大型高炉如何有效排锌.doc

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1、大型高炉如何有效排锌2015-01-08 源自中国冶金报 包钢炼铁厂大型高炉如何有效排锌锌是高炉炼铁的有害杂质，按照国际标准和《炼铁工艺设计规范》要求，高炉锌负荷应低于150g/t。2014年6月在马钢召开的全国炼铁专家委员会年会上，与会专家针对国内现状，就国内大型高炉可接受的锌负荷达成了共识（见表1）。这个分类标准细分了不同容积的大型高炉可接受的锌负荷范围，原则是高炉容积越大，入炉锌负荷越低。国内外部分高炉锌负荷见表2。从表2可以看出，国外高炉严格执行国际标准，入炉锌负荷较低，部分高炉的入炉锌负

2、荷为64g/t～192g/t，除了Salzgittr略微偏高外，都在低于150g/t的范围内。近年来，由于节能环保和降低配矿成本的需要，武钢将除尘灰、瓦斯灰等二次资源在烧结厂回收利用，导致高炉面临着锌负荷过高的风险。高锌负荷引起高炉炉身结厚、高炉顺行困难、煤气利用率降低等一系列问题，深深困扰着高炉操作，特别是大型高炉尤为严重。为此，探索大型高炉高锌负荷操作应对技术具有必要性、紧迫性和现实性。锌对高炉生产的影响常规的烧结和球团过程只能脱除10%左右的锌，即使使用氯化焙烧也只能脱除65%左右的锌。因此

3、，锌总是或多或少地随矿石、焦炭和煤粉进入高炉内。进入高炉中的锌主要以铁酸盐（ZnOFe2O3）、硅酸盐（2ZnOSiO2）、硫化物（ZnS）和氧化物(ZnO)的形式存在。高炉冶炼时，其硫化物先转化为复杂的氧化物，然后在不低于1000℃的高温区还原为Zn，由于其沸点很低（907℃），还原出来的Zn气化混入煤气，上升过程中有一部分随煤气逸出炉外，一部分凝结成固态重新回到炉料，少量在管道中凝集，一部分又被氧化成ZnO并被炉料吸收再度下降还原，形成循环。锌含量高时会在上升管处冷凝、积聚，造成上升管阻塞，从

4、而堵塞煤气通路，进而导致高炉顶压异常波动，高炉上部煤气流紊乱，引起管道行程悬料、崩料现象，在很大程度上增加了高炉操作的难度，影响正常生产。锌对设备也会造成影响，锌会附着凝结在炉顶设备上，对设备运行造成影响。锌渗入高炉上部砖衬缝隙中，氧化后体积膨胀，严重时会破坏炉衬，甚至胀裂炉壳，引发安全事故。上部锌富集后形成的“炉瘤”滑落会引起炉况严重失常，甚至造成风口灌渣与烧毁。此外，锌在高炉风口处沉积，渗入耐火砖砖缝，对耐火材料侵蚀，造成砖体疏松，并逐步形成肿瘤状侵蚀体，从而导致风口和风口二套上翘或破损。锌会

5、破坏原燃料性能。在炉身上部，锌以气体形式渗入焦炭和矿石的孔隙中，沉积后会堵塞表面空隙，影响料柱透气性。另外，锌氧化后体积膨胀会增加铁矿石和焦炭的热应力，提高熟料的低温还原粉化指数，降低焦炭的反应后强度。锌还会造成炉身黏结。含锌蒸汽在上升过程中温度降低变成液态锌，黏结在砖衬表面，被煤气中的H2O、CO2等氧化后，形成低熔点的化合物，结成炉瘤。总之，锌在高炉内的恶性循环和积累，严重影响了高炉的稳定顺行与节能降耗。其行为对高炉的负面影响是多方面的：一是锌在高炉内的循环和积累，占据高炉的有效空间，稀释煤气

6、的有效浓度,减弱间接还原，降低煤气利用率；二是与焦炭发生化学反应（ZnO+C=CO+Zn），使焦炭的气化反应能力增强，反应后强度降低；三是使球团矿异常膨胀而粉化；四是降低矿石的软化温度，液态或固态锌金属还黏附于炉衬上，既能使炉墙结瘤，又直接破坏炉墙；五是在炉缸高温区锌蒸汽可以渗入炉衬的砖缝、裂纹和气孔中，破坏砖衬。锌及碱金属的破坏是造成炉缸砖衬环缝，破坏炉缸长寿的主要原因。高炉内锌的来源锌的循环富集存在于两个方面，一个是在高炉内部的循环富集，另一个是在烧结、球团和高炉工序间的循环富集。在高炉内部，

7、锌的沸点为907℃，低于ZnO开始还原的温度，因此还原反应不能得到液态金属锌，只能得到金属锌蒸汽，这种金属锌蒸汽容易从固体炉料中逸出而进入高炉煤气中。由于高炉块状带下部和软熔带具有足够的还原气氛和比较高的温度，再加上液体金属铁的大量存在以及还原出来的锌以气体形式存在，因而进入高炉块状带下部和软熔带的ZnO还原的热力学和动力学条件都比较充分，高炉块状带下部和软熔带内的ZnO绝大部分被还原成锌金属蒸汽随煤气上升，一部分凝结成固态重新回到炉料。而进入高炉炉渣排出的锌主要是以ZnSiO3状态存在的锌（锌如

8、何进入炉渣有待进一步研究）。锌金属蒸汽随煤气流上升到块状带上部后，就将被CO2氧化为固体ZnO。这些再氧化生成的ZnO，主要有以下几个去向：部分ZnO随粉尘逸出高炉外进入瓦斯灰和洗涤水；部分ZnO冷凝黏结在上升管、炉喉和炉身上部砖衬或钢砖上，形成高炉锌瘤，ZnO含量在60%以上；部分ZnO积存在块状带，使炉料中的锌大大超过原始含锌量，并在900℃～1000℃区域达到最大值，高炉内锌的蒸汽压高，达到最大值的温度就高。积存在块状带的ZnO随炉料下降再次被还原。上述过程重复进行，锌在高炉