攀钢高炉锌平衡的研究

1、攀钢高炉锌平衡的研究丁跃华1,刁日升2,谢鸿恩1(1.昆明理工大学材料与冶金工程学院,云南昆明650093;2.攀枝花钢铁(集团公司炼铁厂,四川攀枝花617000摘 要:对攀钢炼铁厂1、2号高炉进出物料进行了系统取样,测定了样品的!(Zn ,结合高炉生产数据对1、2号高炉做了锌平衡计算。结果表明:在高炉冶炼稳定的条件下,进出高炉的锌总量基本平衡;瓦斯泥未经处理直接配入烧结是造成入炉原料锌负荷高的主要原因;高炉内的锌主要由煤气中的粉尘带出,而通过渣铁带出的锌量可以忽略。关键词:高炉;!(Zn ;锌平衡;污泥中图分类号:TF533.2+8 文献标识码:A 文章编号: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作者简介:丁跃华(1958-,男

4、,云南昆明人,副教授,主要从事炼铁工艺与理论的研究.近年来,由于铁矿石资源供应日趋紧张,攀钢高炉不得不使用部分含锌较高的铁矿石,致使锌的入炉量逐渐增加。锌通过在烧结炼铁系统的“大循环”富集和高炉内的循环富集12,使高炉瓦斯泥中!(Zn 超过3%,大钟内侧、煤气上升管均富集有大量的锌,在高炉耐火砖衬中也发现锌的渗透使炉衬破坏的现象,锌对高炉的危害日渐显现。因此,对高炉锌平衡进行研究,弄清锌在高炉原燃料、产品和烟尘中的分布,为减轻高炉锌的危害和锌资源的综合回收利用是有意义的。高炉锌平衡国内外已做过大量研究:宝钢2号高炉锌平衡测定绝对误差-26.41g /t ,相对误差19.66%,锌负荷0.134

5、kg /t ;3号高炉锌平衡测定绝对误差7.89g /t 、相对误差18.16%、锌负荷0.043kg /t ,并得出2号高炉的锌主要由高炉煤气带走,而3号高炉的锌主要由渣铁带出的结论3。马钢高炉锌平衡误差为23%28%,国外锌平衡误差最高达50%82%,不同高炉或同一高炉在不同时期锌平衡数据差别很大4。!"取样方法与数据收集为了避免炉况波动对锌平衡测定的影响,选择炉况正常的1、2号高炉进行锌平衡测定。锌的收支项包括所有入炉原、燃料和高炉排出物。在锌的支出项中,煤气采用水进行除尘,虽然洗涤水中含有一定量的锌,但洗涤污水经沉淀后循环使用,没有外排和泄漏,水中溶解的锌达到饱和后,析出的过

6、剩锌将沉淀在瓦斯污泥中,所以洗涤水中的锌不计入支出项中。锌平衡测定时间为4天,期间对1、2号高炉92007年 2月第35卷第1期钢铁研究Research on Iron &SteeI Feb.2007VoI.35 No.1进行了系统的取样。高炉用原燃料:烧结矿、萤石、一立球团、钢企球团、会理块矿和焦炭在高炉槽下取样,煤粉在喷煤系统煤粉取样口处取样;在炉前取同一炉次的生铁、上、下渣样,上述试样每天上、下午各取一次。瓦斯泥在瓦斯泥卸料口取样,瓦斯灰在重力除尘器卸灰口处取样,高炉净煤气使用带流量计的采样器取样,出铁场烟尘在除尘器排灰口处取样,以上试样每天取样一次。固体试样经现场混匀缩分后保留

7、约1000g ,经制样粗破后再次缩分至150g 左右,将经缩分后的试样制成供化验分析用样。测定期间各种原燃料用量和瓦斯灰量采用高炉日报数据,生铁产量、炉渣量根据高炉日报中的原料用量和成分数据计算得出,炉顶煤气量根据风量和煤气成分计算得出,出铁场烟尘量根据生产报表采用当月总量计算日平均值,瓦斯泥量采用锌平衡测定期间动力生产日报数据。!"锌平衡计算与结果分析试样!(Zn 分析数据见表1、表2,表中!(Zn 数据为锌平衡测定期间(2005年11月1518日取样的平均值。表1 攀钢1号高炉进出物料!(Zn 与分布收 入3.18500.00100.0100.00059.800100.00合计1

8、0.0450100.000表2 攀钢2号高炉进出物料!(Zn 与分布收 入1920.5803.18500.00120.00210.947100.000合计10.6370100.000(1原料中烧结、球团的!(Zn 分别为0.041 、0.090 (一立球团、0.044 (钢企球团,比宝钢2号高炉烧结矿0.0098 的!(Zn 高出4倍多,比球团0.0002 的!(Zn 高出200倍以上。在含铁原料中球团的!(Zn 最高,均高于烧结矿,建议在球团配料中!(Zn 高的原料应加以限制。会理矿、焦炭、煤粉!(Zn 均较低。(2在锌平衡测定期间,瓦斯泥平均!(Zn 为3.19 ,比以往取样分析结果低,如

9、2005年8月24日至9月3日连续10天取样瓦斯泥平均!(Zn 为9.35 。造成波动的原因是在锌平衡测定期间,烧结配料中高炉瓦斯泥加入量不足3 ,低于正常的6 7 ,因此瓦斯泥含锌量偏低,相应烧结矿!(Zn 也比正常要低。(31号高炉瓦斯灰的!(Zn 为0.27 ,2号高炉瓦斯灰的!(Zn 为0.25 。瓦斯泥的!(Zn 是瓦斯灰!(Zn 的10倍以上,说明锌主要吸附于较小的粉尘颗粒中,这为瓦斯泥选矿脱锌创造了条件。01 钢铁研究第35卷(4出铁场烟尘!(Zn为0.24%,远高于生铁和炉渣的!(Zn(在0.001%以下,由于出铁场烟尘中的锌是从铁液中挥发出来的,表明铁液在高炉内被锌所饱和,出

10、铁时,由于总压和锌分压的变化,锌从铁液中逸出进入烟尘中。出铁场烟尘中!(Zn与瓦斯灰中的!(Zn接近,所以在对出铁场烟尘回收利用时也应该进行脱锌处理。根据各试样!(Zn并结合高炉生产数据,进行锌平衡计算,结果见表1、表2。表中收入或支出项中的数量为锌平衡测定期间4天实际进出高炉物料的总量。除铁场烟尘由于1、2号高炉供用一个系统,烟尘量为2座高炉共同产生的,同样洗涤污水沉淀处理系统由1、2、3号高炉共用,瓦斯泥为3座高炉共同产生的,计算时上述量根据铁量进行分配。计算得出1号高炉入炉原料锌负荷为0.830 kg/I,锌平衡绝对误差为-0.021kg/I,相对误差为-2.526%;2号高炉入炉原料锌

11、负荷为0.833 kg/I,锌平衡绝对误差为0.023kg/I,相对误差为2.815%。锌平衡计算结果表明,在高炉冶炼制度、原燃料稳定的条件下,进出高炉的锌总量基本平衡,高炉循环总锌量处于动态平衡中。因此保持炉况稳定、顺行、减少炉温波动,可减少锌的积聚;攀钢高炉锌平衡绝对误差略大于宝钢,均在20g/I左右,说明在炉况稳定条件下,不同高炉锌在炉内循环总量的增减是渐进的。与宝钢相比,攀钢高炉锌平衡相对误差较小,一方面与攀钢较高的锌负荷有关,导致煤气带走的锌占总量的比例较高,而高炉下部渣铁带出的锌所占比例较小,渣铁带出的锌对锌平衡不造成大的影响;另一方面与当时的炉况有关,炉况对排锌的影响有待进一步深

12、入研究。目前攀钢高炉入炉锌负荷与国内外部分高炉相比,处于较高水平56。(1在锌收入项中,1、2号高炉入炉原料烧结矿带入的锌最多,分别占入炉锌量的69.22%和68.90%,其次是球团分别占1、2号高炉入炉锌量的27.91%和28.38%。焦炭和煤粉带入的锌所占比例则较低,1、2号高炉分别为1.81%和1.78%,加上萤石、焦丁带入锌总量不足2%,可以忽略。所以降低烧结矿和球团矿中的!(Zn是降低入炉原料锌负荷的关键。(2在锌支出项中,瓦斯泥所带走的锌量最大,1、2号高炉由瓦斯泥带走的锌分别占锌总支出的88.548%和93.043%,可以看出从高炉排出的锌主要富集在瓦斯泥中,瓦斯泥配入烧结是烧结

13、矿含锌高的主要原因。因此,如果瓦斯泥不经任何处理直接加入烧结原料中,从高炉排出的锌绝大部分又回到高炉原料中,将形成锌在炼铁-烧结系统中的循环富集。(3除瓦斯泥外,瓦斯灰所带走锌也较高,1、2号高炉瓦斯灰带走的锌占锌总支出分别为10.198%、5.233%。与瓦斯泥合并,1、2号高炉由煤气粉尘带走的锌分别占总支出的98.74%和98.28%,因此可以认为攀钢高炉锌主要由高炉煤气中的粉尘带走。而宝钢3号高炉污泥和重力灰带走的锌仅占全部锌支出比例的17.85%,生铁、炉渣和灰尘带走的锌占锌总支出的比例为82.17%,说明宝钢3号高炉锌主要从高炉下部随渣铁排出炉外。造成上述差别的原因可能与入炉锌负荷有

14、关,相比较攀钢入炉锌负荷是宝钢3号高炉的20倍。(41、2号高炉生铁和炉渣带走的锌仅占锌总支出的1%左右,由于出铁时,锌过饱和而大量挥发,渣铁最初的!(Zn难以评估,所以渣铁实际带走的锌量要远大于测定值,但在锌负荷较高的情况下,由于渣铁带走的锌相对比例较小,对锌平衡所造成的误差不会太大,另外对于较高的锌负荷即使改变高炉冶炼制度,通过渣铁排出的锌量与上部煤气相比也是有限的。(51、2号高炉除铁场烟尘带走的锌占锌支出分别为0.537%和0.565%,由于除尘系统仅对铁罐除尘,而铁口和铁沟产生的烟尘没有捕集,另外经布袋除尘后的空气中也含有少量锌,所以该数据比实际值要偏小,但对锌平衡产生的误差不会大。

15、(61、2号高炉净煤气中的!(Zn都很低,净煤气带走的锌占锌总支出中的比例不足0.1%,对锌平衡没有大的影响。!"结"论(1对1、2号高炉进行为期4天的锌平衡测定,锌平衡相对误差小于3%,绝对误差小于0.024kg/I,表明在高炉冶炼稳定的条件下,高炉内循环的总锌量处于动态平衡状态。(2攀钢高炉入炉原料锌负荷达0.830kg/I(下转第26页11第1期丁跃华,等:攀钢高炉锌平衡的研究 (a析出物形貌 (暗场(b电子衍射花样图7 实验钢在900C变形时析出物形貌及电子衍射花样!"结"论(1利用透视电镜对实验钢在1000C和900C、变形40%的金属薄膜样进

16、行了观察和统计分析,分析发现:变形量一定时,变形温度越低,实验钢析出物数量越多,且析出物平均尺寸越小。(2利用透视电镜对实验钢在1000C分别变形60%和40%的金属薄膜样进行了观察和统计分析。分析发现:变形温度一定时,变形量越大,其析出物数量越多,且析出物平均尺寸越小。(3在透视电镜下观察发现,实验钢在1000C下变形时,奥氏体中析出物形貌主要有球形、圆饼形;在900C下变形时,奥氏体中析出物形貌主要有圆饼形。参考文献1雍歧龙,马鸣图,吴宝榕,等.微合金钢物理和力学冶金M.北京:机械工业出版社,1989.2王有铭,李曼云,韦光.钢材的控制轧制和控制冷却M.北京:冶金工业出版社,1995:53

17、.(收稿日期:2006-03-10(上接第11页左右,在国内外大中型高炉中处于较高的水平。对高炉顺行、寿命已产生严重的影响,应及时采取措施限制入炉的锌量。球团要限制使用含锌高的铁矿粉,烧结要降低瓦斯泥在烧结中的比例,最好是将瓦斯泥脱锌处理后加以利用,以从根本上解决问题。(3煤气粉尘带走98%以上的锌,表明目前攀钢高炉锌主要由煤气中的粉尘带出,在粉尘中瓦斯泥!(Zn占比例最大,锌主要附集在细粒级粉尘中。(4在锌负荷较高的条件下,炉渣带走的锌不足总量的1%,即使改变冶炼制度,通过炉渣排锌也是有限的。参考文献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,宝钢高炉的锌危害及其抑制J.宝钢技术,2002,(6:18-203王雪松,付元坤,李肇毅,等.高炉锌平衡及含锌尘泥的回收利用J.钢铁,2004,39(12:67-70.4刘裕信.锌在高炉中的行为J.国外钢铁,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.日本钢铁厂含铁粉尘的综合利用J.中国资源综合利用,2003,(1:45-46(收稿日期:2006-04-0462钢铁研究第35卷 攀钢高炉锌平衡的研究作者:丁跃华, 刁日升, 谢鸿恩, DING Yue-hua, DIAO Ri-sheng, XIE Hong-en作