烧结矿中有害元素对高炉的危害和抑制

烧结矿中有害元素对高炉的危害和烧结矿中有害元素对高炉的危害和 抑制抑制 为适应当前严峻的钢铁形势 进一步降低铁水成本 各钢铁企业都采用低价的 外矿粉进行烧结 并充分利用烧结 炼铁 炼钢工序所产生的各种除尘灰 利 用其低价和含有大量的 fe cao mgo 等有利成分的优势 来降低烧结料消 耗 从而达到降低成本的目的 但由于各种外矿粉及除尘灰都含一定量的 k na zn 等有害元素 大量配加会造成高炉碱负荷 锌负荷超标 高炉炉墙 结厚结瘤 加剧炉缸侵蚀 影响炉况稳定顺行 1 1 烧结矿中有害元素的来源烧结矿中有害元素的来源 烧结所有外矿粉有害元素含量如下表所示 表表 1 1 烧结外矿粉有害元素含量 烧结外矿粉有害元素含量 试样名称 znnana2okk2o 信昂澳粉 0 0150 0470 0640 0220 027 雄鹰澳粉 0 0250 1190 140 0760 092 巴姆澳粉 0 00550 1560 210 0350 042 繁荣巴粗 0 00910 0310 0420 2160 26 博斯巴粗 0 140 0130 0180 070 085 在高炉生产中 钾 钠 锌存在两个循环 第一个循环是高炉内部的小循环 第二个循环是烧结 高炉的大循环 通过上表可看出 原料中的钾 钠 锌的 量是相对稳定但不可控 要控制其富集减少对高炉的危害就是要打破第二个循 环 减少高炉布袋灰 烧结机头灰等高碱 高锌灰的循环使用 以下是我公司 布袋灰 烧结机头灰的有害元素成分分析 表表 2 2 北区试样灰中有害元素含量 北区试样灰中有害元素含量 试样名称 znnana2okk2o 红泥除尘灰 0 2900 08160 1100 17430 210 36m2 机头灰 2 0005 13426 92048 791558 800 36m2 机尾灰 0 1200 09650 1300 29870 360 北区 450m2 高炉重力灰 1 1200 18550 2500 21570 260 北区 450m2 高炉布袋灰 0 2400 37100 5001 20321 450 表表 3 3 南区南区 450m3450m3 高炉系统试样灰中有害元素含量 高炉系统试样灰中有害元素含量 试样名称 znnana2okk2o 南区 450m3 布袋除尘灰 5 0000 48230 6501 37741 660 南区三号 450m3 重力灰 0 3000 08900 1200 14940 180 南区三号 450m3 布袋灰 3 6200 29680 4000 87131 050 1 72m2 机头灰 0 0560 31900 4302 04132 460 2 72m2 机头灰 0 0570 34130 4602 09112 520 72m2 机尾灰 0 0240 06830 0920 23230 280 2 132m2 机头灰 0 1701 06841 4407 46819 000 132m2 机尾灰 0 3400 04600 0620 14940 180 表表 4 4 南区南区 1780m31780m3 高炉系统试样灰中有害元素含量 高炉系统试样灰中有害元素含量 试样名称 znnana2okk2o 230m2 烧结机尾灰 0 0840 06830 0920 29870 360 120t 转炉除尘灰 0 0900 20770 2800 96261 160 1780 m3 高炉重力灰 0 5600 13350 1800 57260 690 1780 m3 高炉布袋灰 3 6200 22260 3001 12851 360 2 2 高炉所用原燃料中有害元素含量及负荷计算高炉所用原燃料中有害元素含量及负荷计算 1780m3高炉入炉原燃料有害元素含量及负荷计算如下表所示 表表 51780m351780m3 高炉碱负荷及锌负荷计算表高炉碱负荷及锌负荷计算表 名称 消耗量 kg t 铁 k2o k2o kg na2o na2o kg k2o na2o kg zn zn kg 烧结矿 1386 40 385 2680 131 8027 0710 070 970 球团矿 34 660 160 0550 160 0550 1110 0290 010 块矿 311 940 250 7800 040 1250 9050 00040 001 焦炭 3600 1150 4140 06350 22860 64260 02470 089 煤粉 1600 10 160 0850 13600 29600 160 256 总计 6 6772 34669 02361 326 表表 6 6 其它高炉碱负荷及锌负荷计算结果其它高炉碱负荷及锌负荷计算结果 k2o na2o kg zn kg 北区 4 450m3 高炉 4 0781 648 南区 4 450m3 高炉 7 3590 898 南区 5 450m3 高炉 5 7302 7322 从以上计算的结果看 3 月份高炉碱负荷最高达到 9 0 公斤 吨 锌负荷达到 2 73 公斤 吨 都处于严重超标状态 直接影响到高炉的顺行和长寿 进而影 响公司的经济效益 以 1780m3 高炉为例 入炉原燃料带入的碱金属及锌含量分别占碱负荷 锌负荷 的比例如下图所示 从炉料结构看 78 4 的碱金属来自烧结矿 来自其它的仅占 21 6 73 2 的 锌来自于烧结矿 其它占 26 8 从上图表可以看出 烧结矿是碱金属和锌的 主要来源 根据我公司物料状况 结合两个铁厂意见 拟定了碱负荷及锌负荷标准 高炉 碱负荷 5 t 锌负荷 1 t 3 3 有害元素对高炉的危害有害元素对高炉的危害 3 1 危害 1 钾 钠等碱金属能降低矿石的软化温度 引起球团矿异常膨胀而严重粉化 使烧结矿的还原粉化加剧 2 钾 钠等碱金属是焦炭溶损反应的催化剂 增加焦炭的反应性 3 钾 钠等碱金属会造成炉缸堆积 高炉结瘤 透气性恶化 炉墙损坏及炉况 失常 4 锌常以闪锌矿的形式存在 在炉内 先转化为氧化物 然后在 1000 的高 温区被 co 还原为气态锌 沉积在炉墙上 形成炉瘤 使透气性变坏和炉墙结厚 高炉难行 悬料次数急剧增加 3 23 2 k na 的富集规律 k na 主要是以硅酸盐 k2sio3 na2sio3 的形态存在于炉料中 当炉料 下到高温区或炉缸时 硅酸钾将进行以下反应 2k2sio3 2c 4k 2sio2 2co 1 2k 2 sio2 2 feo 2 k2sio3 2fe 2 由式 1 可知 产生的 k 蒸汽随煤气上升 到中温区 与渣中 feo 和 sio2 反 应又生成 k2sio3 反应式 2 的产物是 k2sio3 和铁 fe 被下降的炉料所吸 收 因而使下降炉料中 k2o 含量增高 并且又随同炉料下降到高温区 钾含量 高的炉料中的 k2sio3 下到高温区后 又被还原成钾蒸气 又再次随煤气流上 升到中温区 又与下降过程含有大量 feo 与 sio2 的炉料相遇 钾蒸气与 sio2 将生成更多的硅酸钾的硅酸钾 又再次随炉料下降到高温区 这样不断下降上升 与气化吸收 不断循环之后 炉料中 k2o 含量在炉内不断增加 这就是所谓的 碱金属 循环富集 过程 最终导致炉料与煤气中 k2o 含量增加 恶化料柱透 气性 容易导致高炉崩塌料 或悬料 严重时导致高炉结厚和结瘤 对炉况产 生严重影响 3 33 3 znzn 的循环富集规律的循环富集规律 zn 常以闪锌矿 zns 的形式存在 高炉冶炼时 先转化为氧化物 在高于 1000 高温区被还原为气态锌 大量锌蒸汽随着煤气上升到温度较低的块状带 时冷凝 然后再被 co2 氧化为 zno 这些 zno 仅少量随着炉尘逸出炉外 大量 积存在块状带 块状带的高锌炉料在下降过程中 部分 zno 被氧化还原部分进 入软熔带 软熔带内 zno 绝大部分气化随煤气上升 从而造成锌在 1200 以下 区域内的循环 因锌不被渣铁吸收 锌蒸汽在炉内循环 沉积在炉墙上 可与 炉衬和炉料反应 形成低熔点化合物粘附在炉墙上 形成炉瘤 阻塞煤气通道 影响高炉顺行 4 4 降低碱负荷 锌负荷的措施降低碱负荷 锌负荷的措施 4 1 降低碱负荷的措施 1 对所使用的外粉进行批量检测 合理配加 以控制烧结矿碱金属含量 2 对焦炭和煤粉灰分中的钾 钠含量 分品种每旬进行检验分析 3 对烧结自循环的机头灰 因钾 钠含量极高 建议送综合料场处理后使用或 停用 4 在保证生铁含硫不出格的原则下 适当降低炉渣碱度 自由碱度 0 1 影 响渣中碱金属氧化物 0 3 5 炉渣碱度不变 生铁含硅 0 1 影响渣中碱金属氧化物 0 045 6 烧结机头电厂除尘灰由吸排车吸走外销 减轻碱金属循环富集 可使烧结矿 碱金属含量降低 20 4 2 排碱制度 1 大高炉每月排碱一次 炉渣二元碱度控制在 1 0 1 05 炉温控制 0 5 0 6 时间 3 4 个班 2 提高炉渣中的 mgo 含量 提高炉渣的流动性 我厂在日常冶炼时 高炉炉渣 二元碱度控制在 1 1 1 16 mgo 450m3 高炉 11 12 1780m3 高炉 10 11 3 减少入炉粉末 每周做 3 次筛分检测 5mm 不大于 3 同时控制顶温到 140 以上 增加一部分炉尘的吹出 5 5 措施的实施措施的实施 为检验降低碱 锌负荷措施的效果 11 月份对一铁 1780 m3 高炉碱负荷 锌负 荷又进行了计算 结果如下表所示 表表 7 7 1111 月份碱负荷及锌负荷计算表月份碱负荷及锌负荷计算表 名称 消耗量 kg t 铁 k2o k2o kg na2o na2o kg k2o na2o kg zn zn kg 烧结矿 1263 60 0861 090 101 262 350 141 77 球团矿 64 80 0940 060 130 080 150 0140 01 南非块矿 291 60 100 290 0580 170 460 00280 01 焦炭 3600 0650 230 1670 600 840 2410 87 煤粉 1400 420 590 460 641 230 0120 02 合计 2 262 765 022 67 与 3 月份数据比较 表表 811811 月份与月份与 3 3 月份的碱负荷及锌负荷对比月份的碱负荷及锌负荷对比 名称 k2o kg na2o kg k2o na2o kg zn kg 11 月份合计 2 262 765 022 67 3 月份合计 6 682 359 021 33 合计比较 4 42 0 42 4 00 1 34 通过上表可看出 230 烧结通过停用布袋灰 减少了其在烧结 高炉间的循环 11 月份高炉碱负荷为 5 02 kg t 比 3 月份的 9 02 kg t 降低了 4 kg t 基本 达到制定的 5 kg t 标准 11 月份锌负荷为 2 67 kg t 比 3 月份的 1 33 kg t 上升了 1 34 kg t 较 1kg t 的标准超 1 67kg t 从炉料结构分析 11 月份 1780 m3 高炉入炉原燃料带入的碱金属及锌含量分别 占碱负荷 锌负荷的比例如下图所示