韶钢小型高炉高锌冶炼的实践

韶钢小型高炉高锌冶炼的实践

0微量元素pb对高炉的影响为了充分利用地方矿资源，降低小高炉的配矿成本，宝钢集团广东韶关钢铁有限公司（以下简称“邵钢”）4号烧结机与广东省内矿粉的比例达到30:50。全省矿机中氮、磷等有害元素含量较高，污染源负荷较大（表1）。根据国内外数据的统计数据，当体积较大的锌积超过0.05kg/t时，对高密度影响较大。为减少高架作用对高粱的影响，采用高架作用血管锡通道的循环富行法，优化高架作用的操作参数，合理控制两条气流，采取必要的反应措施，减少高架作用对高粱的损害，预防结瘤风险，促进高粱的长期稳定和可持续。1高炉炉腹锌在烧结-烧结-炉腹循环富集机理高炉内的锌主要由炉料带入,韶钢小高炉在使用炉料中锌主要来源于烧矿,占97!以上,其次是大宝山块矿和焦炭.锌主要以铁酸盐ZnO·Fe2O3、硅酸盐2ZnO·SiO2及闪锌矿ZnS的形式存在.在高炉内锌易还原,且不溶于生铁.锌的硫化物先转化为复杂的氧化物,然后在高于1000℃的高温区被CO还原为气态锌.ZnO+CO=Zn↑+CO2-180.5kJ由于反应吸热且生成物全部为气态,所以高压、低温均不利于反应正向进行.沸点907℃的锌蒸汽随高炉煤气上升,到达温度较低区域时冷凝而且氧化.其中一部分附着于粉尘被煤气带出炉外,另一部分粘附在下降的炉料上再次进入高温区,周而复始,这就形成了锌在高炉内的循环富集现象.富含锌元素的高炉煤气除尘灰(成分见表2)回收后被用于烧结原料,而烧结过程不能去锌,烧结矿带着锌作为高炉的主要原料重新回到高炉中来,这就是锌在烧结-高炉间的循环,即高炉炼铁系统锌的“大循环”.锌在高炉内存在着循环富集现象,跟它的特性有密切关系,决定着其在高炉内分布情况,据研究表明,炉腹以下直到炉缸底部,锌主要存在于凝固在炭砖内的炉渣中,炉内端炭砖和环缝炭砖中都含有较高的ZnO.从环缝到冷却壁的炭砖中,ZnO含量很低.炉身上部和上升管区的ZnO含量较高,是煤气中ZnO冷凝的原因.炉身中部直到炉腹的粘结物中ZnO含量也很低,这是因为这一区域煤气温度较高又无渣壁和砖衬,ZnO无凝固的条件.2高铬合金开采2.1沉积锌炉缸、炉底炭砖锌主要富集在沉积炭、耐火材料边缘及裂缝中,与K、Na碱金属等有害元素叠加效应,使砖体组织结构由致密转为疏松,直到砖体破裂.炉内循环的锌蒸气在炉内高压下很容易渗入耐火砖炉衬的气孔内,部分渗入炉墙,在炉衬中冷却并氧化为ZnO(由Zn→ZnO的反应可以产生54!的体积膨胀,由ZnO→ZnS的反应可以产生68!的体积膨胀,而由Zn→ZnS的反应则可以产生83!的体积膨胀),使砖衬体积膨胀产生内应力而开裂和塌落,破坏炉衬.使炉内粘结物频繁脱落,造成风口损坏.沉积锌导致炉缸、炉底炭砖在炭黑的作用下形成裂缝并扩大,缩短高炉寿命.2.2大量进入成砖、破坏炉墙局部结厚炉内的锌蒸气顺着冷却设备周围缝隙下到风口区,冷凝为液体,大量进入到风口组合砖中,使风口组合砖体积膨胀或损坏,造成风口中套上翘,影响气流初始分布,气流产生偏析,容易造成局部气流过分发展引发管道现象而恶化炉况,严重的炉墙局部结厚.2.3煤气管道堵塞当锌的富集加剧,是煤气中ZnO冷凝的原因,上升管锌瘤和下降管锌尘沉积结瘤造成煤气管道堵塞,导致高炉煤气通道狭小煤气流偏行,炉顶压力异常,顶压不能由高压阀组控制,影响高炉正常生产.2.4高炉锌质瘤在休风更换风口时,发现有银亮的金属流出,取样分析,锌含量很高(见表3).部分ZnO凝附在炉墙内壁上,使粘结物黏结牢固,形成锌质瘤,造成高炉频繁悬料.由于锌的挥发温度很低,锌质瘤一般位于炉身上部、炉喉部位.在炉身上部的炉瘤,起源于氧化锌的凝固和富集;在炉身中下部炉瘤则复杂得多,它带有大量沉积炭、焦炭、碎矿块、锌、氧化锌和钾盐.锌大量积存在块状带,并在900~1000℃区域达到最高,造成锌在1200℃以下区域内循环.ZnO粘附在炉料上,堵塞炉料孔隙,恶化了高炉料柱的透气性,同时使高炉的煤气流分布失常,进而使炉料运动失常,产生难行、崩料和悬料.2.5高炉消耗机构锌以ZnO的形式凝固在炭砖内表的炉渣中,一旦达到还原条件并以Zn蒸汽脱离炉渣,使依附在砖衬上炉渣出现频繁脱落现象,造成炉墙温度经常报警,高炉消耗有增高趋势.3高铬开采处理措施3.1高炉操作方针:自设炉内炉内n高炉顺行是前提,以前韶钢小高炉以强化冶炼,以高利用系数为主要操作理念,不太注重有害元素对高炉的影响,高炉顺行周期比较短,造成高炉有结瘤现象,而后强化高炉内部操作管理,精心量化细化操作,确保高炉热制度和造渣制度的稳定,高炉内部要建立炉况顺行预警和快速反应机制,使高炉长期稳定顺行.1)给高炉热制度合理定位.高炉操作方针规定[Si]控制在0.45!~0.65!,物理热:1450~1480℃.尽量稳定炉温,定量细化操作,推行“中硅中硫低碱度”的操作理念,炉渣碱度R2控制在1.0~1.05.2)三班统一,精心操作,杜绝亏料、减崩、坐料的发生.任何作业都要以炉况顺行为中心,禁止亏料线作业,保证煤气流合理分布,防止边缘煤气流过盛和保持较低的炉顶温度(<300℃),均有利于减缓和消除在上升管、炉喉及炉身部位结下硬质锌瘤.3)控制好煤气流分布.煤气是热能和化学能的携带者,同时也是锌金属的携带者,国内外的研究表明,排出锌金属的主要渠道是高炉煤气,煤气中锌金属含量约占入炉锌金属总量9!~95!.煤气量大,温度高的地方,炉料含锌量也高.为避免炉墙结瘤,高炉日常操作应保证两股煤气流合理分布,即在维持合适的边缘煤气流的基础上以发展中心煤气流为主.保持高炉中心和边缘两股煤气流的合理分布,做到最大的排锌量,而且尽量保持气流分布均匀性.4)强化设备点检管理,避免设备故障导致休风或慢风.5)加强槽外筛分管理工作,减少粉末入炉.3.2高炉以锌为原料的转配通过降低入炉锌负荷,减少高炉锌的循环富集量.每月定期连续三个班使用含锌量低的5号机或6号机烧结矿.同样使用6号机烧结矿8号高炉,入炉锌负荷应基本相同,而1号,3号高炉排出的瓦斯灰和布袋灰锌含量几乎是8号高炉的2倍,可见在入炉锌负荷下降的情况下,通过高炉煤气排锌的效果显著.3.3冷却系统监控1)通过改善高炉原燃料条件、合理配矿减少入炉原料的含锌量和开发高炉瓦斯灰的有效回收,高炉入炉料的锌负荷控制在3.0kg/t以下.2)加强对有害元素的监控.日报、月报中增加锌、碱等有害元素的负荷含量,入炉原燃料和瓦斯灰成分的跟踪统计.冷却系统监控:确保漏水冷却设备及时发现;冷却壁水温差的监控:炉身7、8层冷却壁水温差控制在4~8℃,凸台控制在3℃左右,9、10层水温差控制在8~16℃,凸台控制在7℃左右;还加器对炉墙温度监控、炉内摄像煤气流分布监控以及炉壳温度监控.3)每月定期用一定比例(70!以上)低锌矿置换炉内的高锌矿,这是最有效、最经济的排锌方法如发现冷却壁水温差、炉墙温度、炉壳温度有明显下行迹象或炉况出现波动,及时改用低锌负荷烧结矿与高锌烧结矿搭配使用,降低入炉锌负荷,保持较低的锌负荷直至情况改善.4)定期适当降料面观察炉墙结厚情况.如出现以下的结厚症兆:顶温差>80℃、探尺差>500mm或煤气利用变差超过三个班,应立即降料面排锌,严防结瘤.4高炉技术经济指标韶钢小高炉对锌金属危害有较深认识,采取应对措施,很大程度控制了锌金属对高炉的危害,维持了合理的操作炉型,消除了管道、悬料和崩料,确保了高炉炉况的长期稳定顺行,燃料比基本维持在530~540kg/t,高炉技术经济指标得到很大的提高(见表4).5高炉矿及非定产矿1)只有维持高炉长期稳定顺行才能减少锌对高炉进