天鐵高爐鋅危害及其處理

天鐵高爐鋅危害及其處理摘要天鐵高爐鋅的危害主要表現(xiàn)在高爐爐皮開裂、高爐長高、風(fēng)口中套上翹嚴重、爐襯膨脹、破壞，造成爐缸水溫差升高。其措施主要是減少入爐鋅負荷，控制適宜煤氣流，控制適宜爐溫和堿度。關(guān)鍵詞鋅危害措施前言天鐵集團煉鐵廠現(xiàn)有高爐六座，(700m3X4+380m3+2800m3,2800m3高爐于2009年6月18日開爐投產(chǎn))。從2007年年初開始發(fā)現(xiàn)出鐵時渣鐵溝冒白煙，渣表面冒藍火，結(jié)殼嚴重，爐前活難干，在爐溫Si低于0.3%時渣鐵物理熱相當(dāng)差，渣鐵溝兩側(cè)有白色物質(zhì)，經(jīng)化驗主要成分是鋅。鋅的危害鋅是有色重金屬元素，在鐵礦中主要為紅鋅礦(ZnO)和閃鋅礦(ZnS)，在燒結(jié)礦中主要為鐵酸鋅〔ZnO.^Oy或(ZnFe)。］。入爐后很快分解成ZnO，隨爐料下降，在CO?=1?5的條件下，于1000°C以上的高溫區(qū)還原成Zn。其沸點僅為907°C，因而還原的Zn很易揮發(fā)，蒸發(fā)進入煤氣，升至高爐中上部又重新氧化成ZnO，它大部分被煤氣帶走，剩余部分隨爐料下降，在爐內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)。Zn蒸汽可滲人爐襯縫隙中，在爐襯中冷凝下來，并氧化成ZnO，體積膨脹，破壞高爐內(nèi)襯。凝附在內(nèi)壁的ZnO，積久還能生成爐瘤，給高爐冶煉帶來不利影響。鋅在爐襯內(nèi)部沉積，造成爐襯膨脹、破壞耐火爐襯本身有一定的氣孔度．爐內(nèi)氣體在壓力作用下容易滲入磚襯，尤其是鋅蒸汽，與鉀、鈉相比有較大的粒子質(zhì)量和較小的離子半徑，在高溫下有較大的動量和穿透力．更容易進入耐火爐襯的內(nèi)部。滲入爐襯的鋅蒸汽，在爐襯中冷凝下來，并氧化成Zn0，體積膨脹，破壞爐墻，嚴重影響高爐壽命。鋅在爐襯表面沉積容易產(chǎn)生爐瘤在爐身上部爐襯表面吸附冷凝有液態(tài)鋅時，它一方面能粘結(jié)焦粉、礦粉，另一方面被氧化成氧化鋅.再與Si*AZ成硅鋅礦(加叫)和鋅尖晶石(加0泌⑴他們都是難熔物質(zhì)，因此，在爐襯表面上容易生成附著物，如果原料條件差，爐溫又頻繁波動，則附著物層層相粘，越長越大，最后導(dǎo)致結(jié)瘤。爐內(nèi)循環(huán)，造成一定的熱量轉(zhuǎn)移鋅在高溫區(qū)被還原吸熱：Zn0+C—Zn+C0－237730J／mol(1)在低溫區(qū)被氧化又放熱：Zn+C02一Zn0+C0+65190J/mol(2)這樣，Zn的循環(huán)造成爐內(nèi)熱量從高溫區(qū)轉(zhuǎn)移到低溫區(qū)，結(jié)果使渣鐵受到冷卻，在一定條件下，引起熔渣粘度升高。并且由于鋅在低溫區(qū)被氧化富集在爐襯表面，在渣皮脫落的情況下Zn0在高溫區(qū)被還原大量吸熱，會導(dǎo)致爐缸熱量不足，嚴重影響渣鐵物理熱差，不利于高爐順行和鐵水脫硫。燒損風(fēng)口等冷卻設(shè)備正常來說，風(fēng)口區(qū)域不可能有液態(tài)zn存在，但當(dāng)有壞風(fēng)口且漏水情況下，其他風(fēng)口區(qū)域串水，不排除局部過冷區(qū)域存在，因此液態(tài)Zn存在使風(fēng)口連續(xù)大量燒損。爐缸磚襯侵人鋅后膨脹，造成風(fēng)口二套上翹，爐缸活躍程度下降，嚴重時出現(xiàn)爐缸堆積，爐況失常。天鐵高爐生產(chǎn)現(xiàn)狀燒結(jié)礦含鋅情況天鐵燒結(jié)礦中鋅主要來源于煉鋼鋼泥中，由于廢鋼中鍍鋅板的增加，使鋼泥中鋅含量在2007年初呈上升趨勢，由于在2009年上半年鋼鐵市場形勢不理想的情況下，煉鋼鋼泥加入量增加，

并且由于高含量鋅的高爐瓦斯灰在燒結(jié)配料中的反復(fù)使用，使鋅不斷富集，燒結(jié)礦中鋅含量達到0.137%。具體見表1和表2。國內(nèi)外先進廠家一般限制入爐鋅負荷＜0.15kg/t。903.4爐體變形。天鐵煉鐵廠1GO次上漲80mm903.4爐體變形。天鐵煉鐵廠1GO次上漲80mm左右1）,西北方向上漲較多，東南方從2007年11月到表4。并且到目前#、3#高爐長高現(xiàn)象比較嚴重,，從2加上做標(biāo)記前上漲70mm一,爐體總爐體上漲標(biāo)記后，爐體再爐體總、共上漲150mm以上而且上漲不均勻（見圖段15#方向上漲較少，高爐出現(xiàn)了明顯的傾斜;1#高爐22日，在爐體二層（爐身第一段冷卻壁）平臺各方向長高情況見J2009年1為止以每月3~5mm的速度遞增。表1天鐵燒結(jié)礦中Zn、P、Ti的質(zhì)量含量取樣時間Zn含量%P含量%Ti含量%鋅負荷kg/12007.02.200.0420.0500.1320.5462008.03.120.0360.0490.1100.4572009.02.050.0630.0530.1100.7792009.03.210.1370.0730.0751.692高爐爐號護1 時間戶表2站瓦斯灰的化學(xué)成分,，% 芥裂睛況F三高爐32007.06.盼爐底封板爐基爐皮屮製縫寬度30—BOiiun.裂縫深4UD矗50Omni,點火盾岀現(xiàn)火苗Q-取樣時間CaO爐琴需啟爐皮牟Fe^裂三娠a點蟲扃出現(xiàn)火苗C?HAI1口」1口J2007.07.1卻叮年1CI月vjciV/ o丄Uh r咼渣口y方爐皮a最丸開裂處縫隙寬度^130f^82馳3200.511衛(wèi)衣^詁令菊壁處出03712?15 0?靱1曲0°08- 2「382008.03.3'-二高爐42008.09.2'）2D0貓9126心4.55咼渣鯉爐強.05113.35 0?禪和0.332 23.03)2Cl[]34p!5?22E44.67殳1泮7潮壁料髯斕口13.77 0.3裂約黑0.453 27.542009.05.1^0040095^9^14.58 0.45刃[3血478 26.353.2爐喉鋼彳磚下部結(jié)厚丄2心低渣門大套法蘭上方口開裂1bOOminP天鐵1#高厚度不到1米3.3爐皮開三從2007'-為嚴重，具體爐在2010年1,的結(jié)厚。5.2強M休風(fēng)后從爐頂成像上卻壁處口發(fā)現(xiàn)在爐喉鋼磚下沿4#風(fēng)口到10#風(fēng)口開裂太約IDClCliubP年開始，天鐵沖、艸高爐發(fā)現(xiàn)不同程度的爐皮開裂，特別在線009麻爐皮開裂最見表3。r.r>44mr曆天鐵煉鐵高爐爐皮開裂情況表 仃卻亠丄—▼"皿叭——1■■■■圖1 3#高爐體上漲情況表Z1#高爐長高情況mm位置東北東南西南西北三層平臺108109106110高爐冷卻設(shè)備損害嚴重天鐵1#高爐從2008年6月23日發(fā)現(xiàn)第一塊第四段冷卻壁損壞，到目前為止已壞8塊，是天鐵煉鐵歷史上從未出現(xiàn)過的現(xiàn)象。具體見表5。2#高爐5段、6段冷卻壁內(nèi)環(huán)大部分掐水，僅有2塊內(nèi)外環(huán)完好，其中6段有3塊內(nèi)外環(huán)全部破損，已掐水，靠外部噴淋冷卻，該處為高溫還原區(qū)域，破損嚴重，冷卻強度不足，已有爐皮發(fā)紅現(xiàn)象發(fā)生；另外冷卻板已累計掐水達20余塊；四段7#冷卻壁于2008年11月25日發(fā)現(xiàn)壞。1#高爐在2007年年初開始發(fā)現(xiàn)風(fēng)口上翹嚴重，實際上是風(fēng)口中套上翹，最大角度達到120。經(jīng)統(tǒng)計由于風(fēng)口中套上翹更換中套2007年8個，2008年13個，2009年10個。從2005年5月26日開爐以來由于爐體長高導(dǎo)致風(fēng)口大套變形更換大套4個。表5 1#高爐四段冷卻壁損壞情況損壞日期冷卻壁名稱2008.06.23四段29#2008.12.18四段28#2009.01.06四段4#2009.04.07四段30#2009.06.07四段7#2009.09.25四段31#2009.10.02四段25#2009.11.30四段24#3#高爐2008年8月11日下午16:30點，2段14#、15#、16#、17#冷卻壁水溫差從1.4°C—1.6°C升高至1.8C—2.1C,3段13#、14#、15#從1.0C左右升高到1.6°C—1.8°C,根據(jù)計算此部位的熱流強度最高值達到21kw/m2,已嚴重超標(biāo)。2009年5月2日爐缸水溫差再次出現(xiàn)異常，二段15#冷卻壁水溫差最高達到3C。富集的惡性事件2008年8月7日1#高爐由于集中排鋅，渣鐵物理熱差，導(dǎo)致爐前主鐵溝和下渣溝結(jié)殼嚴重，爐前干不出活，被迫減風(fēng)并且加凈焦15批共80噸。2008年10月23日8:50九段、十段爐墻溫度上行，最高達到1020C，10:20突然懸料，10:50鐵排鋅嚴重，此次共加凈焦100噸。這種情況各高爐都有。1#高爐在2008年就此種情況加焦導(dǎo)致全年焦比上升約2kg/t。處理措施合理配礦要想控制高爐內(nèi)的鋅，必須從根源上下手，停止使用轉(zhuǎn)爐泥等高鋅含量的部分含鐵雜料。只要控制住鋅的主要來源，高爐自身的循環(huán)富集程度就會大大減輕，高爐瓦斯灰中的鋅含量就會降下來，從而避免給高爐造成嚴重危害。由于在燒結(jié)配料過程中停止使用塵泥，大幅度地降低了各種鐵料的含鋅量，限制入爐鋅負荷。通過合理配料，減少燒結(jié)礦、塊礦、焦炭和煤粉帶入的堿金屬量是降低高爐鋅負荷的主要途徑。天鐵從2009年下半年開始，在燒結(jié)配料中大大減少煉鋼鋼泥的使用，使燒結(jié)中鋅含量大為減少，具體見表6。表6燒結(jié)鋅含量取樣日期料種Zn含量%P含量%2009.07.24酸性燒結(jié)礦0.0160.0612009.07.24堿性燒結(jié)礦0.010.046提高爐渣的排鋅能力要將進入渣中的鋅通過高爐渣排出爐外，應(yīng)提高爐渣的排鋅能力。在提高爐渣排鋅能力時要特別注意控制好爐溫和爐渣的堿度?？刂坪线m的爐溫，保證渣鐵流動性，降低爐渣黏度。在總堿度不變的情況下，以MgO代替CaO造渣也有利于爐渣排鋅。2009年二元堿度按2/3玻璃控制，爐溫〔Si〕按0.4?0.7%控制，全年平均二元堿度為1.13倍，爐溫月均〔Si〕最低為0.4%，全年平均0.52%。從而保證了爐前活易干，及時出凈渣鐵，為穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)打下基礎(chǔ)。優(yōu)化高爐操作強化篩分管理，在改善原料的冶金性能的同時，減少入爐粉末:運用上下部調(diào)劑，形成合理煤氣流分布；控制冷卻強度，避免邊緣堆積或爐墻結(jié)厚。必要時采取硅石洗爐的辦法排除鋅害。及時更換風(fēng)口中套定期檢查風(fēng)口中套上翹情況，一但發(fā)現(xiàn)上翹嚴重時及時休風(fēng)更換，從而保證爐缸初始化煤氣分布合理。降強度2009年5月在三高爐爐缸水溫差高后采取降強度冶煉，并于10月20停爐中修。二高爐在爐皮開裂嚴重的情況下，采取焊補并灌漿，在2009年10月采取將強度冶煉，以保證安全生產(chǎn)。開發(fā)利用開發(fā)和利用廢棄物高爐灰，減少鋅的人爐次數(shù)和數(shù)量，降低鋅的危害，增添處理高爐灰的生產(chǎn)線，對高爐灰提鋅;處理后殘渣加人含鐵原料擠壓成型后，可提供給高爐，提高高爐灰的綜合利用率。天鐵從2009年年初開始從高爐瓦斯灰中提取鋅，從而降低燒結(jié)礦中的鋅含量，減少爐外鋅循環(huán)。結(jié)語由于成礦原因及地質(zhì)條件的復(fù)雜性，我國不少地區(qū)的鐵礦石中不同程度地含有鋅礦物，并且隨著生鐵產(chǎn)能的擴大，進口礦使用的比例越來越高，尤其是隨著含鐵廢棄物回收使用率的不斷提高，鋅對