新钢铁前及炼铁工序脱锌率研究

2008年全国炼铁技术交流会论文集1新钢铁前及炼铁工序脱锌率研究侯兴（新余钢铁有限责任公司）摘要：新钢高炉锌负荷较高且波动大，已给炼铁生产带来较大危害。本文以现场检测数据为依据，研究铁前及炼铁工序锌的脱除率，探讨减轻高炉锌害的措施。关键词：高炉炼铁锌脱除1高炉锌负荷和锌害现状新钢公司现有7座炼铁高炉，分属两个炼铁厂，年产能约450万吨，见表1。表1炼铁生产基本情况厂名高炉座数、容积总容积年产能2006年原料结构2006年燃料结构2006年全年锌负荷(kg/t)平均值月波动值一铁厂4×300m3级137015070％烧结矿、22％公司自产和外购球团，8％进口块矿全部外购焦0.7660.306-1.285二铁厂3×1000m3级379930068％烧结矿，17％公司自产酸性球团，7％进口球团，8％块矿（其中进口块矿6％）10％外购焦90％自产焦1.1440.643-1.926由于公司进口矿使用比例偏低，烧结矿、酸性球团含锌较高，一铁厂使用了约20％本厂自产烧结矿（未配循环料）等原因，二铁厂大高炉锌负荷明显高于一铁厂中小高炉。目前，锌害给二铁厂高炉生产造成了较大危害。主要表现在：1)破坏炉衬，造成高炉炉皮反复开裂。8BF于2003年5月投产，截止2007年2月，已先后焊补炉皮4次，共计休风140小时30分。6BF2005年11月投产，截止2007年2月，已焊补炉皮开裂2次，共计休风23小时10分。两座高炉因休风焊补炉皮直接损失产量约2万吨。炉皮裂缝处因生成了低熔点锌铁合金，既降低了炉皮强度，又使炉皮裂缝更不易焊补。2)因锌和碱金属在风口带沉积，造成风口大套法兰开裂，风口平台有大量煤气泄漏。处理风口大套漏煤气约耗资1万元/个。同时造成风口中套、小套上翘，易造成炉缸中心堆积。而且风口烧坏后安装更换困难，延长了高炉休风时间。3)因锌和碱金属在高炉内循环富积，易形成炉墙粘结。粘结物在炉内高温煤气流冲刷下反复粘结和脱落，导致炉温、碱度不稳和炉况难行。锌负荷较高时，出铁时渣铁沟冒大量白色烟尘（经检测含Zn达16.51%），炉前作业环境恶劣，能见度极差。渣铁物理热不足，炉缸易冷化，造成焦比上升。4)高炉休风更换烧损风口时，经常可发现大量白色金属液体滴落。经检验主要成分是锌，含量高达90.12%。鉴于上述情况，有必要研究目前原燃料条件下公司铁前及炼铁工序锌的脱除率，探讨减轻和治理高炉锌害的有效措施。2008年全国炼铁技术交流会论文集22选矿工序脱锌率分析新钢公司现有2座铁矿山。因资源枯竭，铁坑矿目前主要靠公司外购秘鲁、广东、湖南、周边原矿进行选矿加工铁精粉。良山矿除自产部分原矿外，也需公司外购部分秘鲁、广东、周边原矿进行选矿加工生产精粉，同时还采购部分周边粗精粉再选生产铁精粉。2007年1-2月矿山选矿工序脱锌率分析见表1。表2矿山选矿工序脱锌率分析项目消耗原矿(粗粉）（t）原矿(粗粉)Zn（％）精粉产量（t）精粉Zn（％）选矿脱锌率（％）铁坑铁矿49254.440.107270950.12436.25良山铁矿3386230.1161598510.12648.72综合387877.440.1151869460.12647.193球团工序脱锌率分析公司现有二家球团矿生产单位。劳服公司利用2座5m2竖炉生产球团矿供应一铁厂高炉，年产量约45万吨。球团厂120万吨链篦机—回转窑生产线生产的酸性球团专供二铁厂高炉。2007年1-2月球团厂工序脱锌率分析见表2。表2球团厂工序脱锌率分析铁精粉皂土烟煤原燃料收入锌(t)球团矿产量(t)球团矿Zn(%)球团矿残存Zn(t)球团脱锌率(%)消耗(t)Zn(%)消耗(t)Zn(%)消耗(t)Zn(%)200466.630.1173547.780.015011.390.005235.15132023060.126254.9056-8.44烧结工序脱锌率分析公司现有两家烧结矿生产单位。一铁厂2×24m2烧结机生产的烧结矿供本厂高炉使用。烧结厂2×24m2、1×33m2、1×115m2、1×180m2烧结机生产的烧结矿主要供应二铁厂，富余部分供应一铁厂。2007年1-2月抽检烧结厂混合料、烧结矿含Zn量对比和烧结工序脱锌率见表3。表3烧结厂烧结工序脱锌率编号12345678910混合料Zn％0.0820.0870.1020.0630.0430.050.0380.0410.0410.047烧结矿Zn％0.0890.0890.090.0720.0440.0460.040.0450.0350.044烧结矿R22.272.112.462.032.192.422.081.992.522.36脱锌率％8.345.2818.383.906.0415.984.310.0421.6814.11关于烧结过程能否脱锌存在截然不同的两种观点。一种观点认为：烧结时可除去50%-60％的Zn。［1，2］另一种观点则认为：烧结过程是氧化性气氛。Zn的氧化物在烧结料中形成盐类，在低配炭条件下（配炭3％-6％）很难还原，故Zn在一般烧结过程很难去除，因为它不能生成挥发性物质气态锌。在高配炭条件下可以脱除少量Zn。［3，4，5，6］提高配炭量和碱度都对脱锌有利。［7］新钢现有条件下，烧结过程脱锌率≤20％。这可能与新钢烧结的低配炭量（3.5％-4％）低温高碱度烧结条件有关。我们认为，若不添加某些氯化物质，一般烧结过程要达到50%-60％的脱Zn率是不可能2008年全国炼铁技术交流会论文集3的。第2种观点比较符合新钢烧结生产实际。5炼铁工序脱锌率分析锌在铁矿中主要以铁酸盐（ZnO·Fe2O3）、硅酸盐（2ZnO·SiO2）和硫酸盐（ZnS）等形式存在。进入高炉后在高炉上部低温区分解生成ZnO，再在高炉下部高温区被C、CO还原成气态金属Zn。高温锌蒸汽随煤气上升，到达高炉上部低温区时冷凝而被CO2重新氧化成ZnO。ZnO微粒一部分被煤气、渣铁、粉尘带走，一部分则随炉料下降而被还原、气化，形成循环。高炉内锌的脱除率变化很大。一般认为Zn在高炉内的挥发损失为80％～100%。［8］昆钢2BF（2000m3）1999-2004年6年间累计收入锌6943.67吨，排出锌6132.02吨，平均脱锌率88.52％。［9］宝钢2BF、3BF在2004年进行的高炉锌平衡测定表明：2BF脱锌率高达119.65％，3BF则为77.24％。［10］2006年5月新钢二铁厂高炉Zn平衡见表4。表4二铁厂高炉锌平衡收入项支出项项目名称单耗，kg/t含Zn，％锌量，kg/t项目名称单耗，kg/t含Zn，％锌量，kg/t烧结矿11920.0841.001生铁10000.0020.020进口球团610.0120.007炉渣3670.0090.033自产球团2700.2230.602瓦斯灰131.190.155进口块矿1590.0060.010瓦斯泥147.221.011井冈块矿320.0070.002煤粉1400.0040.006焦炭4130.0090.037总计收入锌1.665kg/t总计支出锌1.219kg/t当月高炉脱锌率为73.21％。若再考虑煤气、污水、出铁场集尘灰带走的锌，新钢二铁厂高炉脱锌率大约为70％-80％。6结论1)选矿工序可脱除部分Zn。新钢现有条件下，选矿工序脱锌率约36％-48%。2)链篦机－回转窑球团工序是低燃耗自然碱度强氧化性气氛，锌很难脱除，甚至还产生锌的富集、浓缩现象。3)烧结过程锌的脱除效果在很大程度上取决于烧结矿碱度和烧结配炭量。一般配炭量增加、碱度提高对脱锌有利。新钢现有条件下，烧结过程脱锌率≤20%。4)现有条件下，新钢高炉工序脱锌率大约在70％-80％之间波动。为了减轻高炉锌害，国内外厂家一般限制入炉锌负荷＜0.15kg/t。［11］目前新钢高炉锌负荷偏高，必须加以限制。目前暂以控制入炉锌负荷＜0.5kg/t为宜。参考文献[1]周传典.高炉炼铁生产技术手册.北京，冶金工业出版社，2002年8月[2]烧结设计手册.长沙黑色冶金矿山设计研究院.北京：冶金工业出版社，1990年2月2008年全国炼铁技术交流会论文集4[3]铁矿粉造块.中南矿冶学院团矿教研室.北京：冶金工业出版社，1978年10月[4]东北工学院炼铁教研室.高炉炼铁（上册）.北京：冶金工业出版社，1977年11月[5]王筱留.钢铁冶金学（炼铁部分）.北京:冶金工业出版社，1991年4月[6]董一诚等.高炉炼铁知识问答.北京:冶金工业出版社，1991年3月[7]中国金属学会炼铁专业委员会.1991年炼铁学术年会论文集（上册）.鞍山，1991年10月[8]成兰伯.高炉炼铁工艺及计算.北京:冶金工业出版社，1991年12月[9]杨雪峰等.锌对昆钢2000m3高炉的危害[J].钢铁，2006年9月[10]傅元坤等.宝钢高炉锌平衡研究.江苏冶金，2004年2月[11]由文泉.实用高炉炼铁技术.北京：冶金工业出版社，2002年6月