含铅、锌、铜、砷铁矿的高炉冶炼.doc

用高炉冶炼含有铅、锌、铜、砷等元素的共生铁矿石的工艺过程。铅、锌、铜、砷等元素对高炉炼铁都是有害元素，中国南方地区的铁矿石大都含有这些元素中的一种或几种，广东大宝山矿是典型代表。铅、锌在高炉内被还原，虽然基本上不溶于铁水中，但它们在高炉内的行为危害高炉炉衬，降低高炉一代寿命，锌还给高炉造成结瘤危害。铜和砷在高炉内是10017900时才能明显进行：先是硫化锌氧化为氧化锌，铁酸锌分解出氧化锌，然后被CO、C、Fe等还原。其基本反应式为ZnO+CO=Zn+CO2，ZnO+C=Zn+CO。锌的沸点低(906.97)还原后即气化挥发随煤气流上升。其中大部分被氧化成氧化锌微粒作为锌尘被煤气带走，进入炉尘及煤气洗涤水。一部分冷凝粘结在上升管、炉喉及炉身上部砖衬以及大钟内表面，氧化形成锌瘤，它的氧化锌含量在60以上。还有一部分凝结和沉积在料块表面和炉料孔隙中随之下降形成锌的循环。有部分锌随渣、铁排出炉外，在锌瘤和含锌渣皮滑落入炉缸时，排出量会增加。某厂高炉的锌平衡为炉尘中21.8，煤气洗涤污泥中45.1，生铁带走15.2，炉渣带走5.4，炉衬和渣皮中12.4。锌的危害 炉喉锌瘤破坏炉料和气流分布，滑落时会引起风口灌渣和烧毁，使炉况失常。上升管锌瘤和下降管锌尘沉积堵塞煤气通道，使炉顶压力异常，严重时大钟难以打开并使煤气管道结构受损。大钟内表面锌瘤过重时会引起大钟自动开启事故。渗入炉衬砌缝和孔隙中的锌沉积、氧化和体积膨胀，使炉衬受到破坏甚至炉壳开裂。锌在炉内的循环富集使炉内炉料含锌高于入炉料多倍，导致料柱透气性变坏，炉况周期不顺和焦比升高。锌害预防与处理 首先要减少入炉锌量，一般认为入炉炉料含锌量应0.050.01。氯化烧结脱锌率可达80，但氯气处理和设备腐蚀等问题难以解决。一般烧结过程可部分脱锌随烧结碱度和配炭量增加而提高。当前主要是通过配矿限制锌的入炉量。其次在操作中要稳定炉况、避免炉温剧烈波动，禁止长期低料线作业，保证煤气流合理分布，防止边缘气流过盛和保持较低的炉顶温度(300)，均有利于减缓和消除上升管结瘤。必要时炸除已在上升管、炉喉及炉身上部结下的硬质锌瘤。此外，提高铁矿石的软熔温度有助于提高低温下锌的还原程度，减少锌循环区的锌量，增加锌从炉顶的排出量，从而有利于炉况顺行和焦比降低。中国某试验高炉试炼高锌铁矿(含锌4.0左右)，在结，瘤区采用无内衬结构，延长了结瘤周期缩短了处理炉瘤的时间。炉顶设特殊除锌尘设备，基本解决了煤气管道系统的严重堵塞问题。含铜铁矿的高炉冶炼 铜在铁矿中主要以氧化铜(Cu2O)和少量硫化铜(Cu2S)形态存在，在高炉内易还原并全部进入生铁，其基本反应式为Cu2O+CO=2Cu+CO2。冶炼含铜铁矿在高炉操作上无困难，但稍不利于脱硫并随生铁含铜升高产量降低，焦比升高。铜可提高铸造生铁的耐磨性、强度、硬度、耐蚀性和铸件断面的均匀性。使用含铜生铁炼钢时，铜存留于钢中并有所富集。钢中含铜0.3时会降低其焊接性能并有热脆现象，加工中产生网状裂纹故钢含铜量一般以0.3为界，某些钢种对含铜量有更严格限制，需通过选矿和配矿控制入炉料的含铜量，从而控制生铁和钢的含铜量。在一般烧结过程中仅有少量被还原出来的铜冷凝成微粒状随废气排出，量微被视为不能脱除。含铜铁矿的氯化焙烧和湿法堆浸以及铁水脱铜的试验研究，虽取得了较好的脱铜效果，但因某些技术、环保和经济问题尚不能实用。含砷铁矿的高炉冶炼 砷在铁矿和烧结矿中分别主要以臭葱石(FeAsO42H2O)、砷硫化铁(FeAsS和FeAsS2)和砷酸钙(caOAs2O5和CaOAs2O3)形态存在。在高炉内易分解还原，绝大部分以Fe3As形态进入生铁，少部分被高价铁(锰)的氧化物氧化为As2O3随煤气排出，微量进入渣中。生铁中的砷在炼钢时全部进入钢中，增加钢的脆性，钢含砷0.1时对焊接性能有不良影响，0.3时钢的冲击韧性显著降低。世界许多国家对钢铁脱砷有多种研究，但皆无实用价值。铁矿脱砷的试验研究主要有焙烧脱砷和烧结脱砷，各有氧化、氯化和还原三种，脱砷率皆较高，但因工艺流程长，设备投资大，经济上不