含鉛、鋅、銅、砷鐵礦的高爐冶煉

用高爐冶煉含有鉛、鋅、銅、砷等元素的共生鐵礦石的工藝過程。鉛、鋅、銅、砷等元素對高爐煉鐵都是有害元素，中國南方地區(qū)的鐵礦石大都含有這些元素中的一種或幾種，廣東大寶山礦是典型代表。鉛、鋅在高爐內(nèi)被還原，雖然基本上不溶于鐵水中，但它們在高爐內(nèi)的行為危害高爐爐襯，降低高爐一代壽命，鋅還給高爐造成結(jié)瘤危害。銅和砷在高爐內(nèi)是10017<的還原并溶入鐵水，它們影響鐵水質(zhì)量并殃及鋼的質(zhì)量，因此生產(chǎn)中只能通過配礦來降低銅和砷進入生鐵的數(shù)量。含鉛鐵礦的高爐冶煉在鐵礦中鉛主要以方鉛礦(PbS)和鉛黃(PhO)的形態(tài)存在，在燒結(jié)礦中主要為硅酸鉛(PbO?SiO2及2PbO?SiO2)。鉛在高爐中的走向鉛的各種化合物在高爐內(nèi)易分解還原，其基本反應(yīng)式為PbO+CO=Pb+CO2，PbS+Fe=Pb+FeS(或借助CaO的置換作用PbS變?yōu)镻bO再被CO還原)和2PbO?SiO2+CO+FeO+2CO=2Pb+2CO2+CaO?FeO?SiO2。在爐身中部900～1000℃溫度區(qū)還原完畢，熔滴至高爐下部高溫區(qū)時一部分鉛液穿過渣鐵層沉積于爐缸底部，一部分氣化，氣態(tài)鉛絕大部分隨煤氣流上升，少量從渣鐵口排出。沉積于爐缸底部的鉛液滲入爐底砌體磚縫、氣孔甚至基墩以下。爐缸內(nèi)有鉛液積存時，則在出鐵過程中隨渣鐵排出揮發(fā)氣化，有時鐵口泥芯周邊可見鉛液滲出滴集鐵口前。而隨氣流上升的氣態(tài)鉛遇H2O和CO2轉(zhuǎn)化為氧化鉛。氧化鉛和金屬鉛部分粘附于爐塵上隨煤氣逸出，部分粘附于料塊上隨之下降形成循環(huán)富集，部分滲入爐襯、冷卻壁填縫、風渣口各縫隙，有時冷凝的鉛液會從爐殼開口、縫隙或裂紋處流出。有的凝結(jié)于爐襯內(nèi)表面。鉛對高爐的危害

滲入爐底砌體的鉛液隨溫度升高體積膨脹產(chǎn)生巨大破壞力，會導致磚層浮動甚至整個爐底砌體毀壞以及爐殼開裂穿漏等事故。當爐缸鉛液積存過多時則引起爐前工作失常，如鐵口、主溝難以維護，堵死撇渣器釀成跑鐵事故等，而隨渣鐵排出的鉛污染爐前環(huán)境導致人體鉛中毒。滲入爐襯的鉛對爐襯起破壞作用，有鋅和堿金屬共存時尤甚，是形成爐殼爆裂的因素之一。氧化鉛與其他組分組成的低熔點化合物或共晶體粘附于爐料上，降低其軟熔溫度影響料柱透氣性，粘結(jié)在爐墻上促使形成爐瘤影響高爐正常生產(chǎn)。煤氣中的鉛塵使煤氣洗滌水含鉛超標，污染環(huán)境。鉛害的防止首先應(yīng)按高爐對入爐鐵礦含鉛要求配礦。在一般燒結(jié)生產(chǎn)實踐中鉛被部分脫除，隨配碳和堿度的提高而增減。對含鉛鐵礦脫鉛的試驗研究如氯化焙燒和氯化燒結(jié)以及回轉(zhuǎn)窯直接還原等雖有較好效果，但因經(jīng)濟環(huán)保等問題尚未能實際應(yīng)用。其次采用爐底排鉛技術(shù)。中國于1975年在湖南瑪瑙山錳礦5m3試驗高爐試驗成功后廣泛應(yīng)用于中小高爐。1991年8月水城鋼鐵公司1200m。高壓高爐開始采用排鉛措施，操作順利。排鉛爐底排鉛層采用高鋁磚砌筑，排鉛溝槽設(shè)在爐溫600℃水平處，排鉛爐底結(jié)構(gòu)示意于圖。采用爐底排鉛技術(shù)的高爐爐底侵蝕緩慢、壽命延長、基本解決了爐前鉛污染，多數(shù)高爐爐前空氣鉛濃度達標。一般排鉛量占入爐鉛量的60％～70％，在爐況順行爐頂溫度較低情況下回收率可進一步提高，當爐頂溫度超過400℃或爐缸堆積時排鉛量顯著降低。含鋅鐵礦的高爐冶