水鋼高爐有害元素控制實踐

第1頁共9頁水鋼高爐有害元素控制實踐 1??前言 1??有害元素的危害 2??堿金屬礦物 2??堿金屬氰化物 3????鋅元素在高爐的反應(yīng) 3????高爐煉鐵中鉛鋅雜質(zhì)循環(huán)演變過程及其產(chǎn)生的危害 33.1.鉛鋅雜質(zhì)的物化性質(zhì) 4????高爐中鉛鋅的循環(huán)演變 4??????高爐中鉛鋅雜質(zhì)的危害 5??????鉛的危害 5??????鋅的危害 6????水鋼高爐采取有害元素控制措施 6????建立有效的監(jiān)測體系 6????數(shù)據(jù)結(jié)果分析 7??????入爐有害元素控制措施 8????結(jié)語 9摘要首鋼水鋼高爐為降低生產(chǎn)成本，優(yōu)化高爐爐料結(jié)構(gòu)的同時，也為高爐帶入了有害元素Zn、K、Na、Pb的比重，為此專項研究有害元素的性質(zhì)及在爐內(nèi)循環(huán)原理的分析，研究有害元素對水鋼高爐冶煉及壽命的危害，并制定相應(yīng)的防治措施降低水鋼高爐有害元素對高爐危害，是水鋼高爐煉鐵當(dāng)前的重點工作關(guān)鍵詞：高爐；有害元素；防治；壽命前言進入2023年，由于鋼材市場價格持續(xù)低迷，水鋼為降低生產(chǎn)成本，優(yōu)化高爐爐料結(jié)構(gòu)，增加了國內(nèi)礦的比重：2023年上半年使用進口粉占比較2022年第2頁共9頁上升了2.90%,然而經(jīng)濟爐料降低了原料成本的同時，也為高爐帶入了有害元爐焦比增加，煉鐵成本增加，對高爐的順行和爐襯壽命造成危害。根據(jù)2023年此專項研究有害元素Zn、K、Na的性質(zhì)及在爐內(nèi)循環(huán)表—2023年上半年有害元素統(tǒng)計表時間三高爐四高爐鋅負荷(kg/t)堿負荷(kg/t)鋅負荷(kg/t)堿負荷(kg/t)2023年1月2023年2月2023年3月2023年4月2023年5月2023年6月水鋼企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有害元素的危害堿金屬還原進入生鐵的數(shù)量并不多，但因其在爐內(nèi)能過程帶來很大影響。堿金屬礦物主要是以硅鋁酸鹽長石類K?O·Al?O?·6SiO?、霞石類K?O·Al?O?·2SiO?、白云母后者如鉀鈣硅石2K?0·CaO·3SiO?。這些堿金屬礦物熔點都很低，在還原成K、Na元素，由于金屬K、Na的沸點只有799℃和882℃,因而還原出來后立即氣化隨煤氣上升，在不同的溫度條件下又產(chǎn)物K?CO?在<900℃時是固體，>900℃將熔化。當(dāng)其隨爐料下降到溫度>1050℃時，反應(yīng)向逆反向進行即K、Na重新被還原。K、Na的氰化物是在>1400℃的高溫區(qū)生成的：氣態(tài)的氰化物上升到<800℃區(qū)域時液化；<600℃區(qū)域時則轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w粉末，它們再度隨爐料下降，再度被還原生成氰化物，因此，鉀鈉的氰化物是在600-1600℃范圍內(nèi)進行循環(huán)和富集的?！?000℃的高溫區(qū)還原成Zn,由于鋅的沸點很低(907℃),還原出來的Zn立即氣化進入煤氣，上升過程中有一部分隨煤氣逸出爐2)有害元素在爐缸高溫區(qū)發(fā)生的還原反應(yīng)和有害元素在爐墻處結(jié)瘤，破壞了煤氣流的合理炭反應(yīng)后強度隨吸附堿金屬含量的增加而下及在爐內(nèi)循環(huán)原理的分析，研究有害元素對水鋼高爐冶工作。所以，不僅對高爐生產(chǎn)還是高爐長壽，??.高爐煉鐵中鉛鋅雜質(zhì)循環(huán)演變過程及其產(chǎn)生的危害第4頁共9頁煉鐵原料成分較為復(fù)雜。在含有鉛鋅雜質(zhì)的質(zhì)會被還原并附著在爐襯、管道內(nèi)壁，影響高爐生于該礦物中，如賦存于石英、碳酸鹽礦物中，表1煉鐵原料成分及物化特性熔點/℃沸點/℃比重/g·cm2kg1·℃-1焓變/kj·mol1000自由能/kj·mol000外觀紅棕色粉末黑色固體白色固體表2高爐煉鐵含鉛鋅物質(zhì)的礦物特性鉛鋅雜質(zhì)在高爐煉鐵中的循環(huán)演變見圖1。觀察圖1可知，含有鉛鋅雜質(zhì)的鋅，然后在1000℃高溫作用下還原成為氣態(tài)鋅。這主要是因為鉛、鋅二者的熔沸點不同，使得鉛單質(zhì)主要以液體的形態(tài)存在，而后經(jīng)過爐底的排鉛工藝排出，有時也會在冷凝的狀處流出，或者在堿性元素的作用下賦存于內(nèi)立鉛鋅帶人量大(>70%)鉛鐘帶人量小>30%)沉積含鉛鋅污泥立都分鉛鋅脫除爐內(nèi)小循環(huán)在堿性元素和鋅元素輔助下立鉛鋅帶人量大(>70%)鉛鐘帶人量小>30%)沉積含鉛鋅污泥立都分鉛鋅脫除爐內(nèi)小循環(huán)在堿性元素和鋅元素輔助下外排接觸爐料爐襯爐底爐外大循環(huán)鋅單質(zhì)氣態(tài)鋅鉛單質(zhì)煤氣系統(tǒng)危害增加牛圖1高爐煉鐵中鉛鋅雜質(zhì)循環(huán)的過程鉛單質(zhì)以液體形態(tài)進入高爐后，會引起氧化膨脹破壞作用。具體表現(xiàn)為：(1)鉛液進入爐內(nèi)并附著于爐內(nèi)的耐火磚上，會在氧化膨脹作用下，損壞耐火磚，嚴重的情況下還會導(dǎo)致爐殼破裂，甚至整個爐底漏穿；第6頁共9頁如果在爐底中聚集較多的鉛液，就會使高爐無體，并在球團礦、燒結(jié)礦上賦存，伴隨著鐵礦原料軟上的鉛雜質(zhì)會影響料柱的透氣性，而分布在爐墻的的條件下形成爐瘤，且爐瘤的含量非常高，可達90%,此時就會導(dǎo)致爐內(nèi)煤氣??.水鋼高爐采取有害元素控制措施??.1.建立有效的監(jiān)測體系自2023年7月，水鋼技術(shù)中心和鐵焦事業(yè)部共同配合每半個月對入爐的的堿負荷、鋅負荷及排出率、鋅負荷排出率作為常規(guī)指標(biāo)進有害元素隨著配加鐵精粉等國內(nèi)礦的增加，有害元素含量呈上升趨。2023年1月以來燒結(jié)礦Zn含量一直處于0.06%以上(水鋼內(nèi)部控制標(biāo)準(zhǔn)0.047%)。第7頁共9頁??.2.數(shù)據(jù)結(jié)果分析通過雙方的取樣分析及數(shù)據(jù)積累，基本掌握了水鋼有害元素的組成結(jié)構(gòu)，有害元素堿金屬、鋅收入、支出在各物料的占比如下：表二2023年1-6月入爐原燃料堿金屬收支比例%目項目球團瓦斯灰除塵灰比例643鋅表三2023年1-6月入爐原燃料鋅收支比例%項目球團瓦斯灰除塵灰比例從表二、表三可以看出，有害元素排出高爐的主要途徑為，堿金屬主要依靠爐渣排出高爐，占排出高爐的堿金屬總量的90%以上；而Zn主要是通過瓦斯灰排出高爐，占排出高爐的鋅總量的95%以上；(3)燒結(jié)礦及高爐球團、塊礦有害元素組成情況為了解高爐各種礦石帶入有害元素所占比例，對2023年6月份高爐用料結(jié)構(gòu)進行了分析只有一個數(shù)據(jù)巴混印度粉噴吹煤(3BF)噴吹煤(4BF)天倫焦自產(chǎn)焦從上表來看，菱鐵粉鉛含量最大值為0.01%,低于內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)(≤0.02%),鋅含量最大值為0.014%,低于內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)(≤0.02%),堿含量最大值為0.348%,低鋅含量最大值為0.097%,低于內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)(≤0.15%),堿含量最大值為0.2%,低鋅含量最大值為0.068%,低于內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)(≤0.10%),堿含量最大值為0.255%,??.3.入爐有害元素控制措施(1)高鋅、高鉀鈉的鐵精粉控制好使用比例：鐵精粉從6月份的32個點減至24個點，并且從單種的使用模式變?yōu)閮煞N鐵精粉搭配使用模式；(2)燒結(jié)礦配入南非粉時，高爐入爐塊礦不使用南非塊：四高爐從6月16日開始減少南非塊的使用比例(16%→6%);第9頁共9頁??.結(jié)語放率，使得有害元素入爐負荷與排放達到平衡，解除集量，三高爐2023年7月份下旬的堿金屬負荷從2023年