【技术文摘】高锌负荷冶炼操作实践|含锌|操作实践|炉料|焦炭|煤气|蒸汽|高炉|高锌负荷

来源：市场资讯

（来源：中国炼铁网）

宋杰

（萍安钢铁公司）

摘要高炉锌负荷行业标准0.15kg/t,萍钢锌负荷高达3.0kg/t以上。由于有害元素锌的循环富集给萍钢高炉生产带来许多危害，本文通过操作实践，提出了高锌负荷原料高炉操作应对操作措施，控制有害元素锌的对策及建议。

关键词高炉锌负荷循环富集应对措施操作实践

与含铁原料共存的微量元素锌，在高炉中循环富集可以造成高炉悬料、结瘤、炉况不顺、消耗升高。近年来，萍钢炼铁生产为降低生铁成本，通过在烧结原料配加高炉瓦斯灰、炼钢污泥等含铁杂料，降低原料和生产成本，取得了一定效果。但是锌元素在铁前系统的中循环富集，造成高炉入炉料中锌元素含量升高，影响高炉生产，有必要通过调整操作及生产管理控制高炉中的Z n，使高炉实现安全稳定生产。

1 锌在高炉中的行为

锌是一种银白色重金属元素，2 0℃时的比重为7.133 g／c m3。Z n的熔点为419℃，沸点为9 07℃，自然界中常以红锌矿( Z n O ) 和闪锌矿 ( Z n S )形态存在，有时也呈碳酸盐或硅酸盐形式，在烧结矿和球团矿中主要以铁酸锌形式存在。高炉生产中锌存在于两个循环：第一个循环是高炉内部的小循环；第二个循环是烧结、高炉生产环节间的大循环。

1.1 高炉内的富集。含锌矿物进入高炉后生成固态 ZnO，随炉料下降过程中被 C 、CO和F e还原，化学反应式分别为：

ZnO+ C=Zn ( g ) + CO ( g ) - Q ；

Z n O + C O( g ) = Z n ( g ) + C O 2 ( g ) - Q ；

Z n O + F e ( L ) = Z n ( g ) + F e O ( L ) 。

在高炉下部1000℃以上的高温区，Z n O还原出来的Z n 全部被汽化为锌蒸汽分散于煤气中并随之上升，锌蒸汽到达高炉上部低温区时冷凝而再被氧化形成Z n O细粒，一部分随煤气炉顶逸出炉外，一部分附着于下降的炉料时就再次进入高温区重新被还原和汽化，周而复始，形成了锌在高炉内的循环富集现象。

1.2 锌在烧结、高炉系统间的循环。在炉内高温区汽化形成的锌蒸汽，随煤气上升温度降低，冷析成微细颗粒或再被氧化成Z n O ，若粘附于上升的粉尘，由荒煤气带出炉外，进入煤气清洗系统会沉积在管道或除尘灰中。富含锌元素的高炉煤气除尘灰被回收，用于烧结配料，含锌的烧结作为炼铁主原料重新进入高炉，形成了锌在烧结、高炉系统间的循环。

2 锌的主要危害及证据

2.1 锌的危害

2018年10月，锌负荷从2.0kg/t上升到3.0kg/t左右，各种危害突出显现，具体如下：

2.1.1 对产量、消耗的影响

当锌的富集加剧，高炉内粘结也严重，炉况顺行及煤气利用变差，锌负荷每上升0.1kg/t，燃料比约上升1.68kg/t。为维持生产，消除结厚，每月左右炸瘤一次，造成无计划休风，对产量影响较大。

2.1.2 影响原燃料的冶金性能。

渗入铁矿石和焦炭孔隙中的锌蒸汽沉积氧化成Z n O后，一方面由于体积的膨胀会增加铁矿石和焦炭的热应力，破坏铁矿石和焦炭的热态强度，并导致烧结矿和球团矿的低温还原粉化指数变差，焦炭的反应性增加，反应后强度降低；另一方面锌蒸汽也会堵塞铁矿石和焦炭的孔隙，恶化高炉料柱的透气性，给高炉冶炼带来不利影响。休风时观察风口扒出的焦炭，粉碎比较严重。

2.1.3 对高炉操作的影响

（1）炉喉及炉身上部砖衬上的锌瘤破坏炉料的下降和煤气流的上升，破坏炉料和煤气的正常分布，导致炉况失常。

（2）锌瘤滑落时又引起风口灌渣及损坏，锌负荷明显上升后，风口损坏大幅增加。

（3）上升管和下降管的锌瘤会堵塞煤气通道，导致炉顶压力异常。

2.1.4 对高炉热分布的影响

ZnO+ C=Zn + CO -Q （1）

Zn+CO2= ZnO+ CO+Q （2）

在高温区通过式（1）吸收热量，在低温区通过式（2）放出热量，热量就从高温区转移到了低温区，导致渣铁温度降低，渣的黏度升高，从而不利于高炉顺行和脱硫。因渣铁温度易降低，炉缸工作易失常，不能有效开展低硅冶炼。

2.1.5 K 、N a 、Z n 、P b等有害元素的叠加效应

高炉砖衬面对的不仅仅是单纯的某一种有害元素，而是K、Na、Zn、Pb等有害元素的综合作用，并且扫描电镜检测结果显示，这些有害元素对砖衬的侵蚀存在叠加效应。所造成的破坏远远超过任何一种单一元素，这是高炉砖衬侵蚀机理的特点之一。

2.2 锌危害的证据

从上表1明显可以看出，各类粘结物锌含量明显高于其它有害元素。

3 高炉中锌的平衡

高炉中锌的分配主要通过对高炉锌平衡的研究来实现，但仅仅研究高炉本体锌元素的平衡还不能全面的说明问题。近期来萍安钢公司研究了高炉的锌平衡，从研究的结果来看，进入高炉中的大都主要由烧结矿带入，排出高炉的锌大都由二次除尘灰带出（布袋灰或瓦斯灰）。

3.1 高炉中锌的来源

3.2 烧结矿中锌的来源

3.3 高炉中锌的支出

4 高锌负荷冶炼操作实践

4.1 湘东炼铁厂近期指标情况

4.2 高锌负荷冶炼实践

湘东炼铁厂有一座450m3高炉，两座420m3高炉，在2018年10月份以前，锌负荷在1.5kg/t左右，燃料比在549kg/t左右，高炉利用系数在3.8左右，高炉基本上每3月炸瘤一次，和储铁式大沟检修同步进行。进入2018年10月份，为进一步降低生铁成本及环境保护需要，消化当期产生高炉瓦斯灰及炼钢污泥，球团矿大量配加大顶粉，锌负荷上升到3.0kg/t以上。锌负荷上升初期，燃料比明显上升，高炉结瘤速度明显加快，炉型不合理，煤气利用明显下降，高炉每月炸瘤一次。通过一段时间高锌负荷冶炼实践，总结经验，高炉结瘤速度得到控制，恢复到3个月炸瘤一次，煤气利用提升，高炉利用系数取得突破。延缓高炉结瘤主要措施如下：

4.2.1 做好精料工作。提高烧结矿强度，减少成分波动。减少粉末入炉，以改善料柱透气性。球团矿、块矿严禁布在边缘，防止热爆裂粉化，粘结炉墙。雨水天气，调整混块比例，确保筛分。

4.2.2 保持高炉顺行、稳定、避免炉内温度剧烈波动，对防止高炉结瘤是非常重要的。为此各高炉都应根据本高炉原料、设备等具体情况，寻找适合于本炉特点的基本操作制度，才能既得到好的经济技术指标，又能避免发生事故。

（1）送风制度和装料制度应与原料条件相适应。不顾原料条件，片面追求产量、鼓大风的做法，会破坏高炉顺行，经常出现管道，炉温也不可能稳定。应注意具体条件下的正常压差(透气性指数)，避免不顾客观条件追求高压差。有条件的高炉应尽量提高炉顶压力。在气流不能看清的情况下，应适当控制冶强。

（2）在高锌负荷原料情况下，风口布局适当优化，富氧率较高的情况下，适当缩小风口面积。

（3）装料制度也不能脱离原料条件。脱离原料条件，过分压制边缘气流，会造成管道、悬料、崩料。而过分发展边缘气流，只能得到暂时的顺行，不能长期稳定，而且会造成炉墙附近的炉料因温度过高而过早熔化。在锌负荷较高的情况下，选择合理的装料制度，发展好两道气流。

（4）高炉调节要准确，幅度不要太大。风量、风温、喷吹物都应坚持“微调、少调、早调”的方针，装料制度的调节不能过于频繁。选择中硅、中硫、低碱度操作。

（5）避免长时间慢风作业，必要时要缩小风口直径，不得已时可堵风口，防止边缘过分发展。

4.2.3 尽量避免无计划休风，并注意长时间计划休风前，净焦要加够，要出净渣铁，待净焦下到炉缸再休风。复风时要根据休风期间的情况补充焦炭，保证炉温，复风恢复过程不要拖得太长，复风后要主动清洗炉墙。

4.2.4 装料时小机不要加在炉墙附近，焦丁可布在边缘。

4.2.5 严格禁止长时间低料线作业。

4.2.6 及时消除设备故障，布料不灵及时检修或更换。保持风口进风均匀，避免长期堵风口作业。

4.2.7 冷却设备的冷却强度，应根据高炉各部位、各时期的热负荷而定。冷却强度小，不利于炉体维护，过大，则容易结瘤，且易造成能源浪费。长期休风或慢风作业时，要及时减少各部位冷却水量。漏水的冷却器应及时处理。高炉近期调水效果比较明显。