鉛的還原，因此只能控制鉛的入爐量和定期排除沉積的鉛［3-4］。

2 高爐中鉛元素的平衡計算及分析

通過對某鋼廠4#高爐在休風期間，2#風口部位滴出的白色金屬液體進行現場取樣，對該高爐中鉛元素進行了平衡計算，見表1。

根據表1對4#高爐進行鉛平衡計算分析，可以看出，鉛的帶入主要是燒結礦，其次是焦炭，燒結礦和焦炭帶入鉛量達到80%以上；球團，澳礦，矽石和煤粉影響較小。鉛的排出主要靠布袋灰，其次是重力灰，其余所占比例較小。

根據4#高爐內積累的鉛量進行計算得出：高爐噸鐵積累的鉛量（A）：該鋼廠4#高爐某月份產鐵152 455.21 t，則爐內積累鉛量為6 723.3 kg，可見鉛在爐內積累量之大。

表1 某鋼廠4#高爐鉛的分布與平衡

3 高爐生產中鉛的行為規律

4#高爐在休風期間，對2號風口部位滴出白色金屬液體進行取樣化驗發現Zn、Pb含量較高，對風口流出的白色金屬液體凝固后進行成分分析，結果見表2，掃描電鏡和能譜分析見圖1、圖2、表3。

表2 風口白色金屬液體試樣化學成分 %

圖1 試樣總貌元素分析

從掃描電鏡檢測結果分析及圖2可以看出，少量鉛主要分布在圖2中的白點處，而且以單質形式存在。含量具有重要意義，降低焦比對于防治鉛害也十分重要。

表3 總貌元素分析結果

圖2 試樣元素分析二次電子像

2）提高高爐排鉛率。控制含鐵爐料和焦炭的粒度，盡量減少低粒度燒結礦、球團礦和焦炭的比例，以降低對鉛蒸氣的吸附率，從而改善其冶金性能和提高煤氣排鉛率。

3）在高爐內設置排鉛孔。排鉛孔無需貫穿整個爐底，只達到爐缸與爐底交界處的正下方即可，設置在爐底冷卻系統的下面，由于在冷卻系統上方設置貫穿型的排鉛孔將形成較大的熱阻，降低了爐底耐火材料的導熱系數，不利于傳熱和高爐長壽，而爐底冷卻系統則可以使鉛盡快凝固，阻止其進一步向下滲透。

4 結語

根據現場取樣調查結果的分析，高爐噸鐵積累鉛量為44.054 g/t，表明排出的鉛只是少量，大部分鉛循環滲透到爐底。為防治鉛的循環富集對高爐造成的危害，需采取以下措施：

1）減少入爐原料的鉛含量。降低鉛在煉鐵—燒結之間的大循環是減少入爐鉛量的有效措施，對高爐爐塵進行燒結前的脫鉛處理以降低燒結礦鉛

［1］ 魯德昌，劉達倫.重鋼高爐生產中爐底排鉛技術淺析［J］.四川冶金，1997（3）：17-19.

［2］ 沈峰滿，楊雪峰，楊光景，等.鉛在高爐內的滲透機理［J］.東北大學學報（自然科學版），2006（27）：1 003-1 006.

［3］ 高愛民，李明，孫麗芬，等.高爐爐料吸附鉛蒸汽規律及對爐料冶金性能的影響［J］.鋼鐵研究，2007（10）：6-8.

［4］ 王成立，顧林娜.Pb在高爐冶煉過程中的變化與分配［J］.冶金叢刊，2008（6）：5-8.