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在高爐爐皮開裂、高爐長高、風口中套上翹嚴重、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。關鍵詞鋅危害措施前言天鐵集團煉鐵廠現有高爐六座，(700m3X4+380m3+2800m3,2800m3高爐于2009年6月18日開爐投產)。從2007年年初開始發現出鐵時渣鐵溝冒白煙，渣表面冒藍火，結殼嚴重，爐前活難干，在爐溫Si低于0.3%時渣鐵物理熱相當差，渣鐵溝兩側有白色物質，經化驗主要成分是鋅。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以上的高溫區還原成Zn。其沸點僅為907°C，因而還原的Zn很易揮發，蒸發進入煤氣，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，在爐內產生循環。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，破壞高爐內襯。凝附在內壁的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生爐瘤在爐身上部爐襯表面吸附冷凝有液態鋅時，它一方面能粘結焦粉、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，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，最后導致結瘤。爐內循環，造成一定的熱量轉移鋅在高溫區被還原吸熱：Zn0+C—Zn+C0－237730J／mol(1)在低溫區被氧化又放熱：Zn+C02一Zn0+C0+65190J/mol(2)這樣，Zn的循環造成爐內熱量從高溫區轉移到低溫區，結果使渣鐵受到冷卻，在一定條件下，引起熔渣粘度升高。并且由于鋅在低溫區被氧化富集在爐襯表面，在渣皮脫落的情況下Zn0在高溫區被還原大量吸熱，會導致爐缸熱量不足，嚴重影響渣鐵物理熱差，不利于高爐順行和鐵水脫硫。燒損風口等冷卻設備正常來說，風口區域不可能有液態zn存在，但當有壞風口且漏水情況下，其他風口區域串水，不排除局部過冷區域存在，因此液態Zn存在使風口連續大量燒損。爐缸磚襯侵人鋅后膨脹，造成風口二套上翹，爐缸活躍程度下降，嚴重時出現爐缸堆積，爐況失常。天鐵高爐生產現狀燒結礦含鋅情況天鐵燒結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配料中的反復使用，使鋅不斷富集，燒結礦中鋅含量達到0.137%。具體見表1和表2。國內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#高爐長高現象比較嚴重,，從2加上做標記前上漲70mm一,爐體總爐體上漲標記后，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天鐵燒結礦中Zn、P、Ti的質量含量取樣時間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,的結厚。5.2強M休風后從爐頂成像上卻壁處口發現在爐喉鋼磚下沿4#風口到10#風口開裂太約IDClCliubP年開始，天鐵沖、艸高爐發現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高爐冷卻設備損害嚴重天鐵1#高爐從2008年6月23日發現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過的現象。具體見表5。2#高爐5段、6段冷卻壁內環大部分掐水，僅有2塊內外環完好，其中6段有3塊內外環全部破損，已掐水，靠外部噴淋冷卻，該處為高溫還原區域，破損嚴重，冷卻強度不足，已有爐皮發紅現象發生；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日發現壞。1#高爐在2007年年初開始發現風口上翹嚴重，實際上是風口中套上翹，最大角度達到120。經統計由于風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致風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,根據計算此部位的熱流強度最高值達到21kw/m2,已嚴重超標。2009年5月2日爐缸水溫差再次出現異常，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，導致爐前主鐵溝和下渣溝結殼嚴重，爐前干不出活，被迫減風并且加凈焦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的鋅，必須從根源上下手，停止使用轉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，在燒結配料中大大減少煉鋼鋼泥的使用，使燒結中鋅含量大為減少，具體見表6。表6燒結鋅含量取樣日期料種Zn含量%P含量%2009.07.24酸性燒結礦0.0160.0612009.07.24堿性燒結礦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。控制合適的爐溫，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，為穩產高產打下基礎。優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厚。必要時采取硅石洗爐的辦法排除鋅害。及時更換風口中套定期檢查風口中套上翹情況，一但發現上翹嚴重時及時休風更換，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。開發利用開發和利用廢棄物高爐灰，減少鋅的人爐次數和數量，降低鋅的危害，增添處理高爐灰的生產線，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，從而降低燒結礦中的鋅含量，減少爐外鋅循環。結語由于成礦原因及地質條件的復雜性，我國不少地區的鐵礦石中不同程度地含有鋅礦物，并且隨著生鐵產能的擴大，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