唐钢烧结工艺过程中氯元素平衡的研究

胡宾生，余三友，贵永亮，米舰君，秦荣环

(河北联合大学，冶金与能源学院，河北唐山063009)

摘 要：烧结矿中的氯元素含量对高炉氯元素负荷具有非常重要的影响，研究烧结过程中氯元素的来源和分配去向可以为降低烧结矿中的氯元素含量提供理论依据。通过数据采集和现场取样分析，对唐钢烧结工艺过程中氯元素平衡进行研究后发现：烧结工艺使用的所有原燃料都含有氯元素，含铁物料是烧结过程氯元素负荷最主要的来源，其次是返矿和炉尘；烧结工艺过程中的氯元素大部分被烧结矿带走，机头除尘灰和机尾除尘灰带走氯元素的比例也比较高。适当提高本地铁矿石的比例，限制返矿和炉尘在烧结混匀料中的配比，可以有效降低烧结工艺过程的氯元素负荷。

关 键 词：氯元素平衡；烧结工艺；铁矿石；炉尘

1 前言

高炉煤气中的氯化物会导致高炉煤气管道和TRT叶片腐蚀[1，2]，影响高炉设备构件的寿命。烧结矿带入高炉的氯化物是高炉煤气中氯化物含量升高的主要原因[3，4]，降低烧结矿中的氯元素含量可以为减缓或消除高炉煤气管道和TRT叶片腐蚀创造有利条件。因此，查明烧结过程中氯元素的主要来源和去向是非常有意义的。本文选择唐钢炼铁厂南区360m2烧结机作为研究对象，对烧结工艺过程中的氯元素平衡进行了系统分析。

2 取样

在唐钢炼铁厂有关部门的协助下，2011年7月19日至20日对唐钢炼铁厂南区360m2烧结机分别进行了现场取样，每天取一组试样分别进行化验。含铁原料、熔剂和焦粉分别从料堆和皮带取样，机头除尘灰和机尾除尘灰从卸灰口取样，烧结矿从皮带取样，烧结尾气取自烧结机箅条下部。烧结尾气取样采用专门配制的吸收液吸收，取样时控制流量在1．5I／min，连续取样100min。

3 数据选用

以唐钢炼铁厂2011年7月19日至20日的生产日报为依据，计算出唐钢炼铁厂南区360m2烧结机所用各种原燃料的单耗和产品产量，经过整理后的数据见表1。

4 试样的氯元素含量

采用原子光谱吸收法检测原燃料和产品中的氯元素含量，由表2所示检测结果可见：

(1)烧结工艺使用的所有原燃料都含有氯元素，其中烧结机尾多管除尘灰和重力灰的氯元素含量最高，分别达到了0．097％和0．141％。

(2)本地铁矿石的氯元素含量明显低于进口铁矿石，其中，石人沟精粉和司家营精粉(本地铁矿石)的氯元素含量分别只有0．0062％和0．0093％，而澳矿粉、麦克矿粉、巴西富矿粉和巴卡矿粉(进口铁矿石)中的氯元素含量分别达到0．0129％、0．0117％、0．0117％和0．0103％。产生这种现象的原因可能是进口铁矿粉在运输和开采过程中有海水渗入。

(3)五种碱性熔剂的氯元素含量都超过了0．01％，处在较高的水平，尤其是石灰石粉和白云石粉超过了0．015％。焦粉中的氯元素含量比较低，只有0．0096％。

(4)烧结矿中氯元素含量比较低，在所有烧结产物中处在最低的水平，只有0．0084％。在目前的烧结工艺条件下，烧结产物中氯元素含量最高的是机头除尘灰4#，其含量达到了1．435％，其次是机头除尘灰1#和机烧布袋除尘灰，其氯元素含量也分别达到了0．23％和0．21％。由于机头除尘灰和机烧布袋除尘灰中的氯元素含量太高，在没有进行脱氯处理的条件下，不能重新返回烧结配料系统而被迫暂时废弃，目前唐钢炼铁厂南区360m2烧结机只使用了机尾除尘灰。

5 烧结工艺过程氯元素平衡

鉴于唐钢炼铁厂南区360m2烧结机的生产现状，在烧结工艺过程氯元素平衡计算过程中，机头除尘灰包括机头除尘灰1#和机头除尘灰4#，故氯元素含量取二者的平均值；机尾除尘灰的氯元素含量为机尾多管除尘灰及机烧布袋除尘灰氯元素含量的平均值。唐钢炼铁厂南区360m2烧结机工艺过程的氯元素平衡见表3。从表3可以看出：

(1)在目前唐钢烧结原燃料和工艺条件下，每吨烧结矿的氯元素负荷为155g左右，处在较高的水平上，氯元素平衡的相对误差为13．88％，处在正常水平。

(2)含铁物料是唐钢烧结工艺过程氯元素负荷最主要的来源，六种铁矿石带入到烧结过程的氯元素占氯元素收入的63％左右，其中澳矿带入的氯元素最多，达到氯元素负荷的四分之一，这不仅与烧结混匀矿中澳矿的使用比例较高有关，而且还与澳矿本身的氯元素含量较高有关。单纯从降低烧结工艺过程氯元素负荷的角度来说，应该适当提高本地铁矿石的使用比例。

(3)虽然返矿和炉尘在烧结混匀料中的比例只有6．86％，但高炉返矿、机尾除尘灰和重力灰带入烧结过程的氯元素却占氯元素收入的18％左右，成为唐钢烧结工艺过程氯元素负荷的第二大来源。从降低唐钢烧结过程氯元素负荷的角度出发，应该适当减少返矿和炉尘的配比。同时，也可以采取一些技术措施对高炉返矿、机尾除尘灰及重力灰进行适当的处理，降低其氯元素含量。

(4)碱性熔剂带入到烧结过程的氯元素占氯元素收入的15％左右。单纯从降低烧结过程氯元素负荷的角度来说，应该采取适当的措施降低烧结所用熔剂中的氯元素含量或者选用氯元素含量较低的熔剂。

(5)烧结工艺过程的氯元素主要通过烧结矿带走，这部分氯元素占烧结过程氯元素支出的63％左右；机头除尘灰和机尾除尘灰带走的氯元素分别占21％和15％；进入烧结尾气的氯元素只占0．45％。

6 结论

1)唐钢烧结工艺使用的所有原燃料都含有氯元素，其中烧结机尾多管除尘灰和重力灰的氯元素含量最高，本地铁矿粉的氯元素含量明显低于进口铁矿粉，碱性熔剂的氯元素含量也比较高。烧结产物中氯元素含量最高的是机头除尘灰，而烧结矿中氯元素含量比较低。

2)目前唐钢烧结工艺过程的氯负荷为155g／t烧结矿左右，含铁物料是氯元素负荷最主要的来源，达到了63％左右；高炉返矿、机尾除尘灰和重力灰带入的氯元素占烧结工艺过程氯元素收入的18％左右；碱性熔剂带入的氯元素占15％左右。

3)烧结过程的氯元素主要通过烧结矿带走，这部分氯元素占烧结过程氯元素支出的63％左右；机头除尘灰和机尾除尘灰带走的氯元素分别占21％和15％。

4)适当提高本地铁矿石配比、限制返矿和炉尘在烧结混匀料中的配入量、选择氯元素含量较低的熔剂可以有效地降低烧结工艺过程氯元素负荷。

参 考 文 献：

[1]   王树忠．高炉煤气中含氯对煤气系统运行的影响[J]．冶金动力，2006，13(5)：28—29．

[2]   杨殿卿，李盈涛，苏振栓，孟宪国．除尘煤气中氯盐对输送设备的危害及处理方法[J]．冶金动力，2008，15(3)：25—27．

[3]   胡宾生，贵永亮，吕凯，米舰君．唐钢高炉氯元素平衡的研究[J]．钢铁研究学报，2013，25(1)：23—25．

[4]   徐萌，李增朴，马泽军，等．迁钢2号高炉干法除尘系统氯腐蚀控制的研究[J]．炼铁，2009，28(5)：36—41．