摘  要  昆鋼六高爐受成本控制、原料組織以及二次資源的處理多方面因素制約，長期處于高Zn負(fù)荷冶煉狀態(tài)，在Zn負(fù)荷低于1.3 kg/t，高爐的順行狀態(tài)良好，Zn負(fù)荷的危害主要是風(fēng)口上翹變形和除塵器堵塞，通過定期更換中小套和清理除塵器可以消除不利影響，Zn負(fù)荷高于1.5 kg/t后高爐順行狀態(tài)惡化，懸料和崩料現(xiàn)象頻繁發(fā)生，通過分析發(fā)現(xiàn)懸料和崩料主要原因是Zn元素在爐內(nèi)的循環(huán)富集使高爐上部透氣性變差，采取氣流調(diào)整、原料改善、篩分控制等改善全爐透氣性的手段能有效控制高Zn負(fù)荷對高爐順行的影響

關(guān)鍵詞  高Zn負(fù)荷  順行  透氣性

1  前言

昆鋼安寧公司本部六高爐從2011年第二代爐役開爐至今受公司經(jīng)營情況和成本壓力的影響一直使用比較低劣的原燃料，全爐Zn負(fù)荷一直高于1.0 kg/t，2019年開始從降低成本、解決二次資源大量堆存的目的出發(fā)燒結(jié)料堆大量使用煉鋼污泥、高爐除塵灰等二次資源，球團(tuán)中加入回收精礦粉，二者的Zn含量都非常高，2019年4月開始Zn負(fù)荷上升至2.0 kg/t，5月期間峰值超過3.0 kg/t，Zn元素在爐內(nèi)循環(huán)富集大幅增加，同時(shí)也排出大量的Zn進(jìn)入到高爐除塵灰，除塵灰經(jīng)過處理后加入燒結(jié)料堆再進(jìn)入高爐爐內(nèi)，形成惡性循環(huán)，高爐內(nèi)富集的Zn元素繼續(xù)增多。表一是近兩年來的燒結(jié)礦和球團(tuán)礦成分分析，表二是同期的有害元素負(fù)荷情況，表三為2019年Zn元素的分布與平衡

表1  2018-2020年燒結(jié)礦與球團(tuán)礦成分分析

表2  2018-2020年有害元素負(fù)荷

表3  2019年Zn元素的分布與平衡

2  高Zn負(fù)荷給六高爐生產(chǎn)帶來的影響

2.1高爐透氣性變差

Zn負(fù)荷升高最直接的影響是料柱透氣性變差，風(fēng)量下降，壓差上升，原因在于Zn元素的循環(huán)富集作用，Zn氧化物隨爐料下降后被還原，在900 ℃以上氣化隨煤氣流上升，隨著煤氣溫度的下降，在爐身上部部分吸附在爐墻；部分被爐料吸收^[1]、惡化上部塊狀帶的透氣性，再次氧化后隨爐料下降至高溫區(qū)形成循環(huán)；部分被爐頂煤氣帶入煤氣除塵系統(tǒng)。造成料柱透氣性變差的是被爐料吸附的那部分，隨著Zn負(fù)荷上升，被爐料吸附的Zn增多，透氣性惡化嚴(yán)重造成氣流的分布失常，出現(xiàn)上部懸料或崩滑料現(xiàn)象，2019年5月是近3年來Zn負(fù)荷最高的月份，當(dāng)月共出現(xiàn)6次懸料和2次連續(xù)滑料，本月之后懸料和崩料頻繁出現(xiàn)。圖1是2018年1月至2020年7月的Zn負(fù)荷和透氣性指數(shù)的變化曲線，其變化趨勢基本可以反應(yīng)隨Zn負(fù)荷升高，透氣性指數(shù)下降的對應(yīng)關(guān)系，特別是前半段，而后半段主要受品位下降以及休風(fēng)率過高的影響，對應(yīng)關(guān)系沒有前半段明顯，但仍然能看出趨勢變化，當(dāng)然影響高爐透氣性的因素有很多，所以在分析Zn負(fù)荷與透氣性的變化趨勢之外，圖2是同期入爐品位與透氣性的變化趨勢，在該段時(shí)間內(nèi)焦炭質(zhì)量相對穩(wěn)定，因此入爐品位（渣比）是影響透氣性的主要原因，但隨著入爐品位的上升，透氣性不升反降證明了Zn負(fù)荷上升對透氣性的惡化作用，后段曲線在入爐品位下降后透氣性曲線卻能保持平直也證明了Zn負(fù)荷下降的透氣性的改善作用明顯。

圖1  2018-2020年Zn負(fù)荷以及透氣性指數(shù)變化趨勢

圖2  2018-2020年入爐品位以與透氣性指數(shù)變化趨勢

2.2經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差

為了穩(wěn)定透氣性指數(shù)，減少崩滑料現(xiàn)象，高爐操作長期采取比較輕的焦炭負(fù)荷，2019年3-7月平均礦焦負(fù)荷低于4.4，焦比高、煤比低，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較差。

2.3風(fēng)口變形

Zn元素在爐內(nèi)的循環(huán)富集作用使得Zn的氧化物在中高溫處被完全還原，其中大部分再次氣化隨煤氣上升，但也有部分在風(fēng)口區(qū)域被冷卻液化，沉積在中套與磚襯之間，在爐內(nèi)壓力的作用下擠壓中套，造成中套前端上翹甚至是變形，這種現(xiàn)象在爐溫控制水平較低高溫區(qū)下移時(shí)特別明顯。

2.4除塵器堵塞

隨煤氣上升的Zn蒸汽大部分進(jìn)入到煤氣除塵系統(tǒng)，在重力除塵和旋風(fēng)除塵器中各冷凝沉積一部分進(jìn)入除塵灰，余下部分在旋風(fēng)除塵器進(jìn)入到比肖夫環(huán)縫洗滌塔時(shí)由于水洗大幅降溫，Zn蒸汽或Zn液迅速降溫變成固態(tài)，在冷卻的除塵灰中起到固結(jié)作用，形成泥垢狀物體粘接在比肖夫環(huán)縫洗滌塔的入口處，使入口通徑變小，高爐頂壓、風(fēng)壓上升、高爐被迫減風(fēng)。

圖2  比肖夫環(huán)縫洗滌塔入口堵塞情況

表3  比肖夫環(huán)縫洗滌塔入口堵塞物成分分析

3  Zn負(fù)荷升高的應(yīng)對處理

3.1改善高爐透氣性

3.1.1采取適當(dāng)發(fā)展邊緣的布料制度

Zn蒸汽在爐墻遇到冷卻后會迅速固化，在入爐粉末多或者崩料后趕料時(shí)可能出現(xiàn)Zn蒸汽夾雜粉末固結(jié)在爐墻形成結(jié)瘤的情況，通過修改焦炭矩陣增加8檔的布料圈數(shù)、上抬8檔的布料角度增加礦焦角差、調(diào)整料流閥的開度控制礦焦在邊緣的分布情況來適當(dāng)發(fā)展邊緣氣流、增加邊緣的熱流強(qiáng)度可以減弱Zn蒸汽的凝結(jié)、增加入爐粉末的吹出量和排Zn，降低上部壓差改善高爐的透氣性，其壞處是降低煤氣利用率增加燃料消耗。

3.1.2適當(dāng)降低料線

降低料線可以降低上部料柱的厚度、提高頂溫、減少Zn蒸汽在上部料柱的沉積，增加排Zn， 能有效改善上部透氣性，缺點(diǎn)同樣是降低煤氣利用率。

3.1.3 減少水熄焦的比例

水熄焦入爐后帶入的水分對爐頂有冷卻作用，會顯著降低頂溫，這有利于Zn蒸汽的凝結(jié)和沉積，水熄焦裹挾的大量焦末也會降低料柱的透氣性，增加結(jié)瘤的幾率，水熄焦的冷熱態(tài)強(qiáng)度均低于干熄焦，對全爐料柱的透氣性有很大的影響，因此在條件允許的前提下盡可能的減少水熄焦的入爐，高爐在焦化廠干熄率不變的情況下可以采取盡量分倉裝焦，增加水熄焦的放置時(shí)間多蒸發(fā)水分、提高焦篩篩分效率的方式減少入爐焦炭帶入的水分和粉末

3.1.4 加快出渣出鐵的頻次，

出鐵次數(shù)由之前的每天10次增加到12次，增加出渣鐵頻次可以有效減少爐內(nèi)憋渣鐵、爐缸浮力增加擠壓料柱、Si還原增加爐溫上升煤氣體積增加等惡化高爐透氣性的現(xiàn)象

3.1.5適當(dāng)下調(diào)爐渣堿度

在保證生鐵質(zhì)量的前提下下調(diào)爐渣堿度，增加爐渣的流動性是改善下部透氣性的合理方式。

3.1.6穩(wěn)定的低[Si]冶煉

[Si]控制在在0.2～0.3 %這個區(qū)間比較理想，其燃料消耗低又不至于降低生鐵質(zhì)量，在目前六高爐Ti負(fù)荷也比較高的情況下能夠有效抑制Ti還原，鐵水和爐渣的流動性都非常理想，同時(shí)穩(wěn)定的爐溫能夠減少爐溫波動引起的透氣性變化。

3.1.7減少入爐粉末量

增加篩片的清理和更換頻次，關(guān)小給料機(jī)的節(jié)流閘開度，提高篩分效率；對爐頂除塵設(shè)備加強(qiáng)維護(hù)，提高抽塵能力，通過這兩方面的工作減少入爐的粉末量，適當(dāng)改善料柱透氣性 3.2定期更換風(fēng)口

風(fēng)口中套上翹會改變氣流的一次分布，對爐缸的活躍程度也有很大的影響，而被擠壓變形的中套會泄漏煤氣、結(jié)構(gòu)變形后增加損壞的幾率形成安全隱患，所以需要對風(fēng)口進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)控和測量，掌握風(fēng)口中套上翹和變形的程度，六高爐的做法是利用檢修的機(jī)會對上翹或變形嚴(yán)重風(fēng)口進(jìn)行更換，盡可能減少其帶來的不利影響，穩(wěn)定高爐爐況。

3.3定期對除塵器進(jìn)行清理

比肖夫環(huán)縫洗滌塔由于其濕法除塵的原理，在Zn負(fù)荷過高，高爐排Zn作用有效的情況下不可避免的會形成結(jié)垢和堵塞現(xiàn)象，在生產(chǎn)狀態(tài)下無法進(jìn)行對其進(jìn)行清除，而該現(xiàn)象對高爐受風(fēng)、頂壓的影響又非常大，所以只能利用檢修的機(jī)會對除塵器進(jìn)行徹底的清理，減輕堵塞現(xiàn)象對爐況的影響。

3.4控制二次資源的使用量

認(rèn)識到高Zn負(fù)荷對高爐的影響后，在配礦方面有意的減少二次資源的使用量，從2020年6月開始，在維持燒結(jié)料堆造堆量7-8萬t不變的基礎(chǔ)上，煉鋼污泥的加入量由715^#-727^#料堆的1 000～1 600 t減少到728^#～732^#料堆的0t，高爐Zn負(fù)荷下降到1.5 kg/t以下，穩(wěn)定一段時(shí)間之后從733^#料堆開始恢復(fù)，但將每個料堆的加入量控制在500 t以內(nèi)，使高爐的Zn負(fù)荷低于1.2 kg/t以下

4  實(shí)施效果

經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐和調(diào)整，取得以下效果。

（1）透氣性有明顯改善，透氣性指數(shù)由19 000上升到19 500，詳見圖1、圖2，懸料和崩滑料現(xiàn)象明顯減少，順行程度改善明顯，圖3是2018年～2020年7月每月懸料、崩料次數(shù)的變化，在Zn負(fù)荷沒有大幅上升之前，六高爐沒有懸料、崩料現(xiàn)象，Zn負(fù)荷大幅上升后開始頻繁出現(xiàn)，采取各類措施后次數(shù)減少，至于2020年5～6月的懸料和崩料現(xiàn)象主要原因?yàn)?/span>5～6月5次休風(fēng)4次慢風(fēng)導(dǎo)致的爐況失常，Zn負(fù)荷不是主要因素。

圖  2018-2020年六高爐懸料、崩料次數(shù)變化

（2）定期對上翹的風(fēng)口進(jìn)行更換后，基本未發(fā)現(xiàn)變形的風(fēng)口，風(fēng)口變形是上翹后的繼續(xù)惡化現(xiàn)象，及時(shí)對上翹風(fēng)口進(jìn)行更換能有效避免這種惡化現(xiàn)象，保證風(fēng)口的正常安全工作

（3）高爐的平均風(fēng)量上升，平均頂壓下降，焦炭負(fù)荷由4.4逐步提升到4.6，對生產(chǎn)有很大的促進(jìn)作用，焦比有一定下降，但由于煤氣利用率下降，高爐燃料比沒有下降。

5  結(jié)論

生產(chǎn)實(shí)踐表明：

（1）高爐Zn負(fù)荷的升高主要是燒結(jié)礦、球團(tuán)礦中Zn含量高所致，而燒結(jié)礦、球團(tuán)礦中的Zn主要來源于原料配礦中的二次資源。

（2）進(jìn)入高爐的Zn很少進(jìn)入鐵水中，一部分在高爐內(nèi)循環(huán)富集，一部分隨高爐煤氣進(jìn)入除塵灰中，除塵灰經(jīng)過處理后又加入到燒結(jié)原料中形成Zn的外循環(huán)，內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)反復(fù)循環(huán)，高爐內(nèi)的Zn負(fù)荷不會降低。

（3）高爐操作可以采取手段減輕Zn負(fù)荷升高帶來的不利影響，但這些手段會降低高爐的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

（4）Zn負(fù)荷升高對風(fēng)口設(shè)備、濕法除塵的影響無法用操作手段進(jìn)行減輕，必須休風(fēng)進(jìn)行處理。

參考文獻(xiàn)

[1] 周傳典.《高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊》[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.3，115