承钢2500m3高炉碱金属负荷的研究及应对措施

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1、http://www.gtjia.com承钢2500m3高炉碱金属负荷的研究及应对措施王挽平(河北钢铁集团承钢公司炼铁厂，河北承德067002)摘要：对承钢2500m3高炉钒钛矿冶炼入炉原燃料碱金属含量、碱负荷、排碱率进行了检测和测算。根据生产实践，提出了“高炉入厂原燃料碱金属含量控制标准、碱负荷控制范围及碱负荷长期超过5kg／t应当定期排碱”的观点。经过对碱金属的研究及采取应对措施，承钢3座2500m3高炉钒钛矿冶炼稳定周期明显延长。每年创效益约707万元。关键词：高炉；碱金属；负荷；研究；措施1问题的提出随着承钢炼铁生产规模的迅速扩大，炼铁技术也逐步向精细化方向发展。特别是

2、大型高炉投产后，对原燃料的质量要求也更加严格，除了对原料的品位、杂质含量、机械强度，燃料的化学成分、焦炭的冷强度和热强度等有更高的要求外，原燃料中的碱金属含量及碱金属对高炉生产的负面影响也越来越引起广泛的重视。2碱金属对高炉生产的影响碱金属在高炉内具有易形成低熔点物质、引发耐火砖衬膨胀、吸收热量和改变原料属性的特性。炼铁原燃料中碱金属含量增加，给高炉生产的稳定顺行带来了很大的不确定性和操作难度，主要表现在以下三个方面。2．1恶化焦炭冶金性能根据文献[1]，不同碱金属含量条件下测定的焦炭反应性及反应后强度结果表明，加入钾、钠后，焦炭的反应性增加，而且钾、钠的浓度越高，反应性就越大

3、。钾、钠对焦炭的碳溶反应起催化作用，而且钾的催化作用高于钠。焦炭在反应后因气孔壁迅速变薄，致使其反应后强度急剧下降，焦炭块度减小，产生较多的碎焦和焦粉，从而使高炉的透气性变差，影响高炉生产。实验测定表明，焦炭碱金属含量每增加1％，反应性增加8％，反应后强度降低9．2％，而且小于10mm粉末增加。焦炭碱金属含量与其强度的关系见表1。2．2破坏炉况顺行碱金属化合物在随着炉料下降的过程中被还原，形成碱金属蒸汽随高炉煤气上升。向上运动过程中，钾蒸汽在烧结矿中形成低熔点的K2SiO3等硅酸盐，使烧结矿变松软，熔点降低，因此导致高炉冶炼时软熔带上升、熔融层加厚、煤气阻力大，在炉温波动时易形

4、成管道及炉瘤。与此同时，由碱金属形成的凝结物掉落炉缸，降低炉缸温度，造成炉缸堆积，成为风渣口烧坏的一个重要原因。高炉出现上述征兆时，往往造成压差升高崩悬料次数增多，渣、铁流动性变坏，引起炉况失常。2．3侵蚀炉底和炉墙耐材高炉内碱蒸汽发生如下反应：2R+CO=R2O+C，生成的R2O与石墨炭同时渗入砖缝或砖衬气孔中而沉积，导致砖衬异常膨胀。此外，K2O与煤气中的CO2发生反应，生成K2CO3(熔点910℃，在有：Na2CO3存在时，熔点降低到700℃左右)，K2CO3http://www.gtjia.com的沉积作用和生成物使炉体砖产生内应力，降低炉体砖的强度最终引起砖衬疏松，再

5、加上煤气流的作用等，致使砖衬易于剥落。承钢2500m3钒钛矿冶炼高炉基本上每隔3个月出现一次不明原因的炉况波动，虽然从工艺操作制度和入炉原燃料质量稳定上做了不少工作，但是高炉炉况波动问题仍然没有解决。因此，对承钢2500m3钒钛矿冶炼高炉的入炉碱金属进行深入研究是十分必要的。3技术思路及研究内容通过测定承钢高炉原燃料的碱金属含量、测算高炉入炉料碱金属负荷、计算高炉碱金属收支平衡、确定高炉合理的碱负荷临界值，最终制定高炉碱金属危害的预防及排碱措施。3．1承钢高炉原燃料的碱金属含量表2为承钢高炉用原燃料的碱金属含量测定值，天福球、创远球中氧化钾含量约是华鑫球的3倍。3．2高炉入炉料

6、碱负荷表3为高炉入炉料碱负荷测算，从表3可以看出：入炉碱金属主要由烧结矿和球团矿带入，其中碱负荷的57．47％是烧结矿带入、24．87％是球团矿带入，两者合计82．34％；高炉入炉碱负荷为6．6384kg／t，属于同行业高炉中偏高水平。http://www.gtjia.com3．3高炉碱金属收支平衡表4为高炉碱金属收支平衡测算，从表4可以计算出：高炉的排碱率只有78．58％，排碱率偏低，存在碱金属在炉内循环富集的问题。http://www.gtjia.com3．4高炉碱负荷合理临界值(1)目前国内外部分高炉入炉碱金属负荷临界值如表5所示。表5部分高炉入炉碱金属负荷临界值比较(2

7、)不同高炉的临界值有差异，当碱金属投入量高于临界值水平时，高炉操作均会立即恶化，该值受燃烧温度、高炉温度分布、煤气压力、煤气速度、炉渣碱度、渣量、原燃料物理化学性质、操作水平控制等影响。随着高炉炼铁技术不断进步和原燃料质量的提高，渣量在减少，煤比在不断增加，焦炭负荷提高，焦炭在炉内所承担的任务也越来越重，因此对入炉碱金属负荷(碱金属临界值)也应降低。http://www.gtjia.com从目前承钢高炉碱金属收支平衡表看，高炉最大排碱量为5．0166kg／t。如果入炉碱负荷超过了该值，多余的