摘  要  本文较系统地分析了大量使用含铅高的地方矿，给高炉安全生产带来的危害，总结了南钢排铅经验并完善了生产中排铅新技术，该技术对消除安全生产隐患和延长高炉寿命有积极的意义。

关键词  高炉  铅害  排铅

中图分类号  TF 063    文献标识码  B

1  概述

南昌长力钢铁股份有限公司（以下简称“南钢”） 4号 高炉于2006年2月11日开炉，有效容积为450m3，炉底采用复合棕刚玉陶瓷垫，炉缸采用微孔碳砖，与陶瓷杯结合，没有设计排铅孔，采用无料钟装料设备，设计14个风口，1个铁口，1个渣口。

近年来，由于国内矿源缺口较大， 加之其它条件所迫， 致使南钢高炉大量吃地方矿，地方矿一大特点是铅含量高，2008年南钢炉料成分见表1，从表中数据可以看出吨铁铅的含量在0.78%左右，从而导致入炉铅负荷增加。4号 炉出铁过程中，大沟铁水沟冒大量白烟，整个出铁场弥漫着呛人的气味，环境极差；在修补大沟和撇渣器的时候，发现在其底部有银白色的金属存在；开铁口的时候有银白色的液体在铁口渗出，铁口维护困难，来风早，理论铁量难以出干净；同时炉缸2层～5层在渣口大

套方向炉壳多次出现开裂，裂纹长度最宽处达25mm，且由于炉壳开裂致使冷却壁管根出现拉裂断水、减流。裂纹产生后，裂纹处渗透煤气并富集，造成间断性煤气爆炸，使炉裂加剧，严重威胁炉缸安全，炉缸开裂情况见图1。综合分析4号 炉出铁场环境差和炉裂均与铅的沉积富集有极大关系，因此决定强制炉底钻孔排铅。  

2  铅对高炉生产的危害性

铅在矿石中主要以PbSO4、PbS（方铅矿）形式存在，在高炉内很容易被CO、C、Fe还原。

PbSO4+4C→PbS+4CO  -277985KJ

PbS+Fe=FeS+Pb  -544KJ

PbS也可借CaO的作用分解成PbO，然后由CO还原成Pb

PbO+CO=Pb+CO2  +64141KJ 

可以说，铅在高炉内几乎全部还原。铅的循环富集对高炉生产的危害极大，它不但能降低矿石的软化温度、引起球团矿的异常膨胀使其严重粉化，造成料柱透气性变差，危及高炉冶炼的正常进行；同时碱金属粘附于炉墙上，既能使炉墙严重结瘤，又能直接破坏砖墙耐火材料[1-4]。因铅的密度（11.34）比铁水（7.87）大得多，而熔点低（327℃），成为液态沉至炉底（部份被铁水带走），迅速渗入炉底的砖缝中，破坏炉底砖的整体性，甚至造成炉底耐火砖“飘浮”，危及高炉寿命和安全生产。

2.1  恶化料柱透气性、结瘤

PbO与炉料多种成分都能组成低熔点化合物或共晶体， 降低炉料熔融软化温度， 使成渣带上移， 软熔带增厚， 对料柱透气性有不良的影响。ZnO熔点高达2000℃， 但却能与8倍的PbO组成低熔点化合物和共晶体，使下降管， 上升管， 炉身中上部易结含铅锌甚高的瘤。南钢4号 高炉上升管锌瘤含铅3～8%，炉身中上部铁质瘤含铅4～30%。可见铅、氧化铅在锌瘤、铁质瘤的成长过程中， 均起重要的作用。

2.2  铅对炉衬的腐蚀

当高炉没有设计排铅槽时， 由于炉底排铅困难， 将使其炉衬遭受不同程度的破坏。如冷水铁3号高炉（100m3）于1980年12月投产，因铅的渗透作用1年后即使炉衬上涨。经测定， 东、西、南、北四方向分别增长90， 80，110，105毫米；生产6年后， 又分别增长到405，408，430，410毫米。同时，炉壳胀裂严重， 其中渣口大套边缘纵向下开裂长达3米， 横向缝宽200毫米，5号风口大套边缘纵向下开裂达4米， 横向裂口宽400毫米。由于炉底破损严重， 1987年7月被迫停炉大修。1986年9月2号高炉（100m3）中修时同样发现， 因炉身砖衬渗入铅、碱金属及高温变形作用， 对炉喉钢砖挤压上顶的破坏力极强， 致使钢砖脱落， 上凸变形， 严重影响了高炉生产。

2.3  污染环境， 危容工人健康

高炉冶炼中， 使用含铅矿石后， 放渣出铁时， 铅被夹带排出炉外， 在1450℃左右的温度下， 铅接近沸腾状态， 蒸汽压力甚高， 出铁时铁沟上方红综色的浓烟中， 有相当数量铅的各种氧化物， 他们都有不同程度的毒性， 这些氧化物经由呼吸系统、消化系统进入体内， 会使人产生慢性或急性铅中毒， 造成神经系统、造血系统以及血管受损， 严重影响操作工人健康[5 - 7] 。按国家工矿企业设计卫生标准规定，车间工作现场空气中铅及其无机化合物最高允许浓度为0.01毫克/米3。可见， 若不能够合理解决高炉铅害， 将对炼铁工人身体健康构成严重威胁。

3　排铅过程

3.1  排铅孔位置的选择

4号高炉的炉底没有设计排铅孔，因此排铅的关键之处就是选择合适的位置开孔。开孔的位置既要能顺利开孔，又要照顾高炉本体的安全，还要能顺利排出铅。铅的排出取决于排铅槽内温度，而影响温度高低的因素除与材质有关外， 还与沟槽在炉底中的位置高度有重要关系。位置太高， 即排铅沟过于接近高温区的死铁层， 在高炉一代寿命的后期阶段， 炉底砖被部分侵蚀后， 就可能造成炉底铁水渗漏事故;位置太低， 则开炉后长期处于低温， 排铅就有困难， 不能充分发挥其效果。经过分析炉缸的侵蚀程度及炉底的砌筑特点，排铅孔拟开在第2～3层炭砖之间，此处刚好有一个冷却壁安装螺栓孔，利用这个原有的孔，一方面可以大大减少对高炉本体强度的损害，另一方面又可以降低钻孔难度。

3.2  排铅方案

（1）利用休风机会提前开孔。

（2）搭建排铅平台。为方便操作，搭设两个操作平台，设计制作集铅槽与排铅导管和法兰，安装好2.54cm水管、氧气接管与排风扇等准备工作。

（3）6月2号白班在高炉处于全风正常生产状态下，炉底铅液热量充足，流动性好，铅液能顺利通过炭砖缝隙流向排铅孔，开始尝试排铅，在拟开钻孔处钻孔，孔径为50 mm，深度为550 mm（此时有少量铅液流出，停止往内钻孔），先用烧氧加热排铅孔，烧氧过程由两人配合，一人拿氧气管加热排铅孔，一人控制氧气流量，氧气流量不可太大，以防喷火伤人，烧氧的人应该做好个人防护。这时向排铅孔里塞焦碳，其目的是给排铅孔道提供足够的热量，保证铅液能顺利流出，加热一段时间后铅液顺利从排铅孔流出，就这样持续时间约12 h，排铅约1t吨。最后， 待放完铅后，将排铅沟用耐火泥堵好， 以便下次再放。

3.3  排铅后效果

排铅后，高炉出铁场环境大为改观，大沟、铁沟烟气量减少；修补大沟及撇渣器时，底部不再有银白色的铅液，铁口不再有铅液渗出，铁口维护相对容易；炉缸炉底温度也有所下降。

4  结论

（1）高炉临时开孔排铅是可行的。

（2）在南钢目前原料情况下，定期排铅是必要的。

（3）排铅在高炉正常生产、炉况稳定顺行时进行，效果较好，既有经济效益又有社会效益。

（4）排铅孔位置的选择应结合高炉砌筑特点，综合各方面情况，保证安全。

（5）降低原料有害铅负荷是高炉长寿的重要条件。

参考文献

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[2] 王福补，杨建中．高炉结瘤浅析[J]．湖南冶金，1998，（4）：19

[3] 潘一凡．碱金属对高炉冶炼的影响[J]．浙江冶金，1993，（2）：12

[4] 任允芙，王梅英．结瘤的物相分析[J]．包钢科技，1975，（4）：3

[5] 李灵，李世军.铅对人体的危害及其预防[J].中国个体防护装备， 1996，（06）

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[7] 唐宏荣.某铅冶炼厂铅作业人员健康危害调查[J].工业卫生与职业病，2008，34（3）:167-168