王藝淞

（新余鋼鐵股份有限責(zé)任公司，江西 新余 338001）

新鋼10#高爐有效爐容為2500m3，設(shè)計(jì)爐役為15年，自2009年11月9日開爐生產(chǎn)至今，已至爐役中、后期，目前整體生產(chǎn)較好，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在國內(nèi)同類型高爐中名列前茅。這主要得益于10#高爐操作中重視對入爐有害元素的排除，降低其在高爐中的循環(huán)富集量，減少或消除有害元素對高爐的影響，針對鋅元素高的特點(diǎn)，10#高爐通過技術(shù)措施提高排除率，基本消除了爐墻結(jié)厚等失常癥狀，利于高爐爐況穩(wěn)定順行與長壽。

1 鋅負(fù)荷高對高爐冶煉的影響

1.1 鋅元素還原機(jī)理與循環(huán)富集

鋅元素主要是由入爐礦帶入，入爐礦中鋅元素主要是以ZnS存在，在高爐中達(dá)750℃左右可以被煤氣中的CO2還原，即：

進(jìn)入900-1000℃反應(yīng)迅速，當(dāng)溫度超過1167℃時，鐵也能從ZnS中將Zn轉(zhuǎn)換出來；

ZnO是比較穩(wěn)定的化合物，當(dāng)溫超過750℃時能被多種還原劑還原，高爐中主要是被煤氣中的CO所還原：

元素鋅沸點(diǎn)低，只有907℃，在爐內(nèi)生成即能氣化隨煤氣流上升，在上升過程中遇粉焦或粉礦又可氧化為ZnO粘附在爐料或爐墻上，生成結(jié)厚和隨爐料下降形成循環(huán)富集。

1.2 鋅負(fù)荷高對高爐冶煉的危害

（1）氣態(tài)鋅隨高溫煤氣上升逐漸降溫的過程中，可發(fā)生反應(yīng)（3）的逆反應(yīng)被重新氧化為ZnO，并且黏附在爐墻上，容易形成高爐上部或中上部結(jié)厚與結(jié)瘤。使操作爐型發(fā)生改變，氣流分布不均勻，爐況出現(xiàn)波動，指標(biāo)惡化。而在10#高爐結(jié)厚嚴(yán)重時在休風(fēng)后可直接在點(diǎn)火孔觀察到結(jié)厚情況。（見下圖）。

圖1 10#高爐爐身上部結(jié)厚情況

（2）原、燃料質(zhì)量差，粉礦、粉焦含量高時，煤氣中的氣態(tài)鋅上升過程中降溫并被氧化成ZnO不僅會黏附在爐墻上形成結(jié)厚，同時也可能沉積在爐料孔隙中，進(jìn)一步惡化上部料層透氣性，使高爐出現(xiàn)壓高難行，甚至形成懸料。

（3）ZnO沉積較多的地方往往也伴隨有大量的煙碳析出，這二者都會形成體積膨脹，會造成爐襯損壞，甚至嚴(yán)重時能頂壞爐殼，使高爐壽命大為降低。

2 10#爐針對鋅元素富集采取技術(shù)措施，有效排鋅

煉鐵規(guī)范要求鋅負(fù)荷要小于0.15Kg/t，而10#高爐入爐鋅負(fù)荷長期達(dá)0.8Kg/t以上（表1），甚至達(dá)到過1.5Kg/t的超高水平，由于當(dāng)時高爐保留有中心加焦，原、燃料質(zhì)量好，高爐操作上也是確保中心主導(dǎo)氣流強(qiáng)勁，所以高爐冶煉進(jìn)程沒有受大的影響，對入爐鋅沒有足夠重視。但2014年10#高爐經(jīng)過近半年技術(shù)努力，10月20日成功取消了中心第1檔加焦，中心焦量由年初27%逐漸減到0，在2015年原、燃料條件逐月變差，入爐品位低到55%以下，這種情況下，中心透氣、透液性降低，高爐出現(xiàn)結(jié)厚現(xiàn)象。2015年～2018年之間多次高爐在長期休風(fēng)后復(fù)風(fēng)出現(xiàn)結(jié)厚物脫落，頻繁壞風(fēng)口小套，反復(fù)休風(fēng)更換，往往要經(jīng)過長時間調(diào)整才能恢復(fù)爐況。10#高爐經(jīng)過分析決定采取技術(shù)措施，有效排除鋅元素，降低其富集量，減少或者杜絕爐墻結(jié)厚：

表1 10#高爐2017-2019年部分月份入爐鋅負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

（1）強(qiáng)化中心主導(dǎo)氣流，排除鋅元素。國內(nèi)外研究表明，鋅元素在高爐內(nèi)能被爐內(nèi)煤氣帶走而排除的占比約為80-85%，所以高爐冶煉中排除鋅主要是通過調(diào)整煤氣流，使其合理分布而達(dá)到有效排除的目的。2017年9月以前，高爐缺乏對有害元素系統(tǒng)管理，9月開始高爐每日根據(jù)原、燃料成份計(jì)算理論鋅等有害元素，監(jiān)督其趨勢變化，另外裝料制度保持O8765（3332）C876543（333211），增加第3檔布焦1環(huán)，邊緣第8檔負(fù)荷5.1～5.2，引導(dǎo)中心氣流同時又對邊緣氣流進(jìn)行壓制，在2018年4月份10#高爐長期休風(fēng)后復(fù)風(fēng)結(jié)厚物脫落后，高爐結(jié)厚現(xiàn)象減少，自下半年始排除效果更為明顯（見表2）。

（2）控制合適爐渣堿度，確保渣鐵良好分離。鋅元素不溶于生鐵，也很難進(jìn)入爐渣，由爐渣排除的鋅只占總量3%左右，極其有限，但控制略微下限的爐渣堿度有利于降低渣中堿金屬化合物的活性，增加爐渣帶走的堿金屬量，對排除“堿害”是有利的，特別是10#高爐堿金屬入爐負(fù)荷3Kg/t左右處于規(guī)范上限，控制堿度操作很有必要。同時也有利于改善爐渣流動性，渣鐵分離好，有利于氣流分布合理。目前10#高爐控制以四元堿度0.98倍～1.0倍能夠確保渣鐵溫度足夠，冶煉進(jìn)程順利進(jìn)行。

（3）加強(qiáng)篩分，降低入爐粉末。10#高爐用料結(jié)構(gòu)燒結(jié)礦占85%左右，熟料率95%，用焦以80%自產(chǎn)焦加20%左右外購水熄焦，用料結(jié)構(gòu)是比較好的，但是經(jīng)過卸車、轉(zhuǎn)運(yùn)等，入爐粉末量較大，特別是外購焦水份高，表面裹粉嚴(yán)重，如果不加以控制會影響高爐順行和造成爐墻結(jié)厚現(xiàn)象。10#高爐經(jīng)過加強(qiáng)得分檢查、控制，將外購焦篩和內(nèi)環(huán)布焦焦篩增大至25mm。

表2 10#高爐2018全年及2019年1-2月鋅排除率

3 存在不足

（1）入爐鋅負(fù)荷高是一個長期現(xiàn)象。雖然10#高爐采取一系列技術(shù)措施目前能保證高爐結(jié)厚現(xiàn)象減少，但并沒有完全消除，鋅負(fù)荷仍然高達(dá)0.8Kg/t以上，高爐還是存在結(jié)厚風(fēng)險。據(jù)統(tǒng)計(jì)入爐鋅元素主要是由燒結(jié)礦與球團(tuán)礦帶入，占總量85%左右（見表3），10#高爐重除灰與出鐵場除塵灰鋅含量均大約0.6%～1.0%，布袋灰含鋅約10%～15%，高時超過20%，都做為燒結(jié)原料配入，最終又進(jìn)高爐參與爐內(nèi)循環(huán)富集，雖然燒結(jié)過程能夠排除一定比例鋅元素，約60%，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求。

表3 燒結(jié)礦、球團(tuán)礦帶入鋅元素比例

（2）原、燃料質(zhì)量波動大。10#高爐生產(chǎn)近10個年頭，處于爐役中、后期，同樣各配套系統(tǒng)也生產(chǎn)多年，設(shè)備故障率增加，如焦化廠干熄焦檢修頻次增多，且周期長，短則8h，長則達(dá)月余，造成大量水熄入爐；另外燒結(jié)礦堿度也偶有大幅波動，高爐調(diào)劑完全跟不上，造渣制度穩(wěn)定性差；加之塊礦含水、含泥高，過篩效果差，入爐后也對爐內(nèi)中心氣流不利，使排鋅效果減弱，對高爐壽命產(chǎn)生不利的影響。

4 經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

（1）長期休風(fēng)后復(fù)風(fēng)要充分考慮結(jié)厚物是否有掉落可能。10#高爐入爐鋅負(fù)荷高在今后操作中仍然是一個長期現(xiàn)象，而對于入爐鋅負(fù)荷高的高爐來講，形成高爐中、上部結(jié)厚是很難消除的，10#高爐結(jié)厚以后基本都是長期休風(fēng)爐墻溫度變化較大的情況下才在復(fù)風(fēng)后脫落的，很難估計(jì)其影響，而一旦結(jié)厚物脫落后爐況恢復(fù)過程往往異常困難。

（2）采用高分子材料篩減少塊礦板結(jié)現(xiàn)象。10#高爐三個塊礦倉，其中兩個倉對應(yīng)條形篩，一個倉改用聚氨酯波紋篩，通過實(shí)際使用情況對比，能夠清楚反映出波紋篩結(jié)篩情況大為降低，且結(jié)篩后清理也更容易，入爐礦粉減少對爐內(nèi)氣流有利，煤氣帶走的鋅量增加，富集量少，爐襯結(jié)厚、破損現(xiàn)象改善。

（3）穩(wěn)定中心氣流。高爐操作一定要有強(qiáng)勁的中心主導(dǎo)氣流，但除了要中心氣流長期強(qiáng)勁且穩(wěn)定對于10#高爐來講有一定困難，各類影響因素前文已述及。

5 結(jié)語

鋅、堿害對高爐長壽及爐況都產(chǎn)生不利的影響，在操作上一定要重視，采取有效的排除措施，特別是10#高爐已達(dá)爐役中、后期，爐襯各部或多或少存有侵蝕、破損現(xiàn)象，要通過分析確定適宜的操作方針且能適時做好合理的調(diào)整，系統(tǒng)全面地保護(hù)爐內(nèi)襯，盡可能地延長一代爐齡，降低綜合成本及產(chǎn)生更高的效益。