供稿|盧光輝 / LU Guang-hui

為增加廢物料利用，降低鐵前成本，邯鋼東區(qū)100 m2燒結機中長期配加Zn含量較高的瓦斯灰和煉鋼污泥，而邯鋼4#高爐(容積為1000 m3)原料結構主要為100 m2燒結機燒結礦，目前在邯鋼燒結—煉鐵—煉鋼這個大的Zn循環(huán)中還沒有成熟完善的脫Zn體系，而易導致Zn在高爐內(nèi)閉路循環(huán)，造成高爐內(nèi)Zn負荷升高且富集循環(huán)，影響高爐正常生產(chǎn)。隨著高Zn負荷料對爐況帶來的不利影響，4#高爐通過長期摸索，操作上兼顧邊緣和中心兩道煤氣流，并以活躍爐缸為基礎制訂排Zn措施，加強爐前出鐵質(zhì)量，保證了高爐長周期穩(wěn)定順行，取得較好的技術指標。

有害元素入爐情況

2013年100 m2燒結機燒結礦ZnO帶入量平均為0.03%，較其他燒結機高0.016%，且遠超業(yè)內(nèi)認可的入爐料含Zn量<0.01%的標準，如圖1。

圖1 2013年邯鋼東區(qū)3座燒結機燒結礦中ZnO含量對比

而4#高爐近年來入爐Zn負荷平均在0.52 kg/t以上，見表1。較其他高爐高出0.23 kg/t，這與業(yè)內(nèi)共同認可的Zn負荷小于0.37 kg/t也相差甚遠。

表1 近年來4#高爐入爐Zn負荷情況

Zn在高爐內(nèi)還原機理

眾所周知，Zn是一種銀白色金屬，熔點為419.5℃，沸點為906℃，Zn以ZnS形式存在與礦石中，入爐后分解成氧化物ZnO，隨爐料下降，在1000℃以上高溫區(qū)還原為Zn蒸汽隨煤氣上升，到爐身中上部氧化為ZnO后，一部分隨煤氣逸出，另一部分黏附于爐料上下降，還原、氣化、富集循環(huán)，其結果可使Zn負荷增至20倍以上[1]。

Zn對高爐的影響分析

(1) 造成風口上翹，影響爐況順行及正常生產(chǎn)。2011年以來4#高爐年因風口上翹而損壞數(shù)平均達8個之多，嚴重影響高爐進風系統(tǒng)安全，甚至造成高爐無計劃休風。高爐在休風更換風口時也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)風口上翹、變形等問題，嚴重時還有白色液體流出，經(jīng)檢驗分析主要成分為Zn物質(zhì)。

(2) 在爐喉和爐身中上部形成爐瘤，嚴重影響高爐順行。2011年5月后4#高爐爐況惡化，表現(xiàn)為邊緣氣流不穩(wěn)，爐內(nèi)不接受風氧量，高爐一度采取退礦批減負荷，調(diào)整裝料制度等措施，可效果均不理想。2011年7月份休風降料面時發(fā)現(xiàn)爐喉、爐身存在大面積環(huán)狀結瘤，是導致爐況失常的主要原因，最終炸瘤后，高爐爐況和指標逐步恢復正常。

表2 四高爐風口參數(shù)調(diào)整情況

高爐排Zn措施

上部煤氣流的疏導

若靠以往發(fā)展邊緣排Zn，一是引起頂溫過高，風量不穩(wěn)，Zn隨煤氣排出后易堵塞煤氣管道；二是發(fā)展邊緣后煤氣利用下降，氣流不穩(wěn)定易引發(fā)爐況。若邊緣過重，則可能會引起爐墻結厚，破壞順行局面。因此，高爐需力保邊緣和中心兩道氣流，以利于Zn隨煤氣排出和防止爐墻結厚。

(1) 確定適宜的焦層厚度和礦批。實踐中，高爐通過計算確定爐喉焦層厚度在380~410 mm，礦批29.2 t是適合爐況的，礦批過大軟熔帶根部過厚，易引起軟熔帶位置波動，過小則抑制不住邊緣氣流，不利于排Zn。

(2) 裝料制度的調(diào)整。布料調(diào)整上以礦布到爐喉半徑(32°)以外為原則，占爐喉面積的30%到60%，焦碳平鋪并控制角差在3.8°以內(nèi)，高爐裝料制度也由逐步演變?yōu)椤膶嶋H結果看爐內(nèi)形成了邊緣中心兩股穩(wěn)定煤氣通路，為排Zn創(chuàng)造了條件。

提高風速和鼓風動能

料柱良好的透液性是排Zn的關鍵。而減小死焦堆區(qū)域是增加中心透液性、提高排Zn能力的關鍵。4#高爐近年來下部堅持采用高風速、高鼓風動能的思路，增加煤氣流速，縮短Zn在高爐內(nèi)停留時間，同時擴大風口回旋區(qū)深度，達到吹透爐缸，活躍爐缸的目的。經(jīng)計算，高爐風口長度(L)550 mm、風口直徑(φ)120 mm時，實際風速達到260 m/s，鼓風動能在8000~9000 kg·m/s較適合爐況。因此實際調(diào)整風口布局如表2所示。

調(diào)整后所有風口長度均加長到550 mm，并將5個風口直徑縮小為110 mm，保證高爐動能穩(wěn)定在8500 kg·m/s左右，回旋區(qū)深度為1.49 m，爐缸活躍，完全滿足高爐排Zn冶煉。

改善渣鐵流動性，保持爐缸活躍

Zn負荷增加后，造成高爐直接還原增加，爐缸溫度下降，爐缸透液性下降。因此適當提高渣鐵熱量，降低堿度，是改善渣鐵流動性、增強排Zn能力的關鍵。

(1) 提高[Si]含量和渣鐵熱量。實際操作中，4#高爐通過全關混風大閘保持風溫在1180℃以上，富氧率由1.3%提高至3.0%，保證理論燃燒溫度在2220~2280℃。從而將[Si]含量控制在0.45%~0.6%，物理熱在1480℃以上；

(2) 降低爐渣堿度。實踐中4#高爐將二元堿度控制在1.15~1.2，MgO含量控制在9%~12%，Al2O3控制在16%以內(nèi)，使爐缸保持活躍，高爐抗風險能力大大提高。

2011年—2013年，4#高爐[Si]含量平均控制在0.49%，鐵水物理熱達1491℃，爐渣堿度平均控制在1.18，渣鐵流動性良好，使爐缸保持活躍，高爐排Zn和抗風險能力大大提高。

表3 2011~2013年高爐生鐵和爐渣分析

降低入爐料含粉率

料柱透氣性直接影響高爐順行和排Zn效果，針對降低入爐料含粉率，高爐對所有入爐料振料時間有嚴格的規(guī)定，焦炭保證在300 s以上，燒結礦給料料速延長至20 kg/s以上。另外增加了雜礦倉振篩，給料料速提至25 kg/s以上，確保精料入爐。

提高出鐵質(zhì)量

爐前出鐵質(zhì)量是保證爐況順行和排Zn的重要途徑。由于4#高爐兩鐵口夾角只有32°，出鐵場條件受限，高爐制定了嚴格操作方針確保出鐵質(zhì)量。

(1) 要求鐵口深度大于2300 mm。日常通過與廠家溝通確保炮泥種類與質(zhì)量穩(wěn)定，并制定相應標準確保爐前打泥量和打泥壓力穩(wěn)定；

(2) 控制出鐵時間在60~80 min。按照標準，每次鐵根據(jù)[Si]含量、堿度等情況合理選擇開口鉆頭，確保鐵水流速在3.2 t/min。

效果

取得的效果見表4。

2013年4#高爐各項經(jīng)濟指標良好，其中焦比306 kg/t，同比2011年降低17 kg/t。煤比158 kg/t，同比升高6.5 kg/t。燃料比508 kg/t，同比下降9 kg/t，取得了良好的效果。

表4 4#高爐2011—2013年指標情況

結語

通過以上措施，有效地控制了Zn對高爐的影響，邯鋼4#高爐在實現(xiàn)了長期安全穩(wěn)定生產(chǎn)的同時，還完成了公司下達的各項指標。

[1] 張壽榮, 于仲潔. 武鋼高爐長壽技術. 北京: 冶金工業(yè)出版社. 2011:89