宣鋼2#高爐有害元素分析及對策研究-畢業(yè)論文(最新修改)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前言1</b></p><p>　　2 各種有害元素對高爐生產(chǎn)的危害3</p><p>　　2.1 鋅還原及鋅危害研究3</p><p>　　2.1.1 鋅還原研究3</p><p>　

2、　2.1.2 鋅危害研究3</p><p>　　2.1.3 鋅的循環(huán)富集研究3</p><p>　　2.1.4 鋅對高爐原料冶金性能影響的研究4</p><p>　　2.2 堿金屬的還原及危害研究5</p><p>　　2.2.1 堿金屬還原耗熱研究5</p><p>　　2.2.2 堿金屬危害研究5<

3、;/p><p>　　2.2.3 堿金屬的循環(huán)富集研究6</p><p>　　2.3 氯元素危害研究6</p><p>　　2.3.1 氯元素在高爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的研究6</p><p>　　2.3.2 氯元素危害研究6</p><p>　　2.4 硫、磷的還原及危害研究7</p><p>　　

4、3 排除有害元素的研究8</p><p>　　3.1 燒結(jié)球團(tuán)生產(chǎn)排鋅的研究8</p><p>　　3.2 高爐排鋅能力研究8</p><p>　　3.3 高爐排堿研究9</p><p>　　3.4 高爐排出氯元素的研究9</p><p>　　3.5 降低燒結(jié)球團(tuán)、高爐生鐵中硫磷途徑的研究9</p&g

5、t;<p>　　4 確定宣鋼2#高爐有害元素含量的控制范圍11</p><p>　　4.1 鋅控制范圍11</p><p>　　4.2 堿金屬控制范圍11</p><p>　　4.3 其他有害元素的控制范圍12</p><p>　　5 鐵料優(yōu)化研究13</p><p>　　6 高爐操作制度研究

6、14</p><p>　　7 含鋅粉塵的綜合利用研究15</p><p>　　8 宣鋼2#高爐生產(chǎn)實(shí)踐16</p><p>　　8.1 宣鋼2#高爐簡介16</p><p>　　8.2 降低有害元素含量17</p><p>　　8.3 提高風(fēng)速，提高鼓風(fēng)動能18</p><p>　　8

7、.4 優(yōu)化上部裝料制度19</p><p><b>　　9 結(jié)論22</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：23</b></p><p><b>　　致謝24</b></p><p><b>　　前言</b></p><

8、p>　　近幾年來，隨著鋼鐵市場的迅速發(fā)展，鐵礦石資源日趨緊張，外粉價格大幅度上漲，導(dǎo)致生鐵成本上升。宣鋼實(shí)施低成本戰(zhàn)略，擴(kuò)大使用當(dāng)?shù)刭Y源的范圍和數(shù)量。張宣周邊地區(qū)的精粉和塊礦特點(diǎn)是，成份不穩(wěn)定、有害元素含量較高。</p><p>　　在使用當(dāng)?shù)刭Y源時，由于有害元素含量較高，致使高爐入爐有害元素含量升高，當(dāng)有害元素富集到一定程度或爐料有害元素含量超過一定范圍時，對高爐的危害很大，能使高爐操作爐型發(fā)生變化，破壞

9、高爐順行、高爐爐況失常；劣化爐料的冶金性能，能降低礦石的軟化溫度[1]，造成球團(tuán)低溫粉化嚴(yán)重，使焦炭的氣化反應(yīng)能力增強(qiáng)，焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度急劇下降而粒度細(xì)化，造成料柱透氣性變差，產(chǎn)生爐缸堆積，危及高爐冶煉的正常進(jìn)行，高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下降，焦比、燃料比升高，產(chǎn)量下降。另外，有害元素含量達(dá)到一定程度后造成高爐冷卻設(shè)備的非正常損壞，縮短高爐爐役壽命[2]。</p><p>　　在實(shí)施低成本戰(zhàn)略的過程中，2009~2010年

10、宣鋼煉鐵廠各座高爐都出現(xiàn)有不同程度的波動。2010年9月宣鋼2#高爐開爐后，由于有害元素含量較高，造成了爐身上部13段冷卻壁西北方向粘結(jié)，高爐操作爐型發(fā)生畸變，破壞了高爐穩(wěn)定順行。通過我們認(rèn)真的分析與調(diào)查，有害元素含量高是引起高爐波動的重要原因。</p><p>　　本文以宣鋼2#2500m3高爐煉鐵生產(chǎn)實(shí)踐為依據(jù)，通過對爐料有害元素含量的控制，不僅提高了高爐穩(wěn)定順行程度，而且在入爐品位較低的條件下，高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)

11、指標(biāo)逐年改善。</p><p>　　各種有害元素對高爐生產(chǎn)的危害</p><p>　　為了保障高爐穩(wěn)定順行，需要研究各種有害元素的存在性狀、還原耗熱、富集與循環(huán)、危害機(jī)理，確定各種有害元素的控制范圍，減輕對高爐的危害，同時要研究高爐排出有害元素的途徑；研究較高有害元素含量條件下的高爐操作；研究配礦，降低高爐原料中的有害元素含量，要實(shí)現(xiàn)高性價比、低有害元素含量，以及如何合理利用各種資源，從源

12、頭上降低高爐有害元素含量；研究高有害元素含量塵泥的綜合利用問題。</p><p><b>　　鋅還原及鋅危害研究</b></p><p><b>　　鋅還原研究</b></p><p>　　鋅在高爐煉鐵原燃料含量很低，燒結(jié)礦和球團(tuán)礦中的鋅主要以鐵酸鋅[ZnO·Fe2O3或（Zn、Fe）O·Fe2O3]形

13、式存在。鋅在燒結(jié)礦和球團(tuán)礦生產(chǎn)的焙燒過程中只能去除少部分。</p><p><b>　　鋅危害研究</b></p><p>　　鋅對高爐冶煉影響，最主要是對高爐長壽、順行程度、熱制度的影響。鋅蒸汽沉積在高爐上部磚襯縫隙中，當(dāng)其氧化后體積膨脹，嚴(yán)重時會破壞爐襯，甚至漲裂爐殼，降低高爐壽命[2]。當(dāng)鋅含量高時，在煤氣上升管處積聚，堵塞煤氣通路導(dǎo)致煤氣流偏行；如ZnO凝附在

14、爐墻內(nèi)壁上或爐喉部位，形成爐瘤[4]，造成高爐操作爐型畸變，破壞爐料與氣流的正常分布，崩懸料頻繁；破壞了焦炭、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦熱態(tài)強(qiáng)度，惡化高爐料柱透氣性。如果控制不得當(dāng)，還會引起其他冶煉工藝事故。</p><p><b>　　鋅的循環(huán)富集研究</b></p><p>　　在1000℃條件下，還原出來的鋅全部為鋅蒸汽。鋅蒸汽隨煤氣上升到高爐上部低溫區(qū)又被氧化成為ZnO微

15、粒。一部分ZnO微粒沉積在下降的爐料上，在高爐下部高溫區(qū)重新被還原、汽化，在高爐內(nèi)形成循環(huán)富集。其他大部分ZnO微粒進(jìn)入除塵灰中，隨瓦斯灰、瓦斯塵泥的回收利用，再次進(jìn)入燒結(jié)配料，重新進(jìn)入高爐，形成了鋅在高爐煉鐵工序的“循環(huán)”[5]。據(jù)測定與計算，高爐內(nèi)的鋅循環(huán)量要比入爐鋅量大一個數(shù)量級，一般為10-30倍。</p><p>　　鋅對高爐原料冶金性能影響的研究</p><p>　　焦炭中Zn

16、O含量的升高后，焦炭的反應(yīng)性提高，反應(yīng)后強(qiáng)度降低。燒結(jié)礦和球團(tuán)礦中的ZnO含量升高后，燒結(jié)礦的RDI+6.3指數(shù)也有所降低，而RDI-3.15指數(shù)和RDI-0.5指數(shù)則有所提高。</p><p>　　研究焦炭中ZnO含量對焦炭反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度的影響見圖1：</p><p>　　圖1 焦炭 ZnO含量對焦炭反應(yīng)性（CRI）和反應(yīng)后強(qiáng)度（CSR）的影響</p><p>

17、;　　研究燒結(jié)礦中ZnO含量對燒結(jié)礦低溫還原粉化性能的影響見圖2：</p><p>　　圖2 燒結(jié)礦ZnO含量對燒結(jié)礦低溫還原粉化性能的影響</p><p>　　研究球團(tuán)礦ZnO含量對球團(tuán)礦低溫還原粉化性能的影響見圖3：</p><p>　　圖3 ZnO含量對球團(tuán)礦低溫還原粉化性能的影響</p><p>　　堿金屬的還原及危害研究</

18、p><p><b>　　堿金屬還原耗熱研究</b></p><p>　　堿金屬主要是以硅酸鹽的形態(tài)存在?，F(xiàn)以硅酸鉀為例，說明堿金屬還原過程。當(dāng)爐料下達(dá)高溫區(qū)或爐缸時，硅酸鉀將進(jìn)行以下反應(yīng)：</p><p>　　2K2Si03+2C=4K+2Si02+2CO </p><p>　　還原出來的金屬鉀形成鉀蒸氣，隨煤氣流上升到爐

19、身下部的中溫區(qū)，部分鉀蒸氣氧化后隨煤氣流逸出爐頂，另外一部分鉀蒸氣被下降的爐料吸收氧化形成K2Si03隨爐料下降，達(dá)到高溫區(qū)再次被還原[6]。</p><p><b>　　堿金屬危害研究</b></p><p>　　堿金屬對高爐的危害要比鋅嚴(yán)重的多，含量越高危害越嚴(yán)重。堿金屬在爐內(nèi)的危害表現(xiàn)為:是焦炭溶損反應(yīng)的催化劑，焦炭反應(yīng)性提高，反應(yīng)后強(qiáng)度急劇下降且粉化[7]；堿

20、金屬使燒結(jié)礦的還原粉化率劇增，使球團(tuán)礦還原后的強(qiáng)度降低，產(chǎn)生膨脹，出現(xiàn)異常粉化；導(dǎo)致爐墻結(jié)瘤，又能直接破壞磚襯。堿金屬在高溫區(qū)被還原后，并立即汽化，在隨煤氣上升的過程中一部分被爐料吸收，一部分附在磚襯表面與磚襯反應(yīng)生成新的化合物，產(chǎn)生體積膨脹，另一部分蒸氣與煤氣沿磚縫、裂紋、氣孔滲入磚襯內(nèi)部，反應(yīng)生成大量的沉積炭，堿金屬還與磚中的莫來石反應(yīng)生成鉀霞石化合物，產(chǎn)生體積膨脹，從而破壞磚襯。</p><p>　　堿金屬

21、的循環(huán)富集研究</p><p>　　還原出來的堿金屬蒸氣隨煤氣上升，到中溫區(qū)，與渣中Fe0和Si02反應(yīng)又生成堿金屬硅酸鹽。此反應(yīng)生成的堿金屬硅酸鹽被下降的爐料所吸收，到高爐下部高溫區(qū)再次被還原成堿金屬蒸氣，隨煤氣上升，被爐料吸收并隨同爐料下降到高溫區(qū)，在高溫區(qū)又被還原成堿金屬蒸氣，再次隨煤氣流上升到中溫區(qū)[8]。這樣不斷下降、上升與氣化吸收，爐料中堿金屬含量在爐內(nèi)不斷增加，這就是堿金屬“循環(huán)富集”過程，對高爐的

22、危害越來越嚴(yán)重[9]。</p><p><b>　　氯元素危害研究</b></p><p>　　氯元素在高爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的研究</p><p>　　研究表明，CaCl2發(fā)生水解反應(yīng)的起始溫度在700℃，且水解率隨燃燒時間和溫度的增加而增加。也有研究表明，CaCl2在氮?dú)夂退魵獾幕旌蠚怏w中分別在840℃、900℃、950℃發(fā)生水解反應(yīng)。上述理論說

23、明在高爐冶煉環(huán)境中，部分CaCl2分解生成HCl是可能的。</p><p>　　對煤氣脫水器內(nèi)壁上的類似晶體、淺黃色的粘接物送檢國家鋼鐵材料測試中心化驗(yàn)表明，粘接物主要成分是NH4Cl,說明進(jìn)入高爐內(nèi)的CaCl2與N2、H2O反應(yīng)生成氯化銨。</p><p><b>　　氯元素危害研究</b></p><p>　　高爐煤氣中的氯進(jìn)入煤氣管道，對

24、金屬管道構(gòu)件產(chǎn)生腐蝕作用，降低使用壽命；并且它還隨煤氣進(jìn)入熱風(fēng)爐與熱風(fēng)爐的耐火材料發(fā)生如下反應(yīng)：</p><p>　　Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O SiO2+4HCl=SiCl4+2H2O</p><p>　　2Al2O3+4Cl=4AlCl+3O2 SiO2+Cl=SiCl+O2</p><p>　　Fe2O

25、3+6HCl=2FeCl3+3H2O 2Fe2O3+4Cl=4FeCl+3O2</p><p>　　上述反應(yīng)的氯化產(chǎn)物均為低熔點(diǎn)物質(zhì)，因此它們對熱風(fēng)爐耐火材料質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響，導(dǎo)致熱風(fēng)爐耐火材料破碎、塌陷，縮短熱風(fēng)爐壽命。氯元素對熱風(fēng)爐格子磚的影響見圖4：</p><p>　　圖4 氯元素對熱風(fēng)爐格子磚的影響</p><p>　　硫、磷的還

26、原及危害研究</p><p>　　硫在鐵礦石和石灰石中以黃鐵礦（FeS2）和硫酸鹽（CaSO4）形態(tài)存在。燒結(jié)礦和球團(tuán)礦中的硫主要以FeS形態(tài)存在，焦炭中的硫有三種形態(tài)：有機(jī)硫、硫化物、硫酸鹽。</p><p>　　硫在高爐內(nèi)發(fā)生一系列的變化后，一部分成為CaS、FeS等隨爐料下降，另一部分成為CS2、SO2、H2S等隨煤氣上升，在上升過程中被爐料、渣鐵吸收。</p><

27、;p>　　磷在高爐原料中主要以磷酸鈣（CaO）3P2O5，有時也以藍(lán)磷礦[（FeO）3 P2O5]8H2O形態(tài)存在。磷是一個比較難還原的元素，在高爐冶煉普通生鐵時，爐料中的磷幾乎完全被還原進(jìn)入生鐵。</p><p>　　硫、磷對高爐危害不大，但是它們是鋼材中的有害元素。硫升高后，使鋼材產(chǎn)生“熱脆”，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，煉鋼生鐵含硫量不超過0.070%，鑄造鐵含硫量不超過0.050%。</p><

28、;p><b>　　排除有害元素的研究</b></p><p>　　燒結(jié)球團(tuán)生產(chǎn)排鋅的研究</p><p>　　燒結(jié)生產(chǎn)工藝過程中排鋅率很低，只有2~20%左右。只有通過降低燒結(jié)礦鋅含量才能降低高爐鋅負(fù)荷，減輕對高爐的危害。由于球團(tuán)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，脫鋅率比燒結(jié)低，幾乎全部進(jìn)入成品球團(tuán)礦中而進(jìn)入高爐[10]。</p><p><b>

29、　　高爐排鋅能力研究</b></p><p>　　爐渣堿度與爐渣排鋅能力的關(guān)系見圖5所示：</p><p>　　圖5 爐渣堿度與爐渣排鋅能力的關(guān)系</p><p>　　堿度由0.87升高到0.97時，爐渣含鋅量下降幅度很大，爐渣堿度超過0.97時，爐渣含鋅量變化不大。由試驗(yàn)和鋅反應(yīng)熱力學(xué)可知，堿度升高，爐渣中自由CaO數(shù)量增高，它與ZnSiO3中的SiO

30、3發(fā)生反應(yīng)，使Zn容易還原，因此隨爐渣堿度升高，爐渣含鋅量降低。</p><p>　　爐渣排鋅能力與爐渣反應(yīng)溫度之間的關(guān)系圖6所示：</p><p>　　圖6 爐渣排鋅能力與爐渣反應(yīng)溫度之間的關(guān)系</p><p>　　由圖8可知，爐渣排鋅量與反應(yīng)溫度有很強(qiáng)的規(guī)律性，即隨溫度的升高爐渣含鋅量降低。因此降低爐溫能夠提高爐渣排鋅能力，但它受高爐實(shí)際操作的限制，在生產(chǎn)中應(yīng)用

31、很難。所以對高爐除塵灰進(jìn)行脫鋅加工是減少鋅在高爐內(nèi)的富集主要途徑[11]。</p><p><b>　　高爐排堿研究</b></p><p>　　隨著爐溫水平的提高，高爐排堿能力呈下降趨勢。因?yàn)闋t溫高有利于高爐內(nèi)堿金屬的硅酸鹽的還原，而進(jìn)入高爐渣中的堿金屬的硅酸鹽就少，排堿率自然也低。</p><p>　　爐渣堿度是排堿能力的主要影響因素，堿度

32、低有利于排堿。因?yàn)閴A度低，渣中(SiO2)含量相對較高，不利于堿金屬的硅酸鹽還原，從而提高爐渣排堿率。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，在保證生產(chǎn)出合格生鐵的前提下，為提高爐渣排堿量，應(yīng)盡量采用較低二元堿度渣操作[12]。</p><p>　　高爐排出氯元素的研究</p><p>　　在成品燒結(jié)礦表面噴灑一定濃度的CaCl2溶液，一方面阻礙了還原氣體與燒結(jié)礦表面的接觸，從而抑制了燒結(jié)礦表面的還原；另一方面

33、CaCl2薄膜堵塞了還原氣體進(jìn)入燒結(jié)礦的通道，阻礙了燒結(jié)礦內(nèi)部的繼續(xù)還原，減緩了燒結(jié)礦的還原速度，從而降低了還原粉化率。研究表明，由于噴灑上去的CaCl2只吸附在燒結(jié)礦表面，并沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，燒結(jié)礦在高爐內(nèi)下降到600℃以上溫度區(qū)時，CaCl2便開始揮發(fā)，至900℃時對燒結(jié)礦的還原速度便不再產(chǎn)生影響。所以氯元素主要是通過高爐煤氣排出爐外的。</p><p>　　降低燒結(jié)球團(tuán)、高爐生鐵中硫磷途徑的研究</p

34、><p>　　在燒結(jié)生產(chǎn)過程中能去除85%左右的硫，但是隨著燒結(jié)礦堿度的提高燒結(jié)生產(chǎn)去除硫的比例會下降。球團(tuán)生產(chǎn)過程中，能去除一小部分硫。在燒結(jié)球團(tuán)生產(chǎn)過程中不能去除磷。</p><p>　　由于高爐脫硫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故一方面提高爐缸熱量能降低生鐵含硫，另一方面能改善爐渣流動性，改善高爐脫硫反應(yīng)的動力學(xué)條件。在一定范圍內(nèi)提高爐渣二元堿度，增加渣中（MgO）含量，能改善爐渣脫硫條件，都能降低生

35、鐵含硫。另外在高爐硫分配系數(shù)一定的情況下，減少進(jìn)入高爐的硫含量也能使生鐵硫含量降低。</p><p>　　在高爐條件下，存在著磷還原的有利條件，進(jìn)入高爐的磷幾乎全部被還原進(jìn)入生鐵。</p><p>　　確定宣鋼2#高爐有害元素含量的控制范圍</p><p>　　根據(jù)宣鋼高爐的各種有害元素的含量情況，爐況反應(yīng)，結(jié)合國內(nèi)外高爐的情況，確定宣鋼高爐各種有害元素含量的控制范

36、圍。</p><p><b>　　鋅控制范圍</b></p><p>　　寶鋼、鞍鋼等先進(jìn)企業(yè)對有害元素控制十分嚴(yán)格，要求高爐鋅含量低于0.200kg/t(Fe)。據(jù)國內(nèi)外數(shù)據(jù)，高爐鋅積累量大于0.05 kg/t時，鋅嚴(yán)重影響高爐正常生產(chǎn)。國內(nèi)外部分高爐鋅負(fù)荷以及鋅對高爐的危害時爐況反應(yīng)見下表1：</p><p>　　表1.國內(nèi)外部分高爐鋅負(fù)荷

37、以及鋅對高爐的危害</p><p>　　根據(jù)大量的文獻(xiàn)資料、宣鋼高爐有害元素的調(diào)查以及高爐實(shí)際情況表明，高爐鋅負(fù)荷應(yīng)低于400g/t(Fe)，要求入爐料鋅在0.025%以下；供燒結(jié)及球團(tuán)的原料鋅在0.025%以下，混雜料鋅在0.6%以下，瓦斯灰鋅在1%以下。</p><p><b>　　堿金屬控制范圍</b></p><p>　　堿金屬在高爐內(nèi)

38、的行為，進(jìn)行了深人的研究分析，主要是當(dāng)入爐堿金屬達(dá)到一定數(shù)量后，就會在高爐內(nèi)對焦炭、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦起明顯的破壞作用，從而影響高爐生產(chǎn)。通過研究，堿金屬不應(yīng)超過4kg/tFe，要求入爐料K2O在0.1%以下；Na2O在0.15%以下；K2O+Na2O在0.25%以下；供燒結(jié)及球團(tuán)的原料K2O在0.1%以下；Na2O在0.15%以下；K2O+Na2O在0.25%以下。</p><p>　　其他有害元素的控制范圍<

39、;/p><p>　　硫、磷控制范圍。由于燒結(jié)礦硫含量很低，只有0.02—0.05%，再降低燒結(jié)礦硫含量沒有必要，工作難度較大。在球團(tuán)礦生產(chǎn)過程中限制高硫精粉（硫含0.8~1.0%）的配比，控制生球硫含量低于0.30%，避免球團(tuán)礦產(chǎn)生爆裂現(xiàn)象，提高強(qiáng)度能滿足高爐用料要求。</p><p>　　氯元素控制。燒結(jié)礦噴灑CaCl2溶液能有效改善燒結(jié)礦低溫還原粉化率，對于改善高爐料柱透氣性有很大的益處，

40、對高爐改善經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)有利。但是噴灑CaCl2溶液后危害較大，影響熱風(fēng)爐、燃燒爐的正常生產(chǎn)。為控制氯元素含量，減輕氯元素的危害，同時兼顧燒結(jié)礦的低溫還原粉化性能，使用低氯CaCl2溶液。改用低氯CaCl2溶液噴灑燒結(jié)礦后，每噸燒結(jié)礦帶入高爐內(nèi)的氯元素含量降低了20%，效果比較明顯，管道腐蝕情況緩解，燒嘴、加熱爐生產(chǎn)步入正常，沒有發(fā)生堵塞情況，煤氣脫水器內(nèi)沒有粘接結(jié)晶物。低氯CaCl2溶液噴灑燒結(jié)礦后，經(jīng)過監(jiān)測和高爐實(shí)際生產(chǎn)情況來看，燒結(jié)

41、礦的高溫冶金性能沒有變化。</p><p><b>　　鐵料優(yōu)化研究</b></p><p>　　為實(shí)現(xiàn)入燒原料優(yōu)化逐步形成以下優(yōu)化流程：由采購部門提供可采原料資源樣本；對原料樣本進(jìn)行理化指標(biāo)分析和基礎(chǔ)性能測定，限制某些有害元素含量過高的礦種配比，并與已有資源進(jìn)行比對初步確定其燒結(jié)性能；根據(jù)原料性能確定燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)配礦方案，通過燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)確定某一原料的燒結(jié)性能，確定最優(yōu)

42、生產(chǎn)配礦方案和適宜操作控制參數(shù)。之后，通過性價比優(yōu)化測算后確定原料采購方案和生產(chǎn)使用方案，對生產(chǎn)使用中出現(xiàn)的問題，通過生產(chǎn)調(diào)整和燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)再進(jìn)行及時微調(diào)。</p><p>　　對于某些性能好但有害元素高的品種，優(yōu)先考慮燒結(jié)性能、性價比，同時通過其他礦種的調(diào)整兼顧燒結(jié)球團(tuán)的有害元素含量，最終實(shí)現(xiàn)高的性價比、成品礦良好的冶金性能。</p><p><b>　　高爐操作制度研究<

43、/b></p><p>　　合理的高爐操作制度可以有效減輕有害元素對高爐的危害，提高高爐排出有害元素的能力。通過對有害元素在高爐內(nèi)部的行為、危害機(jī)理的研究，在高爐操作上主要采取了以下措施[13]：</p><p>　　1.全風(fēng)操作，提高風(fēng)速，提高鼓風(fēng)動能，改善爐缸工作的活躍程度和均勻性，提高爐渣排出有害元素的能力。</p><p>　　2.調(diào)整上部裝料制度，穩(wěn)

44、定中心氣流，維持一定的邊緣氣流。</p><p>　　3.合理的熱渣制度，及時出盡渣鐵。形成定期排堿制度。及時更換變形的風(fēng)口。</p><p>　　4.高爐操作上解放思想，遵循一爐一策的方針，控制好爐型，匹配氣流分布，不斷優(yōu)化爐內(nèi)操作，改善爐缸工作的活躍性、均勻性，提高高爐適應(yīng)能力。</p><p>　　含鋅粉塵的綜合利用研究</p><p>

45、;　　由于瓦斯灰和污泥鋅含量較高，最高達(dá)到8%以上，不能直接進(jìn)入燒結(jié)生產(chǎn)。通過研究、對比、論證，采取直接火法冶金分離技術(shù)。在瓦斯灰、瓦斯泥中配入一定數(shù)量的煤粉、白灰后進(jìn)行造球，白灰起粘結(jié)劑利于塵泥成球的作用。造好的球分次分批進(jìn)入焙燒床進(jìn)行焙燒，球中的煤粉燃燒，溫度升高達(dá)到1100℃以上，球體中有碳，與ZnO接觸緊密，ZnO被還原成為Zn，從球體中逸出。由于存在氧化氣氛還原出來的Zn又被氧化成ZnO，未被還原的ZnO在高溫條件下?lián)]發(fā)富集在

46、20μm以下粉塵中，一起進(jìn)入高溫?zé)煔?，對高溫?zé)煔庥貌即厥者M(jìn)而實(shí)現(xiàn)對鋅的回收，作為煉鋅原料。脫鋅后的瓦斯灰、瓦斯泥即除塵渣，鐵含量提高至30%~35%，CaO含量20%左右，鋅含量降低至1%左右，呈塊狀，經(jīng)破碎后再進(jìn)入第三燒結(jié)車間生產(chǎn)，按照1%的比例進(jìn)行燒結(jié)配料。高鋅粉塵經(jīng)過脫鋅后，含鐵資源得到了綜合利用，節(jié)約了資金，減少了占用場地和環(huán)境污染。</p><p>　　但是這種處理方法較為簡單，一定數(shù)量的粉塵煙氣直接

47、排放至大氣中，存在一定的環(huán)境污染，不符合環(huán)保要求。2013年新建了一條瓦斯灰脫鋅生產(chǎn)線---轉(zhuǎn)底爐脫鋅工藝，脫鋅效率有所提高，而且煙氣排放達(dá)到環(huán)保要求。</p><p>　　宣鋼2#高爐生產(chǎn)實(shí)踐</p><p><b>　　宣鋼2#高爐簡介</b></p><p>　　宣鋼2#高爐設(shè)計爐容2500m3，采用“PW”并罐無料鐘爐頂設(shè)備，爐身采用全

48、冷卻壁設(shè)備，冷卻系統(tǒng)采用軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)，共設(shè)置30個風(fēng)口，3個鐵口，鐵口呈“Y”排列，煤氣系統(tǒng)采用重力除塵、旋風(fēng)除塵、布袋干法除塵工藝，空氣、煤氣雙預(yù)熱，配備改進(jìn)型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐3座。</p><p>　　宣鋼高爐原料特點(diǎn)是，燒結(jié)礦成分波動較大，尤其是進(jìn)入冬季后燒結(jié)生產(chǎn)使用直供料，燒結(jié)礦SiO2、FeO、R波動較大，高爐需要頻繁的調(diào)整入爐料結(jié)構(gòu)平衡爐渣堿度，燒結(jié)礦比例偏低。燒結(jié)機(jī)檢修周期為1.5個月，以及非計劃停

49、機(jī)，高爐需要配加200t/h~500 t/h，有時全部使用落地?zé)Y(jié)礦，高爐料柱透氣性變差。燒結(jié)生產(chǎn)每10天左右切換料堆，以及頻繁的調(diào)整入燒原料結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致燒結(jié)礦理化性能變化較大。由于全廠平衡入爐料結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致了高爐頻繁的調(diào)整入爐料種。2015年取消了燒結(jié)平鋪鐵混料，并且燒結(jié)原料降低庫存至7天。入爐燒結(jié)礦平均粒度只有15~17mm左右。宣鋼2#高爐使用2~3種焦炭，入爐焦炭結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，焦炭裂紋多，粒級偏小，尤其是干熄焦配比變化大。由于入爐綜合

50、品位偏低，渣量高于380kg/t。有害元素含量較高，堿金屬含量3.5kg/t~4.5kg/t。宣鋼高爐的原料特點(diǎn)使高爐操作難度較大。</p><p>　　宣鋼2#高爐開爐后，由于由于各種有害元素含量較高，鋅負(fù)荷1700g/t，爐喉下方粘結(jié)，見圖7，堿金屬超過4kg/t，未能引起高度重視，對高爐正常冶煉產(chǎn)生很大的影響，壓量關(guān)系不穩(wěn)定，加減風(fēng)頻繁，高爐熱制度波動較大，有時很難控制，爐況穩(wěn)定性顯著下降，爐缸堆積，爐墻粘

51、接，高爐順行程度差，風(fēng)口前焦炭粒級變小，爐缸工作變差，活躍性下降，高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)低下，焦比426kg/t，燃料比578kg/t。</p><p>　　圖7 2010年12月11日休風(fēng)爐頂料面</p><p>　　為了盡快改善高爐穩(wěn)定順行程度，主要從以下幾個方面的技術(shù)措施：</p><p><b>　　降低有害元素含量</b></p&g

52、t;<p>　　經(jīng)過分析上部粘結(jié)的情況，認(rèn)為鋅富集造成上部粘結(jié)的主要原因。從2010年12月18日高爐布袋除塵灰不再進(jìn)入燒結(jié)配料，進(jìn)行脫鋅處理，通過配礦合理搭配使用各種資源，降低鋅含量，切斷鋅 富集最重要的鏈條，鋅負(fù)荷逐步降低，由1700g/t降低至低于400g/t。2011年10月至2016年上半年宣鋼2#高爐鋅負(fù)荷見圖10，2013年個別月份超過了控制范圍，通過調(diào)整入燒原料結(jié)構(gòu)，使高爐鋅負(fù)荷受控。短期內(nèi)鋅負(fù)荷升高并未對

53、高爐生產(chǎn)產(chǎn)生明顯的影響。</p><p>　　圖8 2011年10月至2016年上半年宣鋼2#高爐鋅負(fù)荷</p><p>　　由于堿金屬是焦炭溶損反應(yīng)的催化劑，加快焦炭的破損，使焦炭粒度變小，降低爐料初始軟化溫度，軟化區(qū)間變寬，影響爐缸工作的活躍性。通過制定原料進(jìn)廠質(zhì)量，高低搭配合理使用，同時兼顧其他有害元素的含量，盡力降低堿金屬含量。2011年至2016年上半年堿金屬含量見圖8、圖9.

54、</p><p>　　圖8 宣鋼2#高爐K2O負(fù)荷</p><p>　　圖9 宣鋼2#高爐Na2O負(fù)荷</p><p>　　2#高爐堿金屬含量仍較高，為了減輕堿金屬對高爐的危害，制定了定期排堿制度。當(dāng)高爐壓量關(guān)系變緊，加減風(fēng)頻繁，高爐不接受風(fēng)量時，降低爐渣堿度0.05~0.10倍，適當(dāng)提高爐溫，加強(qiáng)爐前出鐵組織，減輕堿金屬對高爐的危害。</p>

55、;<p>　　提高風(fēng)速，提高鼓風(fēng)動能</p><p>　　高爐送風(fēng)制度就是控制風(fēng)口進(jìn)風(fēng)參數(shù)與狀態(tài)，形成一定深度的回旋區(qū)，使初始煤氣分布合理、均勻，爐缸圓周工作均勻、活躍，爐缸熱量充沛。宣鋼2#高爐開爐后，風(fēng)速、鼓風(fēng)動能偏低，由于受有害元素的影響，爐況穩(wěn)定性差。在提高爐況穩(wěn)定性過程中不斷縮小風(fēng)口面積（見表2），階段性堵風(fēng)口操作，提高了風(fēng)速、鼓風(fēng)動能，鼓風(fēng)動能達(dá)到11000kgm/s～13000kgm/

56、s，風(fēng)口回旋區(qū)向爐缸中心延伸，從高爐下部保證足夠的中心氣流，控制合適的風(fēng)口回旋區(qū)，風(fēng)口回旋區(qū)深度達(dá)到了1.20m，回旋區(qū)高爐0.58m，回旋區(qū)面積占爐缸截面積約40%，不僅活躍了爐缸，提高高爐抵御外圍條件變化的能力。宣鋼2#高爐回旋區(qū)深度、高度、占比面積偏小，與宣鋼高爐原料條件有關(guān)。</p><p>　　表2 2#高爐風(fēng)口面積調(diào)整</p><p>　　2011年~2016年上半年宣鋼2

57、#高爐鼓風(fēng)動能變化趨勢見圖10：</p><p>　　圖10 宣鋼2#高爐鼓風(fēng)動能變化趨勢</p><p><b>　　優(yōu)化上部裝料制度</b></p><p>　　2012年5月至9月爐況恢復(fù)的過程中，采用了中心注焦和“平臺+漏斗”兩種布料模式，爐況恢復(fù)工作未取得顯著成效。在總結(jié)上述兩種布料模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合宣鋼高爐實(shí)際原料條件，研究、探

58、索符合宣鋼高爐原料條件的上部裝料制度，2012年7月31日確立符合宣鋼原料條件的上部裝料制度—布料角度，礦四環(huán)焦五環(huán)或六環(huán)，班料速54±2批，料線1300～1700mm。確立符合宣鋼高爐原料條件的上部裝料制度后，爐況恢復(fù)進(jìn)程加快，7月份平均風(fēng)量3643m3/min，8月份平均風(fēng)量3977m3/min，9月份平均風(fēng)量4459m3/min，9月下旬風(fēng)量超過了4550 m3/min，鼓風(fēng)動能達(dá)到了10500kgm/s，截止9月份爐況

59、基本恢復(fù)正常。10月份之后平均風(fēng)量達(dá)到了4600m3/min以上，鼓風(fēng)動能達(dá)到了11000kgm/s以上，高爐燃料比下降趨勢明顯。</p><p>　　2012年10月份進(jìn)一步優(yōu)化上部裝料制度，布料角度外揚(yáng)，抑制邊緣氣流，提高煤氣利用率，布料角度變?yōu)椋簹庵蠧O2含量上升至19.8%。并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)邊緣溫度、燒結(jié)礦質(zhì)量，靈活調(diào)整第一環(huán)礦角布料圈數(shù)與料線，操作方便、簡單，較好的適宜了外圍條件的變化，始終保持了爐

60、況的長期穩(wěn)定順行，較高的煤氣利用率、較低的燃料比。2012年12月份為了提高鼓風(fēng)動能堵一個風(fēng)口作業(yè)，送風(fēng)風(fēng)口面積0.3358m2（全開風(fēng)口面積0.3471m2），鼓風(fēng)動能達(dá)到了10500~11500kgm/s。</p><p>　　進(jìn)入2013年由于宣鋼原料中含有鈦，將爐溫降低至0.25%~0.40%，爐渣堿度提高至1.15倍~1.20倍，實(shí)施低硅冶煉，降低鈦對高爐的影響。2013年3月份，隨著產(chǎn)能提高，加之鐵前

61、系統(tǒng)不配套，入爐原料緊張，質(zhì)量下降，入爐焦炭結(jié)構(gòu)大幅度改變，為了提高爐況的穩(wěn)定水平，爐內(nèi)在操作制度上進(jìn)一步優(yōu)化，下部送風(fēng)制度進(jìn)一步縮小風(fēng)口面積至0.3280m2，10月份再次縮小風(fēng)口面積至0.3248m2，鼓風(fēng)動能提高至12500kgm/s左右，進(jìn)一步提高爐缸工作的活躍性，爐底FK溫度呈明顯的上升趨勢；上部裝料制度將34°焦炭的布料圈數(shù)由3.0圈增加至3.5圈，以增強(qiáng)焦炭的“擋墻”作用，既保證中心暢通，同時又兼顧邊緣氣流的穩(wěn)定

62、。邊緣溫度、十字測溫中心溫度、燒結(jié)礦質(zhì)量情況，料線、礦焦圈數(shù)靈活調(diào)劑，保證爐況長期穩(wěn)定順行，提高了煤氣利用，又降低高爐燃料消耗。</p><p>　　2014年5月份風(fēng)口面積縮小至0.3158m2，6月份進(jìn)一步縮小風(fēng)口面積至0.3122m2，鼓風(fēng)動能提高至接近13000kgm/s，爐底FK溫度維持高位運(yùn)行，表明爐缸工作比較活躍。上部裝料制度依然堅持小批快料的原則，根據(jù)邊緣與中心氣流的匹配情況，靈活調(diào)整邊緣礦與中心

63、焦的圈數(shù)，以維持較強(qiáng)的中心氣流。進(jìn)入2014年4月~7月，燃料達(dá)到了破五見四的歷史最好水平，燃料比低于500kg/t。，達(dá)到了全國同類型高爐的先進(jìn)水平。2015年之后，宣鋼2#高爐長期穩(wěn)定順行，為了提高產(chǎn)量，進(jìn)一步改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大風(fēng)口面，提高風(fēng)量使用水平。</p><p>　　由于2#高爐在逐步降低有害元素對高爐的危害，高爐順行程度逐步改善，優(yōu)化上部裝料制度，煤氣中的CO2含量升高，煤氣利用率得到改善

64、，見圖11。</p><p>　　圖11 2#高爐煤氣利用率</p><p>　　由于各種有害元素含量的降低，減輕了對高爐的危害，高爐順行程度明顯改善，為提高經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)創(chuàng)造了物質(zhì)條件，表現(xiàn)為高爐焦比降低，產(chǎn)量提高。</p><p>　　表3 2#高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)</p><p><b>　　結(jié)論</b>&l

65、t;/p><p>　　通過全面的、系統(tǒng)的對煉鐵原料有害元素的研究，深刻地認(rèn)識了有害元素對高爐的危害；通過研究掌握了高爐排除有害元素的各種途徑，確定了高爐有害元素的控制范圍，并成功地運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐。通過鐵料優(yōu)化系統(tǒng)軟件進(jìn)行配礦研究，在保證高性價比、優(yōu)良的冶金性能的基礎(chǔ)上，有效措施降低高爐的各種有害元素含量，降低了對高爐的危害，改善了高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。在有害元素含量相對較高的條件下，研究高爐操作，改進(jìn)高爐操作，降低有害元

66、素對高爐的危害程度。通過研究，確定了高鋅二次灰的處理工藝，實(shí)現(xiàn)了對含鐵資源的回收利用，減少了環(huán)境污染，節(jié)約了資金。通過實(shí)施本項(xiàng)目后，高爐利用系數(shù)得到了提高，高爐焦比得到了降低。氯元素對高爐、燒結(jié)、球團(tuán)以及其它工序生產(chǎn)的影響有待于進(jìn)一步研究。</p><p>　　通過我們研究高爐操作，掌握了鋅負(fù)荷在0.500kg/t(Fe)左右時的高爐操作技術(shù)，高爐鋅含量在0.500 kg/t(Fe)時仍然保持了高爐穩(wěn)定順行，良好

67、的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]張永旺，李濤.八鋼A高爐有害元素分析及對策[J].新疆鋼鐵，2003年，8:18頁</p><p>　　[2]李肇毅.寶鋼高爐的鋅危害及其抑制.寶鋼技術(shù)，2006年，6:18頁</p><p>　　[3]楊雪峰，張竹明，沈峰滿，李

68、明.鋅對昆鋼2000m3高爐的危害.鋼鐵，2006年，9:9頁</p><p>　　[4]謝洪恩，丁躍華.攀鋼高爐鋅平衡測定.云南冶金，2007年，1:48頁</p><p>　　[5]王雪松，付元坤，李肇毅，姜偉忠.寶鋼高爐鋅平衡及鋅分布的研究.安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004年，3:180頁</p><p>　　[6]柏凌，張建良，郭豪，張雪松，張曦東.高爐內(nèi)堿金屬的

69、富集循環(huán).鋼鐵研究學(xué)報，2008年，9:6~7頁</p><p>　　[7]張建良，王傳琳，國宏偉，尹慧超，李凈.國豐1 780 m3高爐燒結(jié)一高爐系統(tǒng)堿金屬平衡的研究.鋼鐵研究，2010年，2:5頁</p><p>　　[8]邢華清，王斌.高爐有害元素控制技術(shù)[J].河北冶金，2011,188（8）:47頁</p><p>　　[9]王慶祥，尹堅.湘鋼1號高爐堿金

70、屬行為.中國冶金，2005年，2:1頁</p><p>　　[10]馬植甄,王雪松,付元坤.燒結(jié)系統(tǒng)鋅分布及鋅平衡的研究.安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2005年，4:341~345頁</p><p>　　[11]趙貴清.酒鋼1號高爐鋅平衡研究及抑制措施分析.甘肅冶金，2007年，2：12頁</p><p>　　[12] 歐陽坤,孔延廠,孫艷芹,李福民.高爐中堿金屬的研究進(jìn)展.

71、河北理工大學(xué)學(xué)報，2011年，1:37~41頁</p><p>　　[13]張國偉，毛金玲. 榆鋼3200m3高爐鋅危害及對策.煉鐵，2015年，1:47~48頁</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在您的精心、大力幫助下，最終這篇論文得以順利完成。薄薄一本融入了厚重而難以盡的親情、師生情、學(xué)友情。如今到了要畢業(yè)的時候

72、，回想近三年來我的同事、老師、同學(xué)、朋友對我的關(guān)心和幫助，心中感慨頗多。在此，我要向他們表示我誠摯的謝意。</p><p>　　首先我要感謝我的導(dǎo)師劉志敏教授，她平時工作就很忙，但在我身上傾注了比一般人更多的心血，她不但教我們?nèi)绾巫鍪拢€教育我如何做人。劉老師淵博的學(xué)識、忘我的工作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度必將使我終生受益。值此論文完成之際，我謹(jǐn)向?qū)煴磉_(dá)最衷心的感謝！祝老師身體工作順利、身體健康。</p>