攀鋼高爐鋅平衡的研究

1、攀鋼高爐鋅平衡的研究丁躍華1,刁日升2,謝鴻恩1(1.昆明理工大學(xué)材料與冶金工程學(xué)院,云南昆明650093;2.攀枝花鋼鐵(集團(tuán)公司煉鐵廠,四川攀枝花617000摘 要:對(duì)攀鋼煉鐵廠1、2號(hào)高爐進(jìn)出物料進(jìn)行了系統(tǒng)取樣,測(cè)定了樣品的!(Zn ,結(jié)合高爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)1、2號(hào)高爐做了鋅平衡計(jì)算。結(jié)果表明:在高爐冶煉穩(wěn)定的條件下,進(jìn)出高爐的鋅總量基本平衡;瓦斯泥未經(jīng)處理直接配入燒結(jié)是造成入爐原料鋅負(fù)荷高的主要原因;高爐內(nèi)的鋅主要由煤氣中的粉塵帶出,而通過(guò)渣鐵帶出的鋅量可以忽略。關(guān)鍵詞:高爐;!(Zn ;鋅平衡;污泥中圖分類號(hào):TF533.2+8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1001-1447(200701

2、-0009-03Research on zinc balance in blast furnaces of PansteelDING Yue-hua 1,DIAO Ri-sheng 2,XIE Hong-en 1(1.Kunming University of Science and TechnoIogy ,Kunming 650093,China ;2.Ironmaking PIant of Panzhihua Iron &SteeI Corp.,Panzhihua 617000,China stabIe operation conditions ;the higher zinc a

3、mount is caused due to adding sIudge that is not dezinced before mixed with sintering charge ;zinc removaI from the bIast furnaces is mainIy by the dust of top gas and the zinc removaI amount by sIag and hot metaI can be negIigibIe.Key words :bIast furnace ;!(Zn ;zinc baIance ;sIudge作者簡(jiǎn)介:丁躍華(1958-,男

4、,云南昆明人,副教授,主要從事煉鐵工藝與理論的研究.近年來(lái),由于鐵礦石資源供應(yīng)日趨緊張,攀鋼高爐不得不使用部分含鋅較高的鐵礦石,致使鋅的入爐量逐漸增加。鋅通過(guò)在燒結(jié)煉鐵系統(tǒng)的“大循環(huán)”富集和高爐內(nèi)的循環(huán)富集12,使高爐瓦斯泥中!(Zn 超過(guò)3%,大鐘內(nèi)側(cè)、煤氣上升管均富集有大量的鋅,在高爐耐火磚襯中也發(fā)現(xiàn)鋅的滲透使?fàn)t襯破壞的現(xiàn)象,鋅對(duì)高爐的危害日漸顯現(xiàn)。因此,對(duì)高爐鋅平衡進(jìn)行研究,弄清鋅在高爐原燃料、產(chǎn)品和煙塵中的分布,為減輕高爐鋅的危害和鋅資源的綜合回收利用是有意義的。高爐鋅平衡國(guó)內(nèi)外已做過(guò)大量研究:寶鋼2號(hào)高爐鋅平衡測(cè)定絕對(duì)誤差-26.41g /t ,相對(duì)誤差19.66%,鋅負(fù)荷0.134

5、kg /t ;3號(hào)高爐鋅平衡測(cè)定絕對(duì)誤差7.89g /t 、相對(duì)誤差18.16%、鋅負(fù)荷0.043kg /t ,并得出2號(hào)高爐的鋅主要由高爐煤氣帶走,而3號(hào)高爐的鋅主要由渣鐵帶出的結(jié)論3。馬鋼高爐鋅平衡誤差為23%28%,國(guó)外鋅平衡誤差最高達(dá)50%82%,不同高爐或同一高爐在不同時(shí)期鋅平衡數(shù)據(jù)差別很大4。!"取樣方法與數(shù)據(jù)收集為了避免爐況波動(dòng)對(duì)鋅平衡測(cè)定的影響,選擇爐況正常的1、2號(hào)高爐進(jìn)行鋅平衡測(cè)定。鋅的收支項(xiàng)包括所有入爐原、燃料和高爐排出物。在鋅的支出項(xiàng)中,煤氣采用水進(jìn)行除塵,雖然洗滌水中含有一定量的鋅,但洗滌污水經(jīng)沉淀后循環(huán)使用,沒(méi)有外排和泄漏,水中溶解的鋅達(dá)到飽和后,析出的過(guò)

6、剩鋅將沉淀在瓦斯污泥中,所以洗滌水中的鋅不計(jì)入支出項(xiàng)中。鋅平衡測(cè)定時(shí)間為4天,期間對(duì)1、2號(hào)高爐92007年 2月第35卷第1期鋼鐵研究Research on Iron &SteeI Feb.2007VoI.35 No.1進(jìn)行了系統(tǒng)的取樣。高爐用原燃料:燒結(jié)礦、螢石、一立球團(tuán)、鋼企球團(tuán)、會(huì)理塊礦和焦炭在高爐槽下取樣,煤粉在噴煤系統(tǒng)煤粉取樣口處取樣;在爐前取同一爐次的生鐵、上、下渣樣,上述試樣每天上、下午各取一次。瓦斯泥在瓦斯泥卸料口取樣,瓦斯灰在重力除塵器卸灰口處取樣,高爐凈煤氣使用帶流量計(jì)的采樣器取樣,出鐵場(chǎng)煙塵在除塵器排灰口處取樣,以上試樣每天取樣一次。固體試樣經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)混勻縮分后保留

7、約1000g ,經(jīng)制樣粗破后再次縮分至150g 左右,將經(jīng)縮分后的試樣制成供化驗(yàn)分析用樣。測(cè)定期間各種原燃料用量和瓦斯灰量采用高爐日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù),生鐵產(chǎn)量、爐渣量根據(jù)高爐日?qǐng)?bào)中的原料用量和成分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算得出,爐頂煤氣量根據(jù)風(fēng)量和煤氣成分計(jì)算得出,出鐵場(chǎng)煙塵量根據(jù)生產(chǎn)報(bào)表采用當(dāng)月總量計(jì)算日平均值,瓦斯泥量采用鋅平衡測(cè)定期間動(dòng)力生產(chǎn)日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)。!"鋅平衡計(jì)算與結(jié)果分析試樣!(Zn 分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2,表中!(Zn 數(shù)據(jù)為鋅平衡測(cè)定期間(2005年11月1518日取樣的平均值。表1 攀鋼1號(hào)高爐進(jìn)出物料!(Zn 與分布收 入3.18500.00100.0100.00059.800100.00合計(jì)1

8、0.0450100.000表2 攀鋼2號(hào)高爐進(jìn)出物料!(Zn 與分布收 入1920.5803.18500.00120.00210.947100.000合計(jì)10.6370100.000(1原料中燒結(jié)、球團(tuán)的!(Zn 分別為0.041 、0.090 (一立球團(tuán)、0.044 (鋼企球團(tuán),比寶鋼2號(hào)高爐燒結(jié)礦0.0098 的!(Zn 高出4倍多,比球團(tuán)0.0002 的!(Zn 高出200倍以上。在含鐵原料中球團(tuán)的!(Zn 最高,均高于燒結(jié)礦,建議在球團(tuán)配料中!(Zn 高的原料應(yīng)加以限制。會(huì)理礦、焦炭、煤粉!(Zn 均較低。(2在鋅平衡測(cè)定期間,瓦斯泥平均!(Zn 為3.19 ,比以往取樣分析結(jié)果低,如

9、2005年8月24日至9月3日連續(xù)10天取樣瓦斯泥平均!(Zn 為9.35 。造成波動(dòng)的原因是在鋅平衡測(cè)定期間,燒結(jié)配料中高爐瓦斯泥加入量不足3 ,低于正常的6 7 ,因此瓦斯泥含鋅量偏低,相應(yīng)燒結(jié)礦!(Zn 也比正常要低。(31號(hào)高爐瓦斯灰的!(Zn 為0.27 ,2號(hào)高爐瓦斯灰的!(Zn 為0.25 。瓦斯泥的!(Zn 是瓦斯灰!(Zn 的10倍以上,說(shuō)明鋅主要吸附于較小的粉塵顆粒中,這為瓦斯泥選礦脫鋅創(chuàng)造了條件。01 鋼鐵研究第35卷(4出鐵場(chǎng)煙塵!(Zn為0.24%,遠(yuǎn)高于生鐵和爐渣的!(Zn(在0.001%以下,由于出鐵場(chǎng)煙塵中的鋅是從鐵液中揮發(fā)出來(lái)的,表明鐵液在高爐內(nèi)被鋅所飽和,出

10、鐵時(shí),由于總壓和鋅分壓的變化,鋅從鐵液中逸出進(jìn)入煙塵中。出鐵場(chǎng)煙塵中!(Zn與瓦斯灰中的!(Zn接近,所以在對(duì)出鐵場(chǎng)煙塵回收利用時(shí)也應(yīng)該進(jìn)行脫鋅處理。根據(jù)各試樣!(Zn并結(jié)合高爐生產(chǎn)數(shù)據(jù),進(jìn)行鋅平衡計(jì)算,結(jié)果見(jiàn)表1、表2。表中收入或支出項(xiàng)中的數(shù)量為鋅平衡測(cè)定期間4天實(shí)際進(jìn)出高爐物料的總量。除鐵場(chǎng)煙塵由于1、2號(hào)高爐供用一個(gè)系統(tǒng),煙塵量為2座高爐共同產(chǎn)生的,同樣洗滌污水沉淀處理系統(tǒng)由1、2、3號(hào)高爐共用,瓦斯泥為3座高爐共同產(chǎn)生的,計(jì)算時(shí)上述量根據(jù)鐵量進(jìn)行分配。計(jì)算得出1號(hào)高爐入爐原料鋅負(fù)荷為0.830 kg/I,鋅平衡絕對(duì)誤差為-0.021kg/I,相對(duì)誤差為-2.526%;2號(hào)高爐入爐原料鋅

11、負(fù)荷為0.833 kg/I,鋅平衡絕對(duì)誤差為0.023kg/I,相對(duì)誤差為2.815%。鋅平衡計(jì)算結(jié)果表明,在高爐冶煉制度、原燃料穩(wěn)定的條件下,進(jìn)出高爐的鋅總量基本平衡,高爐循環(huán)總鋅量處于動(dòng)態(tài)平衡中。因此保持爐況穩(wěn)定、順行、減少爐溫波動(dòng),可減少鋅的積聚;攀鋼高爐鋅平衡絕對(duì)誤差略大于寶鋼,均在20g/I左右,說(shuō)明在爐況穩(wěn)定條件下,不同高爐鋅在爐內(nèi)循環(huán)總量的增減是漸進(jìn)的。與寶鋼相比,攀鋼高爐鋅平衡相對(duì)誤差較小,一方面與攀鋼較高的鋅負(fù)荷有關(guān),導(dǎo)致煤氣帶走的鋅占總量的比例較高,而高爐下部渣鐵帶出的鋅所占比例較小,渣鐵帶出的鋅對(duì)鋅平衡不造成大的影響;另一方面與當(dāng)時(shí)的爐況有關(guān),爐況對(duì)排鋅的影響有待進(jìn)一步深

12、入研究。目前攀鋼高爐入爐鋅負(fù)荷與國(guó)內(nèi)外部分高爐相比,處于較高水平56。(1在鋅收入項(xiàng)中,1、2號(hào)高爐入爐原料燒結(jié)礦帶入的鋅最多,分別占入爐鋅量的69.22%和68.90%,其次是球團(tuán)分別占1、2號(hào)高爐入爐鋅量的27.91%和28.38%。焦炭和煤粉帶入的鋅所占比例則較低,1、2號(hào)高爐分別為1.81%和1.78%,加上螢石、焦丁帶入鋅總量不足2%,可以忽略。所以降低燒結(jié)礦和球團(tuán)礦中的!(Zn是降低入爐原料鋅負(fù)荷的關(guān)鍵。(2在鋅支出項(xiàng)中,瓦斯泥所帶走的鋅量最大,1、2號(hào)高爐由瓦斯泥帶走的鋅分別占鋅總支出的88.548%和93.043%,可以看出從高爐排出的鋅主要富集在瓦斯泥中,瓦斯泥配入燒結(jié)是燒結(jié)

13、礦含鋅高的主要原因。因此,如果瓦斯泥不經(jīng)任何處理直接加入燒結(jié)原料中,從高爐排出的鋅絕大部分又回到高爐原料中,將形成鋅在煉鐵-燒結(jié)系統(tǒng)中的循環(huán)富集。(3除瓦斯泥外,瓦斯灰所帶走鋅也較高,1、2號(hào)高爐瓦斯灰?guī)ё叩匿\占鋅總支出分別為10.198%、5.233%。與瓦斯泥合并,1、2號(hào)高爐由煤氣粉塵帶走的鋅分別占總支出的98.74%和98.28%,因此可以認(rèn)為攀鋼高爐鋅主要由高爐煤氣中的粉塵帶走。而寶鋼3號(hào)高爐污泥和重力灰?guī)ё叩匿\僅占全部鋅支出比例的17.85%,生鐵、爐渣和灰塵帶走的鋅占鋅總支出的比例為82.17%,說(shuō)明寶鋼3號(hào)高爐鋅主要從高爐下部隨渣鐵排出爐外。造成上述差別的原因可能與入爐鋅負(fù)荷有

14、關(guān),相比較攀鋼入爐鋅負(fù)荷是寶鋼3號(hào)高爐的20倍。(41、2號(hào)高爐生鐵和爐渣帶走的鋅僅占鋅總支出的1%左右,由于出鐵時(shí),鋅過(guò)飽和而大量揮發(fā),渣鐵最初的!(Zn難以評(píng)估,所以渣鐵實(shí)際帶走的鋅量要遠(yuǎn)大于測(cè)定值,但在鋅負(fù)荷較高的情況下,由于渣鐵帶走的鋅相對(duì)比例較小,對(duì)鋅平衡所造成的誤差不會(huì)太大,另外對(duì)于較高的鋅負(fù)荷即使改變高爐冶煉制度,通過(guò)渣鐵排出的鋅量與上部煤氣相比也是有限的。(51、2號(hào)高爐除鐵場(chǎng)煙塵帶走的鋅占鋅支出分別為0.537%和0.565%,由于除塵系統(tǒng)僅對(duì)鐵罐除塵,而鐵口和鐵溝產(chǎn)生的煙塵沒(méi)有捕集,另外經(jīng)布袋除塵后的空氣中也含有少量鋅,所以該數(shù)據(jù)比實(shí)際值要偏小,但對(duì)鋅平衡產(chǎn)生的誤差不會(huì)大。

15、(61、2號(hào)高爐凈煤氣中的!(Zn都很低,凈煤氣帶走的鋅占鋅總支出中的比例不足0.1%,對(duì)鋅平衡沒(méi)有大的影響。!"結(jié)"論(1對(duì)1、2號(hào)高爐進(jìn)行為期4天的鋅平衡測(cè)定,鋅平衡相對(duì)誤差小于3%,絕對(duì)誤差小于0.024kg/I,表明在高爐冶煉穩(wěn)定的條件下,高爐內(nèi)循環(huán)的總鋅量處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。(2攀鋼高爐入爐原料鋅負(fù)荷達(dá)0.830kg/I(下轉(zhuǎn)第26頁(yè)11第1期丁躍華,等:攀鋼高爐鋅平衡的研究 (a析出物形貌 (暗場(chǎng)(b電子衍射花樣圖7 實(shí)驗(yàn)鋼在900C變形時(shí)析出物形貌及電子衍射花樣!"結(jié)"論(1利用透視電鏡對(duì)實(shí)驗(yàn)鋼在1000C和900C、變形40%的金屬薄膜樣進(jìn)

16、行了觀察和統(tǒng)計(jì)分析,分析發(fā)現(xiàn):變形量一定時(shí),變形溫度越低,實(shí)驗(yàn)鋼析出物數(shù)量越多,且析出物平均尺寸越小。(2利用透視電鏡對(duì)實(shí)驗(yàn)鋼在1000C分別變形60%和40%的金屬薄膜樣進(jìn)行了觀察和統(tǒng)計(jì)分析。分析發(fā)現(xiàn):變形溫度一定時(shí),變形量越大,其析出物數(shù)量越多,且析出物平均尺寸越小。(3在透視電鏡下觀察發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)鋼在1000C下變形時(shí),奧氏體中析出物形貌主要有球形、圓餅形;在900C下變形時(shí),奧氏體中析出物形貌主要有圓餅形。參考文獻(xiàn)1雍歧龍,馬鳴圖,吳寶榕,等.微合金鋼物理和力學(xué)冶金M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989.2王有銘,李曼云,韋光.鋼材的控制軋制和控制冷卻M.北京:冶金工業(yè)出版社,1995:53

17、.(收稿日期:2006-03-10(上接第11頁(yè)左右,在國(guó)內(nèi)外大中型高爐中處于較高的水平。對(duì)高爐順行、壽命已產(chǎn)生嚴(yán)重的影響,應(yīng)及時(shí)采取措施限制入爐的鋅量。球團(tuán)要限制使用含鋅高的鐵礦粉,燒結(jié)要降低瓦斯泥在燒結(jié)中的比例,最好是將瓦斯泥脫鋅處理后加以利用,以從根本上解決問(wèn)題。(3煤氣粉塵帶走98%以上的鋅,表明目前攀鋼高爐鋅主要由煤氣中的粉塵帶出,在粉塵中瓦斯泥!(Zn占比例最大,鋅主要附集在細(xì)粒級(jí)粉塵中。(4在鋅負(fù)荷較高的條件下,爐渣帶走的鋅不足總量的1%,即使改變冶煉制度,通過(guò)爐渣排鋅也是有限的。參考文獻(xiàn)1Giadyshev V I,Fiiippov V V,Rudin V S.Infiuenc

18、e of zinc onthe iife of the hearth iining and biast-furnace operationJ.Steei in Transiation,2001,31(1:i-4.2李肇毅,寶鋼高爐的鋅危害及其抑制J.寶鋼技術(shù),2002,(6:18-203王雪松,付元坤,李肇毅,等.高爐鋅平衡及含鋅塵泥的回收利用J.鋼鐵,2004,39(12:67-70.4劉裕信.鋅在高爐中的行為J.國(guó)外鋼鐵,1994,19(2:22-245Shchukin Yu P,Sedinkin V I.Poiushkin M E.Removai of biastfurnace siudge with high zinc content from recyciingJ.Steeiin Transiation,1999,29(11:6-8.6郭廷杰.日本鋼鐵廠含鐵粉塵的綜合利用J.中國(guó)資源綜合利用,2003,(1:45-46(收稿日期:2006-04-0462鋼鐵研究第35卷 攀鋼高爐鋅平衡的研究作者:丁躍華, 刁日升, 謝鴻恩, DING Yue-hua, DIAO Ri-sheng, XIE Hong-en作