攀钢高炉锌平衡的研究

发表时间：[2008-03-01]　　作者：　　编辑录入：admin　　点击数：15216

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w(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；w(Zn)；锌平衡；污泥

　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。锌通过在烧结一炼铁系统的“大循环”富集和高炉内的循环富集，使高炉瓦斯泥中w(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0.134kg/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。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。

1 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。

2 锌平衡计算与结果分析

　试样w(Zn)分析数据见表1、表2，表中w(Zn)数据为锌平衡测定期间(2005年11月15～18日)取样的平均值。

表1　攀钢1号高炉进出物料w(Zn)与分布　％

收入					支出
项目	数量/t	w(Zn)/%	锌质量/t	锌比例/%	项目	数量/t	w(Zn)/%	锌质量/t	锌比例/%
烧结矿	16542.86	0.0410	6.783	69.22	生铁	11809.72	0.0001	0.0118	0.117
会理矿	1813.64	0.0050	0.090	0.92	炉渣	8011.44	0.0007	0.0560	0.557
一立球团	2062.66	0.0900	1.856	18.94	出铁场烟尘	22.53	0.2400	0.0540	0.537
钢企球团	1998.34	0.0440	0.879	8.97	瓦斯灰	380.00	0.2700	1.0260	10.198
焦丁	400.00	0.0030	0.012	0.12	瓦斯泥	279.31	3.1850	8.8960	88.548
焦炭	5022.61	0.0030	0.151	1.54	净煤气			0.0010	0.010
煤粉	1318.34	0.0020	0.026	0.27
萤石	197.60	0.0005	0.001	0.01
合计			9.800	100.00	合计			10.0450	100.000

表2　攀钢2号高炉进出物料w(Zn)与分布　％

收入					支出
项目	数量/t	w(Zn)/%	锌质量/t	锌比例/%	项目	数量/t	w(Zn)/%	锌质量/t	锌比例/%
烧结矿	18395.470	0.041	7.542	68.900	生铁	13140.96	0.0002	0.0263	0.247
会理矿	1920.580	0.005	0.096	0.877	炉渣	8484.92	0.0011	0.0933	0.876
一立球团	2481.150	0.090	2.233	20.400	出铁场烟尘	25.07	0.2400	0.0601	0.565
钢企球团	1985.496	0.044	0.874	7.980	瓦斯灰	223.00	0.2500	0.5570	5.233
焦丁	235.600	0.003	0.007	0.064	瓦斯泥	310.79	3.1850	9.8990	93.043
焦炭	5525.689	0.003	0.165	1.514	净煤气			0.0012	0.011
煤粉	1467.230	0.002	0.029	0.268
合计			10.947	100.00	合计			10.6370	100.00

　 (1)原料中烧结、球团的w(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w(Zn)高出4倍多，比球团0.0002％的w(Zn)高出200倍以上。在含铁原料中球团的w(Zn)最高，均高于烧结矿，建议在球团配料中w(Zn)高的原料应加以限制。会理矿、焦炭、煤粉w(Zn)均较低。

　 (2)在锌平衡测定期间，瓦斯泥平均w(Zn)为3.19％，比以往取样分析结果低，如2005年8月24日至9月3日连续10天取样瓦斯泥平均w(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w(Zn)也比正常要低。

　 (3)1号高炉瓦斯灰的w(Zn)为0.27％，2号高炉瓦斯灰的w(Zn)为0.25％。瓦斯泥的w(Zn)是瓦斯灰w(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。　　　

　 (4)出铁场烟尘w(Zn)为0.24％，远高于生铁和炉渣的w(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w(Zn)与瓦斯灰中的w(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w(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0.830kg/t，锌平衡绝对误差为-0.021kg/t，相对误差为-2.526％；2号高炉入炉原料锌负荷为0.833kg/t，锌平衡绝对误差为0.023kg/t，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/t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。

　 (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号高炉人炉锌量的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w(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，将形成锌在炼铁一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关，相比较攀钢入炉锌负荷是宝钢3号高炉的20倍。

　 (4)1、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w(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。

　 (5)1、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。

　 (6)1、2号高炉净煤气中的w(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。

3 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/t，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/t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w(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。