三钢集团有限责任公司 福建 三明 365000
摘要：在高炉的日常生产中，大量的铅锌在高炉内循环富集，对高炉的顺行程度和高效长寿有着较大的影响，了解铅锌对高炉危害的原理，并根据6#高炉的实际情况，提出相应的解决方案。
关键字：铅锌富集；高炉长寿
1 前言
近些年来，随着钢铁行业竞争形势的日趋紧张，如何降低生铁成本成为各大钢企赖以生存的目标，福建三钢是个内陆型的钢企，控制原燃料成本就显得尤为重要，因此含有大量铅锌的廉价经济矿石被应用。虽然铅锌在高炉原料中的含量是微量的，但他们通常以氧化物和硫化物的形式进入高炉，随着高炉炉役寿命的延长，炉内参与循环富集的铅锌越来越多，严重影响高炉的顺行和缩短高炉寿命。因此了解铅锌在高炉内的反应机理及循环过程，采取相应的措施，以保证炉况稳定顺行和高炉长寿显得尤为重要。
2 铅锌对高炉的反应及分配
2.1铅在高炉内的反应及分配
铅的各种化合物在高炉内的分解还原主要涉及到PbS，PbO,PbSO4，PbO·SiO2四种物质的还原，其反应在炉身中部1000℃左右几乎全部完成，也就是说Pb在高炉内几乎100%地被还原。
Pb蒸汽会随煤气流上升过程中遇到H2O和CO2部分会再次氧化成PbO, 煤气中的PbO和金属Pb蒸汽在上升的过程中一部分粘附于炉尘上随着煤气逸出高炉外；一部分粘附于烧结矿、球团矿或焦炭上，随炉料一起下降，在高炉内形成循环和富集；一部分会粘附在炉墙上，由于密度大而渗入炉衬，冷却壁填缝，风口各套缝隙，有时冷凝的液态铅会从炉皮开口，缝隙或裂纹处流出。
通过研究发现，正常操作条件下，炉顶煤气带走的铅占高炉铅支出的82%，其中重力灰为17%，布袋灰为65%左右。炉渣带走的铅占高炉铅支出的18%[1]。
2.2 锌在高炉内的反应及危害
锌是一种银白色的又是重金属元素，其沸点较低，为907℃，常以红锌矿和闪锌矿形式存在于原料中且不易去除。一方面锌化合物随原料进入高炉后立即被还原，在高炉下部1000℃以上的高温区气化并以气态形式随煤气上升，到达高炉低温区时，锌又变成液态或结晶成固体随炉料下降，构成了锌在高炉内的富集，以上过程称为锌的炉内循环。另一方面随煤气带出的锌进入除尘系统形成细微颗粒沉积在炉尘中，当把含锌炉尘作为辅料用于烧结时，又会构成烧结厂、炼铁厂之间的炉外循环。锌的炉外循环导致烧结矿中锌的含量升高，进而加剧锌对高炉的危害。
通过研究发现，正常操作条件下，炉顶煤气带走的锌占高炉锌支出的95%左右，其中重力灰为20%，布袋灰为75%左右。炉渣带走的锌占高炉锌支出的4%[2]。
3 铅锌对三钢高炉的影响
2013年国内经济增长面临较大下行压力，用钢行业增速回落，再加上钢铁产能较快释放，钢材市场供大于求的态势不断加重，钢价一路下跌，钢铁企业面临着巨大的生产压力，如何降低吨钢成本成为企业首先考虑的问题。迫于经营压力，福建三钢6#高炉应用了一些价格低廉的南方矿和非主流矿，而这些矿里面带有大量的有害元素，最主要的就是铅锌（如表1）。而铅锌会在高炉内不断循环和富集，随着炉役的延长铅锌对高炉的影响越来越大，伤害也越来越明显。
表1 6#吨铁烧结中的铅锌负荷表
3.2 高炉风口的上翘
三钢6#高炉正常生产时，是设计风口向下斜4°送风，但由于铅锌富集导致风口上翘，实际送风角度往往没有4°，出现了平风口送风甚至是向上斜，分解了鼓风动能，导致中心煤气流不足和煤气初始分布混乱。不仅如此由于风口上翘，导致喷煤枪在喷煤的时候很容易磨损风口小套的下部，或者因为角度不对而无法送煤，对高炉的煤气流分布产生巨大影响。
3.3 炉身冷却设施漏水
高炉是密闭的钢结构系统，炉身各处冷却系统都是紧密结合在一起的，随着高炉涨高的延续，不断上涨的冷却设备超过冷却壁、冷却管道的承受能力，大量冷却壁，冷却管被拉裂，对高炉的日常生产造成巨大的威胁,截止2016年12月份，6#高炉11层冷却壁被拉裂的占到总数的1/3，而高炉11层内圈大面积拉裂刚好也在2015年，此时铅锌负荷大幅上升，而2016年铅锌负荷下降时，炉身冷却壁拉裂现象也有所缓解。
4 6#高炉减轻铅锌危害的措施
4.1 确保炉况顺行
在原燃料无法改变的情况下，只有强化高炉内部操作管理，精心量化细化操作，确保高炉热制度和造渣制度的稳定。而高炉内部需要建立炉况顺行预警和快速反应机制，才能确保炉况的长期稳定顺行。
（1）稳定炉温，定量细化操作，加强渣铁物理热的监控（渣铁物理热＞1480℃），当发现物理热变差的情况要及时适当提高炉温，减少炉温波动。
（2）三班统一，精心操作，杜绝亏料、塌料、坐料的发生，尽量减低慢风率和休风率，保证全风冶炼。
（3）加强槽外筛分管理工作，减少粉末入炉，尤其是＜5mm原料入炉比例。当粉末较多时，高炉控制好槽下筛分，并及时反馈给烧结，提高烧结质量。
4.2加强高炉监控
加强对高炉内型的监控，通过对高炉炉身热电偶温度、冷却水温差、煤气流分布等各种工艺参数地监控，第一时间发现问题和解决问题。
结语
面对三钢6#高炉出现的风口上翘严重，炉身冷却壁拉裂，高炉涨高的现象，通过对高炉铅锌负荷的研究对比，以及铅锌对高炉的危害可以得知高炉涨高主要是铅锌富集长期无法彻底排放而导致。通过改善原燃料质量，降低铅锌负荷，保证炉况顺行，优化高炉操作制度，高炉涨高情况得到了一定的缓解。
参考文献：
[1]王成立.顾林娜.Pb在高炉冶炼过程中的变化与分配[J]冶金从刊.2008(6):5-8
[2]李肇毅.宝钢高炉的锌危害及其抑制[J].宝钢技术，2002,19（6）：18-20.
论文作者:王功寿
论文发表刊物:《防护工程》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/6
标签：高炉论文; 煤气论文; 风口论文; 操作论文; 炉温论文; 负荷论文; 长寿论文; 《防护工程》2018年第19期论文;