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锌对龙钢高炉的危害及处理

时间:2014-05-26 18:52来源:陕西龙门钢铁(集团)有限责任公司炼铁厂 作者:李斌宜 程西亚 点击:
  • 摘 要 20134-5月份,由于入炉原料锌含量增加,高炉顺行受到破坏,主要表现:炉况难行,崩悬料增加,顶温高,炉身温度变化大,产量下降,焦比升高,冷却设备烧损增加。6月份通过逐步总结经验和调整操作参数,控制合适的富氧量和喷煤比,高炉指标稳步回升,炉况稳定性改善。

    关键词 锌 危害 处理

    1 前言

    龙钢炼铁现有高炉4座:2×1280m3+2×1800m3。从20135月份起,在冶炼过程中炉况频繁出现难行,仅5月份炉况失常3次,发生大的崩料15次,难行坐料15次,同时因焦炭负荷下降,焦比大幅度升高,铁水物理热降低且不稳定。尤其是当硅低于0.3%时,炉前出铁过程铁沟冒白烟,沟边有白色粉末;铁水硫升高,炉渣易结壳;休风换套时,中小套间有金属液体流出。对白色粉末和金属进行化验,成分主要是金属锌。

    2 龙钢高炉生产现状

    2.1 原料含锌情况

    龙钢锌来源主要是烧结矿和本厂生产(自产)球团。由于在采购原料时以价格为主导,主要控制品位、SiO2等指标,对锌含量要求不严,造成进购的原料锌含量较高,使烧结矿及自产球团锌含量大幅度升高。通过计算,锌负荷由由3月份的0.90kg/t左右增加至5月份的1.4kg/t,最高时入炉锌负荷达到1.6kg/t。原料锌含量及锌负荷见表1

    1 20131-6月份原料锌含量,%

    原料

    265 m2

    烧结矿

    400 m2

    烧结矿

    自产球

    外购球

    块矿

    1800高炉锌负荷,kg/t

    1280高炉锌负荷

    kg/t

    1

    0.069

    0.069

    0.035

    0.005

    0.010

     

     

    2

    0.068

    0.069

    0.021

    0.004

    0.010

     

     

    3

    0.059

    0.069

    0.038

    0.004

    0.081

    0.89

    0.94

    4

    0.077

    0.077

    0.050

    0.020

    0.062

    1.198

    1.065

    5

    0.092

    0.095

    0.062

    0.009

    0.154

    1.457

    1.363

    6

    0.069

    0.070

    0.049

    0.009

    0.022

    1.019

    0.951

    2.2 冷却设备烧损情况

    随着锌负荷升高,风口中小套及冷却壁水管破损增加(见表2)。

    2 20133-6月份冷却设备烧损情况,个

    冷却设备烧损

    小套

    中套

    冷却壁

    3

    2

    0

    2

    4

    4

    1

    5

    5

    3

    2

    6

    6

    2

    0

    1

    2.3 炉况出现的症状

    1)焦炭负荷下降,从正常的4.15t/t左右下降到3.7-3.8t/t。综合负荷下降幅度较大,从2.95倍左右降至2.80倍,再降至2.7-2.60倍,难以稳定。

    2)铁水[Si]平均偏低,平均在0.30%以下;炉温波动大,物理热在1400-1490℃波动,铁水硫出格次数增多。

    3)炉顶温度在料速7/h的状况下难行以控制,较正常偏高50-100℃,经常需打水降温。

    4)炉身中上部温度波动大,水温差升高。

    5)高炉上部透气性变差,煤气流不稳定,炉内料面出现吹翻现象,崩料、悬料、小管道增加,煤气CO2含量降低。

    6)铁水面上烟气增多,铁沟边有析出的白色粉沫;风口中小套之间在休风时有液态金属流出;风口中套有鼓包现象,更换风口套时滑锤打不下,必须使用氧气烧。

    7)炉况稳定性变差,炉况出现不适应时,上下部调剂无明显作用。

    2.4 对煤气系统的影响

    1)荒管堵塞严重,检修时发现3号、4号炉荒管内径均变小,大部分内径由800mm缩小了约100-200mm,最严重的荒管内径仅有50mm

    2)重力除尘器内灰粘结,灰难放,灰放不净。

    3)布袋箱体压差升高2-3kPa

    2.5 对高炉指标影响

    随着锌负荷升高,高炉系数、煤比、风温、煤气CO2均降低,焦比、[Si]升高。指标变化具体见表3

    3 20133-6月份高炉平均指标

    指标

    系数

    t/m3d

    焦比

    kg/t

    煤比

    kg/t

    风温

    [Si]

    %

    CO2

    %

    崩料

    悬料

    3

    2.38

    395

    154

    1148

    0.41

    19.80

    0

    0

    4

    2.11

    420

    148

    1118

    0.42

    19.38

     

     

    5

    2.09

    428

    143

    1065

    0.46

    19.03

    15

    15

    6

    2.39

    406

    151

    1107

    0.50

    20.04

    2

    0

    3 锌对高炉生产的危害

    针对炉况波动,高炉难以强化,技术经济指标下滑,组织技术人员认真查找原因,并将原燃料送到西安冶建院进行全面分析,排除了其它方面的影响,确定为因锌负荷严重超标导致生产被动。

    1)锌在炉内循环富集,由于还原吸收大量的热量,导致炉缸热量不足,引起热制度大幅波动。

    2)锌在炉内循环富集,引起原燃料劣化。锌气化后渗入焦炭、矿石的空隙中沉积氧化后,因体积膨胀,破坏了焦炭、铁矿石的热态强度,恶化了料柱透气性。

    3)锌蒸汽沉积在高炉砖衬缝隙中,可能造成炉身结厚,使生产炉型发生变化,导致下料不畅。当料柱透气性变差时,出现料面吹翻、崩料、小管道等现象,破坏顺行。

    4)锌对高炉冷却设备、耐材有破坏作用,特别是对炉缸部分、风口区耐材破坏严重,渗入砖衬造成炉缸砖衬抬高、风口上挠,容易烧损风口中小套。

    5)锌的再氧化放热反应发生在高炉上部,其热量仅使炉顶煤气温度升高,高炉被迫打水,恶化了煤气系统的工作环境。

    6)在“排锌”过程中,“上排”时对煤气系统影响大,“下排”时炉前烟气大,影响环境。

    4 处理措施

    4.1 降低入炉料的锌含量,严格控制锌负荷小于0.9kg/t

    1)跟踪监控入炉锌负荷。由于料场堆积大量的高锌矿粉,通过进购低锌矿,增加低锌矿比例,降低高锌矿用量,使烧结矿中的锌含量由0.095%降到0.070%以下。

    2)自产球团矿中的锌含量由0.060%降到0.040%以下。

    3)烧结停止配加重力灰,防止高锌灰再次循环。

    4)调整块矿比例,减少高锌块矿用量。

    4.2 建立合理的操作制度。

    4.2.1 选择合理的装料制度

    1)上部布料明确“两股气流”的操作思想,各炉布矿角度内缩一个档位,布矿环带减少一圈,做到了边缘、中心两道气流兼顾。

    2)各炉缩小矿批8~10%,通过上部调剂,改善料柱透气性,减少了崩料、炉顶料面“吹翻”现象,稳定了矿焦平台,炉况明显好转。

    4.2.2 选择适宜的送风制度

    1)调整风口布局,1280m3高炉减小风口面积1%1800 m3高炉减小面积4.7%,各炉风速均有所提高,为活跃炉缸中心创造了条件。

    2)各炉降低煤比,由正常150-155kg/t降到130-140kg/t,改善了料柱透气性。

    3)当炉况初步稳定后,高炉选择高风温,风口前理论燃烧温度控制由原来的2260℃提高到2300℃,努力提高炉缸温度,增加高炉抗干扰能力。

    4.2.3 热制度的确定

    1)降低焦炭负荷,提高焦比10-15kg/t,综合负荷由2.95倍左右降到2.8-2.85倍,改善了料柱透气性。

    2)提高炉温,铁水物理热控制必须1480℃以上;铁水[Si]控制0.35-0.55%,严禁[Si]低于0.30%,保证炉温充沛稳定。

    3)适当减少富氧率,富氧量1280m3高炉由4500 -5000 m3/h降到3500-4000m3/h1800m3高炉由8000-8500m3/h降到7000-7500m3/h,平衡风口前理论燃烧温度,确保炉况顺行。

    4.2.4 改进高炉休风及恢复操作

    由于休风后的恢复过程中,多次发生了烧坏风口情况,因此调整恢复思路。通过降低负荷,全焦冶炼改善料柱透气性;当炉缸温度,渣铁流动性正常后,炉缸透气性、透液性改善,逐步恢复风量和开风口,再恢复喷煤负荷;最后恢复富氧逐步强化,有效避免了高锌状况下恢复过程烧风口的问题。

    4.3 高炉排锌

    高炉排锌主要途径是:上排,锌随煤气流从炉顶逸出炉外;下排,通过炉渣排出高炉。

    4.3.1 上排

    多数资料介绍,炉顶煤气带走的锌高达90%左右,所以做好“上排”工作意义重大,通过适当放松边缘,炉顶温度比正常时升高30℃,提高了煤气排锌比例。同时兼顾技术经济指标,选用“两股气流”并举的操作思想。

    4.3.2 下排

    通过调整炉渣碱度,提高排锌能力,具体做法如下:

    1)适当降低炉渣碱度,R21.10-1.15降到1.08-1.10

    2)提高炉查MgO含量,由9.0%提高至10.0%

    3)在检修恢复过程中,配适量锰矿,改善渣的流动性。

    通过降低炉渣碱度,改善炉渣流动性的手段,将炉内尤其是炉腹风口区域含锌高的渣皮置换,从铁口排放出来。为了防止高锌渣皮脱落后导致炉缸热量不足,提高炉温控制标准,有效地防止了炉况波动和失常。

    5 结语

    1)降低原料中锌含量是降低锌入炉的最直接和最有效的办法。应减少高锌矿石、矿粉、除尘灰在烧结、造球工艺的用量,应分阶段来配用。

    2)在高炉冶炼中锌是一种有害元素,它对高炉冶炼具有一定的危害,应该对高炉的锌负荷实行长期有效的监控。

    3)对于龙钢这样进口矿量较大的企业,有必要进行锌的提取,既能实现入炉含锌量的降低,又可以达到资源的综合利用。

    4)利用现有的技术条件,加大高炉灰的综合利用途径,减少锌在高炉内的循环富集,降低锌的危害,减少环境污染。

    6 参考文献

    1〕刘云彩著《高炉布料规律(第二版)》199312月第二版,北京冶金工业出版社。

    2〕张寿荣 于仲洁著《高炉失常与事故处理》2012年 北京冶金工业出版社。

    (责任编辑:zgltw)
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