高鋅負荷下高爐冶煉及操作技術

高鋅負荷下高爐冶煉及操作技術

1試驗結果與分析邵鋼3號路橋，有效體積420m3。隨著煉鐵技術的發(fā)展,高爐冶煉技術的進步,各項經濟技術指標持續(xù)改善。到2013年,燃料比下降到歷史最低水平,全年燃料比控制在545kg/t。但是,由于入爐原料帶來的鋅對高爐危害十分嚴重,加上操作制度的不合理等,韶鋼1#高爐,6#高爐都因鋅負荷過高導致出現爐墻結瘤現象,唯有3#高爐在長期高鋅原料入爐的情況下依然保持順行穩(wěn)定。因此,在這與大家一起探討高鋅原料條件下一些有效地操作經驗,為高鋅原料冶煉找到更好的應對措施。原料中鋅負荷對高爐冶煉的危害日漸受到重視,不控制有害物鋅的入爐,不及時有效的將鋅隨瓦斯灰排出,鋅就必然會在高爐內不斷的循環(huán)富集,給高爐帶來一系列的不利影響。2原料中硫及其化合物2.1錫及其化合物的性質鋅是有色重金屬,在高爐原料中屬于微量元素,鋅及其一般化合物的基本性質如表1所示。2.2造礦中鋅的種類在富礦及精礦粉中,鋅主要以閃鋅礦ZnS、碳酸鋅ZnCO3及含水碳酸鹽鋅形式存在。在燒結礦中,鋅多數以鐵酸鋅ZnFe2O3、硅酸鋅Zn2SiO4、硫化鋅形式存在。在高爐爐塵中,鋅主要以紅鋅礦(Zn,Mn)O、鋅鐵尖晶石、硅酸鋅形式存在。3加吾基甲礦加吾礦加局部礦粉組成由于成本壓力,韶鋼3#燒結機配礦主要由地方礦加少量精礦粉組成見表2。加上入爐生礦主要是地方大寶山礦加海南礦,再配少量進口生礦,導致入爐鋅負荷長期處于較高水平。4爐內循環(huán)富集和爐身特征鋅進入高爐后,隨著爐料與煤氣流的運動過程中,不斷進行固態(tài)-液態(tài)-氣態(tài)的轉換,在高爐內循環(huán)富集。主要是形成較低熔點的物質結瘤,破壞爐襯,降低焦碳反應強度如圖1,對高爐造成嚴重危害。所有入爐原料鋅負荷高的高爐,均表現為指標變差,風口有變形,爐身易結瘤等現象。其中,結瘤表現最為突出,使高爐正常生產受到阻礙,并大幅度增加冶煉成本。4.1u3000爐身停爐時出現較大變化400m3級1#高爐,750m3級6#高爐,在高鋅原料使用條件下,加上1#高爐,6#高爐均處于爐齡后期,大量鋅在爐內循環(huán)富集。加上長期無法改變原料條件下,操作上煤氣流分布的不合理,爐墻保護性渣皮不穩(wěn)定,冷卻壁漏水沒及時有效控制等因素,必然導致鋅在爐內不斷積累,最終形成爐墻結瘤。1#高爐在2010年底出現較大變化,突出表現為:爐缸工作不活躍,風口易來渣,爐況基本順行無法滿足,經常塌料,邊緣無法出現均勻氣流,管道氣流多,爐頂溫度高且四周溫度偏差大,基本操作制度對爐況調節(jié)無改善,爐況處于不受控狀態(tài)。對此,2010年底對1#高爐進行降料線停爐炸瘤。6#高爐于2009年開始出現氣流不合理分布狀態(tài),爐身開始結瘤,同樣出現無法做出邊緣氣流,隨后結瘤越來越嚴重,幾乎是靠中心管道氣流吹出,任何調節(jié)手段對高爐氣流分布無影響,以至于2009年下半年對高爐組織停爐大修。從停爐下來觀察,爐身約1/2體積處于結瘤狀態(tài)。從風口中小套來分析,均存在上翹現象。主要是爐內鋅蒸汽順著冷卻設備周圍縫隙下到風口,冷凝為液態(tài),進入風口組合磚,使體積膨脹,造成風口上翹。從6#高爐風口來看,上翹率在70%以上。風口上翹必然導致送風制度受到嚴重影響,從而改變爐缸初始煤氣分布,對高爐操作造成嚴重影響。通過提取風口流出銀白色金屬液體進行化驗,得出鋅含量高達60%。4.2主要結厚原因分析從3#高爐計劃檢修來看,每季度計劃休風一次,四條上升管都有明顯的銀白色物質造成結厚現象,每次都需組織人員對上升管進行清理。通過取樣分析,主要結厚原因是大量鋅蒸汽隨煤氣上升,在上升管開始冷凝,附著在管道壁造成。鋅的熔點為419.5℃,從實際操作經驗分析來看,3#高爐入爐原料含鋅負荷較高時期,爐頂上升管四點溫度經常處于較高水平,有時爐頂溫度高達400℃以上,加上高速運行的煤氣流,爐內鋅蒸汽便隨煤氣流上升,多數附在瓦斯灰及布袋灰上,少量冷凝在上升管壁,部分回落于爐內循環(huán)富集。4.3降低焦碳強度高鋅原料入爐,鋅可破壞焦碳強度,導致焦比增加。在焦碳與爐料運動過程中,焦碳會吸附隨煤氣上升的鋅蒸汽,附著在焦碳上的鋅加速了碳素溶解反應(C+CO2=2CO),使焦碳強度降低。研究表明:還原1公斤鋅,需要消耗11公斤焦碳。而鋅氧化一般發(fā)生在高爐上部,放出的熱必然導致爐頂煤氣溫度升高。因此,入爐原料鋅負荷增加,必然導致焦比增加,從而增加冶煉成本。5原料配礦,降低燒結礦含鋅量作為韶鋼420m3級高爐,加上成本壓力,大量地方資源需要消化,必然導致入爐原料鋅負荷高。加上4#燒結機使用十幾年,已經處于老化狀態(tài),燒結技術及工藝限制,無法避免燒結礦的波動。只有從原料配礦開始入手,優(yōu)化配礦模式,降低入爐鋅含量,盡量避免使用瓦斯灰及布袋灰返回燒結工序。通過工藝改進,對燒結機除塵灰實行外排,降低燒結礦含鋅量。對于地方生礦,盡量從最優(yōu)配比入手,將入爐鋅含量降到最低水平。6高爐操作人員要有條件高爐順行是組織生產的前提保證。在原料無法改變的情況下,通過強化內部操作人員的管理,精心細化操作,保證高爐熱制度及造渣制度的穩(wěn)定。高爐操作人員要有結合外部條件快速判斷爐況的能力,只有對爐況準確判斷,才能通過及時調節(jié)基本操作制度確保高爐的穩(wěn)定順行。時刻要以爐況順行為工作重點,杜絕虧料,保證煤氣流分布合理,避免邊緣局部氣流發(fā)展,盡量做均勻邊緣氣流,同時做出中心氣流。6.1爐渣堿度、溫度在日常操作中,必須穩(wěn)定爐溫,提高爐溫穩(wěn)定率,實行中硅中硫操作。保證爐缸熱量充足,爐缸處于活躍狀態(tài)。3#高爐操作制度規(guī)定:Si:0.45%~0.65%,S:0.025%~0.05%,爐渣堿度控制在1.05~1.15水平,鐵水溫度控制在1475℃±10℃水平,保證爐渣流動性好。將穩(wěn)定操作參數,提高爐溫穩(wěn)定率作為高爐煉鐵工作者日常操作考核依據。通過長期的量化管理,3號高爐鐵水成分控制取得了十分顯著的成績,如表3所示。6.2合理控制氣流實踐證明:有效排鋅的主要渠道是通過高爐上升煤氣將鋅帶走,煤氣帶走鋅量是入爐鋅量的90%以上。結合入爐原料特點,煉鐵工作者應該以做出中心氣流,均勻穩(wěn)定邊緣氣流作為爐內氣流調節(jié)方向。同時滿足相對適宜的煤氣流速及溫度,才能保證排鋅工作順利進行,真正減少鋅在爐內循環(huán)附集量。在日常操作中,必須時刻觀察煤氣分布特點,發(fā)現氣流有偏向時,及時查找原因。根據原因,采用扇形布料或者是改變裝料制度見表4,改變料線等方式扭轉氣流,隨時保證有均勻的邊緣氣流,有穩(wěn)定的中心氣流分布。在出現滑料及塌料時,必須控制好深料線布料角度,采取臨時退礦批或者控壓操作,以穩(wěn)定爐內煤氣流,杜絕掛料引起高爐坐料。如上部調節(jié)無效時,須及時找機會調整風口,改變爐缸煤氣初始分布,從而保證合理煤氣流要求。6.3煙氣流分布及時調節(jié)要求高爐管工定期對冷卻系統組織查水工作,同時每天測量高爐冷卻系統水溫差,根據水溫變化特點及爐內煤氣流分布及時調節(jié)。每天需取高爐煤氣成分化驗,根據高爐煤氣中氫氣含量初步判斷爐內冷卻壁是否存在漏水。如發(fā)現漏水須及時控制水量,嚴重時可封堵漏水冷卻壁,防止冷卻壁漏水導致爐溫失控。冷卻系統漏水必然引起高爐煤氣流分布失常,鋅蒸汽更易在漏水區(qū)域結厚甚至結瘤。6.4按加強考核指標分根據原料特點,要求上料員工每兩小時組織一次打篩工作,確保篩分效果?，F場管理人員須隨時檢查篩分情況,并將篩分工作納入上料員工考核指標。針對地方生礦夾帶泥土多,雨季很難篩分等特點,要求在地方礦進入場地時組織水洗工作。通過強化篩分管理,入爐粉末量得到有效控制,基本能維持在規(guī)定水平,使得高爐透氣性得到改善。6.5維持合理操作爐型要保證爐缸活躍,須及時出盡渣鐵,為高爐下料均勻制造合理的空間,同時可以改善煤氣流分布,維持合理操作爐型。合理選擇鐵口深度及角度,保證每爐出鐵時間滿足50min水平,見渣率必須達到100%,并將鐵口合格率作為爐前考核依據。嚴格執(zhí)行有利于高爐順行的各項規(guī)章制度,爐前崗位必須在煉鐵工組織下有效完成出渣鐵工作。只有在高爐順行的基礎上,排鋅工作才能順利進行。6.6爐內操作的變化特點高爐操作人員必須每天計算鋅及堿金屬入爐量,找出變化趨勢,總結爐內操作的變化特點。每周對瓦斯灰、布袋灰成分進行化驗分析,根據瓦斯灰布袋灰排鋅量算出在爐內循環(huán)富集的鋅量。結合生產實際,定期采取排鋅排堿措施,確保鋅堿含量在爐內處于可控水平。7高爐采用鋅原料冶煉的必要性鋅的循環(huán)富集,主要是高爐原料帶入鋅量與排放鋅量不對等的循環(huán)及燒結與高爐生產環(huán)節(jié)的循環(huán)造成。在降低煉鐵成本的同時,必須注重爐料中有害物質的控制,對高爐冶煉實現高產、低耗、安全