新疆八鋼高爐有害元素的富集與影響

新疆八鋼高爐有害元素的富集與影響

新疆8個鋼型有6個380噸高的灌木。因高爐的原料所帶入的Zn、K和Na等有害元素在爐內(nèi)富集,造成2005～2007年2#高爐、0#高爐和4#高爐接連發(fā)生12起爐涼事故。通過定期對高爐有害元素的變化進(jìn)行分析,總結(jié)出高爐冶煉過程中有害元素相互作用下對高爐的影響,并制訂了相應(yīng)的處理措施,使有害元素對高爐的影響降低。1鉛與鋅的聚集鋅熔點:419.6℃,沸點:907℃。鋅的化學(xué)性質(zhì)活潑。鋅在爐內(nèi)被還原,受高溫蒸發(fā)和爐塵的吸附,到高爐爐墻低溫區(qū)冷凝,造成爐墻結(jié)厚,當(dāng)氣流和溫度發(fā)生變化,富含鋅的渣皮很快脫落。因爐缸熱量嚴(yán)重不足造成煤氣溫度下降,同時又有鋅蒸汽被冷凝現(xiàn)象和固體ZnO存在,造成高爐內(nèi)軟熔帶凝結(jié),高爐料柱透氣性下降,產(chǎn)生高爐惡性懸料。鉛入爐量的60%可外排,少部分鉛富集風(fēng)口區(qū)域,與鋅共同聚集,占含量的37%(八鋼2#高爐風(fēng)口富集物取樣分析,2005年7月22日)。鉛的常壓沸點1735K,在爐內(nèi)廣泛分布可能小,還原后聚于爐缸破壞爐襯。高爐原料中所含的堿金屬主要以硅鋁酸鹽或硅酸鹽形式存在,爐料中的堿金屬化合物落至高爐下部高溫區(qū)時,一部分進(jìn)入渣中;一部分生成KCN、NaCN,隨煤氣上升至CO2濃度較高而溫度較低的區(qū)域,除被爐料吸收及隨煤氣逸出外,其余則被CO2氧化變?yōu)檠趸锘蛱妓猁},當(dāng)有SiO2存在時可生成硅酸鹽。反應(yīng)生成的K2CO3、NaCO3、NaSiO3等都為液體或固體粉末狀,粘在爐料上或被氣體帶走。被爐料粘附和吸收的堿金屬化合物隨爐料下降,再次被氧化,如此循環(huán)而積累。2八鋼原料中的有害元素含量2.1入場內(nèi)加入顆砂礦的質(zhì)量要求2.2阿拉山口的含鉛礦從以上數(shù)據(jù)中可以看出,哈密球團(tuán)的堿金屬含量較高一些,而阿拉山口的進(jìn)口球團(tuán)的含鉛量已在臨界點上,而混勻生礦因?qū)⒛V停掉,其含鉛及鋅量均在允許范圍內(nèi)。鋅主要是燒結(jié)礦帶入。2.3爐渣排鋅、排鋅各高爐有害元素含量與爐料結(jié)構(gòu)和操作制度有關(guān)。爐料搭配最大堿金屬負(fù)荷為6.5kg/thm,易產(chǎn)生堿金屬富集;鋅含量到1.5/thm時,相互作用產(chǎn)生爐墻結(jié)厚,甚至爐涼。合理的爐料搭配可控堿負(fù)荷在4以下,能改善爐渣流動性,保持較高的爐缸溫度有利于爐渣排堿、排鋅。八鋼高爐爐渣排鋅20%左右,煤氣帶走30%左右。鉛的渣、爐塵帶走量各約50%,但帶出只占含量的60%左右。由上述可知,改善原料條件是減少有害元素危害的關(guān)鍵因素。3爐涼事故調(diào)查4號高爐自2004年11月開爐,一年半的生產(chǎn)操作中,發(fā)生過3次大的爐涼事故,導(dǎo)致生鐵成分連續(xù)出格,產(chǎn)量、質(zhì)量下降,焦比大幅度上升,高爐正常的生產(chǎn)秩序被破壞。后經(jīng)分析查找原因,發(fā)現(xiàn)在爐涼事故發(fā)生前期都有高爐利用系數(shù)提高,煤氣利用率提高,煤氣流分布邊沿自動加重,高爐爐腹到爐身下部冷卻壁溫度下行并穩(wěn)定。在發(fā)生事故時,共有的事故征兆:爐腹到爐身下部冷卻壁溫度多點上升幅度在150℃～450℃,料速前期自動加快,1h左右隨后變慢,并有憋風(fēng)難行現(xiàn)象,接著有崩料現(xiàn)象發(fā)生,并伴隨偏料;2～3h后風(fēng)口發(fā)暗,變涼并可見渣料滑落現(xiàn)象。[si]下行幅度在0.2%～0.5%,生鐵含硫上升幅度在0.06%～0.10%,爐渣堿度降低0.04～0.06倍,高爐鐵水及爐渣物理熱下降幅度在4%～10%之間,高爐爐頂成像變得較正常時模糊,且霧蒙蒙的;至此爐涼事故發(fā)生。在爐涼事故處理中,處理得當(dāng)沒有造成高爐風(fēng)口灌渣,影響產(chǎn)量在1000t左右,多加焦炭量在40～60t.根據(jù)有害元素對高爐的影響程度,將其分為4級管理。4加強(qiáng)爐缸管理(1)有害元素的危害達(dá)到一級和二級時,應(yīng)做好預(yù)防高爐內(nèi)有害元素循環(huán)管理工作。①做好高爐精料管理工作,減少有害元素入爐。②定期對原燃料進(jìn)行化學(xué)分析,確定有害元素入爐量及噸鐵負(fù)荷。制定相應(yīng)高爐操作方針,并調(diào)整高爐操作工藝參數(shù),確保高爐內(nèi)有害元素含量控制在高爐操作可控制范圍。③定期酸洗造酸性渣排K、Na堿金屬;定期降料線提頂溫排鋅。④出好上渣并噴吹渣口,使有害元素及時排出。⑤根據(jù)情況適當(dāng)提高冷卻器水溫,降冷卻強(qiáng)度、提高爐墻溫度。⑥在礦批內(nèi)加入少量焦炭或焦丁,改善料柱透氣性。⑦縮小風(fēng)口進(jìn)風(fēng)面積,增加鼓風(fēng)動能吹透爐缸中心。⑧在布料方面,發(fā)展邊緣和中心兩道氣流。(2)在有害元素的危害達(dá)到三級時,除了做好有害元素循環(huán)管理工作外,應(yīng)做好以下有害元素排出及防范工作。①保持適宜的爐缸溫度。在爐缸物理熱不足時及時補(bǔ)充焦碳,減少噴煤量,適當(dāng)降低渣子的二元堿度,提高渣中(MgO)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由9%～10%提高到10%～12%,同時配加螢石,改善流動性排出有害元素。②發(fā)現(xiàn)爐墻結(jié)厚時開放邊緣氣流,配2%螢石洗爐墻。保證順行的前提下逐漸提高冶強(qiáng),恢復(fù)產(chǎn)量;爐身上部干區(qū)過熱時,爐外打水。③冷卻器進(jìn)行檢查,防水入爐;對高爐各位置爐殼溫度,冷卻壁溫度、熱流強(qiáng)度統(tǒng)計、對比,分析結(jié)厚原因。(3)當(dāng)高爐出現(xiàn)第四級征兆時,操作爐型發(fā)生變化,出現(xiàn)渣皮滑落,造成爐缸大涼。對應(yīng)冷卻壁溫度上升,根據(jù)具體情況,總結(jié)簡單經(jīng)驗計算公式如下:冷卻壁溫度波動250℃～350℃時渣皮厚度大概是200mm,假如有X層,Y點,波動范圍250℃～350℃;補(bǔ)焦量為W則W=0.2(X+Y)×1.7×0.7×4×5×0.8×1000kg。當(dāng)料速前期暫時自動加快,1h左右隨后變慢,并有憋風(fēng)難行現(xiàn)象,接著有崩料現(xiàn)象發(fā)生,并伴隨偏料現(xiàn)象時的處理:①可適當(dāng)減煤、減風(fēng)操作,并補(bǔ)足減煤和減風(fēng)所需要的焦炭量。②增加煤氣取樣的次數(shù),可根據(jù)煤氣CO2含量,確定渣皮滑落可能對爐缸熱平衡造成的影響。③做好爐前出鐵準(zhǔn)備工作,增加出鐵次數(shù),增加渣口噴吹次數(shù);做好風(fēng)口觀察。④可考慮降料線提頂溫,及時從爐頂排除Zn和ZnO,降料線4m或爐頂溫度控制在550℃左右;降料線提頂溫操作必須補(bǔ)足焦炭,防止?fàn)t涼事故延續(xù)。當(dāng)風(fēng)口發(fā)暗、變涼并可見渣皮滑落現(xiàn)象時,處理措施:①上部按爐頂煤氣CO2下降幅度補(bǔ)足焦炭(CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降1%,影響焦比20～25kg/t),如大料批可縮小料批,發(fā)展邊緣煤氣操作。②爐前出鐵時可大噴鐵口,及時排盡冷渣冷鐵,根據(jù)渣溫情況,決定是否沖水渣,防止翻渣;根據(jù)鐵水溫度及流動情況,決定是否爐前小坑保溫,防止小坑凍結(jié);鐵口堵泥可考慮有水炮泥,確保鐵口能及時打開。③加強(qiáng)對冷卻器監(jiān)測,確保冷卻器漏水能及時發(fā)現(xiàn)并處理;爐前做好風(fēng)口打水準(zhǔn)備,觀察好風(fēng)口,防止風(fēng)口涌渣,造成直吹管燒穿高爐被迫休風(fēng)。④如高爐惡性懸料,必須大噴鐵口騰空爐缸,可根據(jù)渣鐵流動情況、爐缸理論出鐵量和實際出鐵