高炉锌及碱金属危害的研究
高炉冶炼中碱金属的危害及防治研究
15Metallurgical smelting冶金冶炼高炉冶炼中碱金属的危害及防治研究柳 园（甘肃酒钢炼铁厂，甘肃 嘉峪关 735100）摘 要：在高炉冶炼中，会将各类冶炼原料加入，而这些材料中往往掺杂了碱金属。
随着原料的增加，相应的也会增加碱金属富集量，进而对高炉冶炼成效构成影响，同时还会危害高炉本身安全运行。
基于此，本文在分析高炉冶炼中碱金属化学反应的基础上，剖析了碱金属的危害，同时简单介绍了碱金属危害高炉冶炼的策略，以供参考。
关键词：高炉冶炼；碱金属；危害；防治中图分类号：TF54 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）05-0015-2 收稿日期：2021-03作者简介：柳园，男，生于1987年，汉族，甘肃金塔人，本科，助理工程师，研究方向：高炉冶炼（高炉工长）。
高炉冶炼中，即便原料中含有很少的碱金属，但是因不断循环富集的缘故导致炉内会逐渐富集大量碱金属，会对冶炼及高炉本身构成影响和危害。
绿色可持续发展背景下钢铁行业面临了较大的降成本压力，有个别企业为了提高经济效益、减少成本投入而引入了劣质料、经济料，加上大量回用各类尘泥固废杂料，大幅提高了炉内进入的碱金属含量，从而危害了高炉冶炼及其本身。
为了保障高炉冶炼效果、达成平稳生产的目的，有必要研究碱金属的危害及防治策略。
1 高炉冶炼中碱金属的化学反应高炉冶炼中，碱金属循环富集规律基本上一致于普通矿冶炼，是随着炉内铁矿石等原料的加入而进入的，同时原料中存在的碱金属往往为硅酸盐形式，高炉内高温作用下会导致碱金属产生化学反应。
而高炉内以硅酸盐形式存在的碱金属化学反应通常由两个过程组成，在炉底高温区与碳元素（具备还原性）发生反应后，会有钾、钠等碱金属生成[1]。
高温作用下，碱金属会气化且与鼓入炉内的气体间会有反应产生，同时会有碱金属硅酸盐、氮化物等物质生成。
处于上升过程的此类物质，会被具有吸附性的炭灰吸收一部分并转入高炉残渣内，含有碱金属的一部分气体会在高温蒸汽的作用下向炉外排出，剩余的会被高炉内壁所吸附。
浅析1#高炉锌的危害及处理措施
浅析１＃高炉锌的危害及处理措施石常昊(第一炼铁厂)摘㊀要:２０１７年６月~１０月ꎬ１＃高炉入炉原料中有害元素偏高ꎬ尤其Ｚｎ含量偏高ꎬ平均０.４６３ｋｇ/ｔꎬ１０月中下旬最高１.４７ｋｇ/ｔꎬ导致短短５个月炉体上涨５０ｍｍꎮ对此采取降碱降锌等措施以减轻有害元素的危害ꎬ处理后炉体上涨得到控制ꎬ高炉恢复安全正常生产ꎮ关键词:高炉㊀有害元素㊀降锌ＴｈｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅＨａｚａｒｄｏｆＺｉｎｃａｎｄＣｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｉｎＢｌａｓｔＦｕｒｎａｃｅＮｏ.１ＳｈｉＣｈａｎｇｈａｏ(Ｉｒｏｎ－ｍａｋｉｎｇＰｌａｎｔ.Ｎｏ.１)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｅｆｕｒｎａｃｅｂｕｒｄｅｎｃｈａｒｇｅｄｉｎｔｏｂｌａｓｔｆｕｒｎａｃｅＮｏ.１ｈａｓｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙｈｉｇｈｃｏｎｔｅｎｔｏｆｈａｚａｒｄｏｕｓｅｌｅｍｅｎｔｓｆｒｏｍＪｕｎｅｔｏＯｃｔｏｂｅｒｉｎ２０１７ꎬｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｚｉｎｃｃｏｎｔｅｎｔꎬａｖｅｒａｇｉｎｇ０.４６３ｋｇ/ｔａｎｄｒｅａｃｈｉｎｇｔｈｅｐｅａｋｖａｌｕｅｏｆ１.４７ｋｇ/ｔｉｎｌａｔｅＯｃｔｏｂｅｒꎬｗｈｉｃｈｌｅｄｔｏｔｈｅｆｕｒｎａｃｅｓｔａｃｋｒｉｓｅｂｙ５０ｍｍｉｎｏｎｌｙｆｉｖｅｍｏｎｔｈｓ.Ｔｈｅｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｄｅｃｒｅａｓｉｎｇａｌ￣ｋａｌｉｎｉｔｙａｎｄｚｉｎｃｃｏｎｔｅｎｔｗｅｒｅｔａｋｅｎｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｌｌｅｖｉａｔｅｔｈｅｈａｚａｒｄｉｍｐｏｓｅｄｂｙｔｈｅｈａｚａｒｄｏｕｓｅｌｅｍｅｎｔｓꎬｗｈｉｃｈｈａｄｍａｄｅｆｕｒｎａｃｅｓｔａｃｋｒｉｓｅｕｎｄｅｒｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｅｎａｂｌｅｄｔｈｅｂｌａｓｔｆｕｒｎａｃｅｔｏｒｅｓｕｍｅｓａｆｅｔｙｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＢｌａｓｔＦｕｒｎａｃｅꎬＨａｚａｒｄｏｕｓＥｌｅｍｅｎｔｓꎬＤｅｃｒｅａｓｉｎｇＺｉｎｃＣｏｎｔｅｎｔ引言高炉是生产铁水的大容器ꎬ受煤气流㊁液态渣铁及有害元素的长期侵蚀ꎬ壁体会越变越薄ꎬ尤其有害元素的侵蚀ꎬ会严重缩短高炉寿命ꎮ１＃高炉２００４年开炉至今本已至炉役后期ꎬ上述现象更加严重ꎮ而原料中有害元素主要有铅㊁锌㊁碱金属等ꎮ通过控制入炉原料有害元素量及优化高炉操作ꎬ可以减少有害元素在炉内的循环富集量ꎬ有效提高高炉寿命ꎮ１㊀锌的性质及对高炉内衬的危害锌是有色重金属元素ꎬ在铁矿石中主要以ＺｎＯ和ＺｎＳ的形式存在ꎮ在烧结矿中主要以铁酸锌(ＺｎＯ.Ｆｅ２Ｏ３ꎬ或(ＺｎＦｅ)Ｏ.Ｆｅ２Ｏ３)存在ꎬ入炉后受热分解成ＺｎＯ随炉料下降ꎬ在大于１０００ħ的高温区被还原成Ｚｎꎮ但是其沸点为９０７ħꎬ因而被还原的锌很快被蒸发ꎬ大部分被煤气带走ꎬ剩余的又随炉料下降ꎬ在炉内产生循环富集ꎮ高炉内衬本身具有一定的气孔度ꎬ炉内气体在高温高压作用下会渗入内部ꎬ尤其锌蒸汽ꎬ穿透力很强ꎬ很容易渗入砖衬内部ꎮ锌蒸汽渗入砖衬缝隙中ꎬ在砖衬中冷凝后被氧化成ＺｎＯꎬ体积膨胀ꎬ破坏砖衬ꎬ凝附在内壁上的ＺｎＯ长时间积累会造成炉墙结厚甚至结瘤ꎬ而且锌的炉内循环造成一定的热量转移ꎬ如下化学式:ＺｎＯ＋Ｃ－－－Ｚｎ＋ＣＯ㊀高温区(１０００ħ以上)被还原吸热Ｚｎ＋ＣＯ２－－－ＺｎＯ＋ＣＯ㊀低温区(５８０ħ以上)被氧化放热５４２０１８年第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀南钢科技与管理锌在炉内循环造成热量从高温区转移至低温区ꎬ在一定条件下ꎬ容易引起熔渣黏度升高ꎬ而且渣皮稳定性差ꎬ低温渣皮脱落会造成炉缸温度不足欠热ꎬ对炉缸及高炉正常生产非常不利ꎮ２㊀对实际生产操作的影响２０１７年上半年炉况总体顺行ꎬ波动很少ꎬ但是下半年波动较上半年增多ꎬ尤其悬料㊁管道行程㊁炉墙结厚和渣皮脱落增多ꎬ高炉整体透气透液性变差ꎬ炉况稳定性较上半年稍差ꎮ７月６日和９月８日计划休风后ꎬ更换中小套时个别风口出现银白色液体流出后冷凝固化ꎬ经化验银白色固体为锌ꎬ而且经测量中套上翘变形较多ꎮ当时高炉上涨(约１０~１５ｍｍ)对炉顶设备影响不是太大ꎬ只是称量料罐在装焦时数值会飘ꎬ对正常生产影响不大ꎮ但是在１１月份影响特别大ꎬ１１月２０日小夜班２３:１５上料闸突然关不上ꎬ当时称量料罐已发料满ꎬ但称量数值为２３.５ｔ左右(正常１４.５ｔ左右)ꎬ正常程序上料闸应该关ꎬ但无法关闭ꎬ上料工经现场确认料罐未重料且液压站工作正常ꎬ但上料闸油缸无法工作ꎬ液压站捣电磁阀给关信号也无法工作ꎬ２０ｍｉｎ后称量料罐数值自己跳到１４.５ｔ后ꎬ上料闸自己正常关闭ꎬ程序正常走ꎮ由于冶强偏大持续时间偏长料线下降很快ꎬ减风停氧加净焦处理ꎮ１１月２１日１６:２５和１１月２４日６:３０又出现同样的问题ꎬ严重影响炉况顺行ꎬ处理不当会造成炉凉甚至炉缸冻结ꎮ１１月３０日１１:００被迫休风检查上料闸ꎬ发现上料闸阀板工作间隙变小ꎬ阀板工作时会磨到衬板ꎬ经测量发现炉体上涨约５０ｍｍꎬ由于炉体上涨ꎬ造成称量料罐受到挤压ꎬ上料闸工作空间变小ꎬ阀板在旋转时磨衬板易卡住憋住劲ꎬ所以称量数值会变大发飘ꎬ上料闸关不上ꎮ此时分析ꎬ影响上料故障的原因就是炉体上涨所导致的ꎮ于是将上料罐抬高约５０ｍｍ后ꎬ后续生产中再未出现上料闸关不上的现象ꎮ３㊀原因分析２０１７年碱金属及铅锌含量见表１㊁趋势如图１ꎮ表１㊀２０１７年碱金属及铅锌含量ｋｇ/ｔꎬ重点１０月中下旬２０１７年碱金属Ｚｎ含量Ｐｂ含量其中１０月中下旬Ｚｎ含量１月２.６４０.２２１０.１３２１０月Ｚｎ含量２月２.６１０.２１９０.１３１３日１.４７３月２.６２０.２３１０.１２９１４日１.４７４月２.６６０.２１５０.１３１５日１.４６５月２.６２０.２１６０.１３１１６日１.４５６月２.９７０.３６５０.１５９１７日１.４５７月３.５５０.５５０.１３８１８日１.４３８月３.６２０.５２６０.１２２１９日１.４３９月２.６８０.２４３０.１２５２０日１.４３１０月２.６４０.６３０.１２８２１日１.４４１１月２.７２０.２６３０.１３７２２日１.４５１２月２.６５０.２７０.１３１平均１.４４８㊀㊀通过对碱金属及铅锌含量分析ꎬ主要是锌超标ꎬ而碱金属和铅含量基本正常在控ꎮ通过对原燃料的检测成分分析ꎬ碱金属的来源主要是焦炭ꎬ其次是烧结矿和球团矿ꎬ而锌主要是烧结矿和球团矿携带的ꎬ锌主要来源是生产烧结和球团的铁精粉和除尘的瓦斯灰ꎮ高炉操作中要求Ｚｎ<０.３ｋｇ/ｔꎬ碱金属<３.５ｋｇ/ｔꎬＰｂ<０.１５ｋｇ/ｔꎮ而图表显示主要是锌超标导致高炉本体耐材体积异常膨胀所致的后果ꎮ从６月８日烧结换２２＃堆至１０月２０日换４７＃堆ꎬ中间总共２６堆料ꎬ整体锌偏高ꎬ尤其６月２３日至９月４日ꎬ整体在６４南钢科技与管理㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第３期０.５１~０.５９ｋｇ/ｔꎬ更可怕的是１０月１３日至１０月２２日ꎬ锌含量高达１.４３~１.４７ｋｇ/ｔꎬ接近超出规定的５倍ꎮ锌含量过高ꎬ会导致烧结矿低温还原粉化加剧和球团矿的异常膨胀粉化以及降低焦炭热强度ꎬ严重破坏炉内料柱透气透液性ꎬ严重时造成炉内气流紊乱ꎬ造成高炉悬料ꎬ管道等事故发生ꎬ所以高炉整体稳定性较上半年较差ꎬ给高炉正常生产造成严重后果ꎮ图１㊀碱金属及铅锌含量趋势图４㊀处理措施４.１㊀合理配矿尽量减少或停止使用含锌超标的含铁原料ꎬ只要控制主要源头ꎬ高炉内部的循环富集程度会降低ꎬ除尘瓦斯灰中锌含量也就会降低ꎬ只要高炉控制住这两个循环ꎬ高炉的锌危害会大大降低ꎮ４.２㊀提高炉渣排锌能力１)适当配加蛇纹石提高炉渣中ＭｇＯ含量ꎬ使镁铝比(ＭｇＯ/Ａｌ２Ｏ３)稳定在０.５~０.６ꎬ以改善渣铁流动性ꎬ提高排碱排锌能力ꎮ２)适当降低炉渣碱度ꎬ考虑到脱硫问题ꎬ碱度控制在１.１５~１.２左右ꎬ炉渣流动性好ꎬ对排碱排锌有利ꎮ３)适当配加硅石增大渣量及提高炉温ꎬ炉温控制在０.５％~０.６％ꎬ采用大渣量热酸洗炉的办法ꎬ提高排碱排锌能力ꎮ４.３㊀优化高炉操作强化筛分管理ꎬ减少入炉粉末量ꎬ提高炉内料柱透气透液性ꎮ合理运用上下部调剂使煤气流分布合理稳定ꎬ炉缸工作活跃㊁均匀㊁热量充沛ꎮ根据炉墙温度及水温差变化情况以及综合炉况表现ꎬ适当采用疏松边缘的装料制度使两道气流合理稳定ꎬ同时适当降低综合负荷ꎬ以改善料柱整体透气透液性ꎮ４.４㊀加强炉体监管定期组织人员检查炉体ꎬ查看炉体上涨情况ꎬ炉皮有无开裂情况ꎬ大中套有无上翘变形情况ꎬ加强监护重点分析ꎬ严防超出掌控范围ꎮ５㊀结语１)通过采取以上措施后ꎬ高炉内的锌循环基本得到有效控制ꎬ炉体上涨速度得到有效控制ꎮ高炉操作中再未出现上述现象ꎬ计划休风时ꎬ风口再无银白色锌流出ꎬ说明处理措施基本得当ꎬ效果明显ꎮ２)原燃料锌源稳定后ꎬ还需特别注意除尘瓦斯灰的使用量ꎬ目前我厂尚无脱锌设备ꎬ高炉瓦斯灰的利用只有采用合适的脱锌手段后才能更进一步的降低锌循环ꎮ７４２０１８年第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀南钢科技与管理。
碱金属对高炉生产的危害分析及控制
碱金属对原燃料的影响1恶化焦炭冶金性能。
碱金属首先吸附在焦炭的气孔，而后逐渐向焦炭内部的基质扩散，随着焦炭在碱蒸汽内暴露时间的延长，碱金属的吸附量逐渐增多。
向焦炭基质部分扩散的碱金属会侵蚀到石墨晶体内部，破坏了原有的层状结构，产生层间化合物。
当生成层间化合物时，会产生比较大的体积膨胀，导致焦炭强度下降，块度减小，产生较多碎焦和粉末。
不同碱量条件下测定的焦炭反应性及反应后强度结果表明，加入钾、钠浓度增加后，焦炭的反应性增加，而且钾、钠浓度越高，反应性越大。
这说明钾、钠对焦炭的碳溶反应起正催化作用，而且钾的催化作用高于钠。
有关资料测定表明焦炭含K2O量每增加1％，反应性增加8％，焦炭反应后强度降低9.2％。
同时，高炉冶炼统计表明，碱负荷每增加1kg/t,焦比平均上升18.75kg/t。
2碱金属对烧结矿的影响2.1碱金属对还原性的影响烧结矿的还原度均随烧结矿含碱量（K2O）的增高而提高，但随着含碱量的进一步增加，烧结矿的还原度提高幅度较小。
碱金属能促进烧结矿还原的原因：一是碱金属对还原反应的催化作用，二是碱金属能增加烧结矿的气孔率。
.2.2碱金属对还原粉化率的影响碱金属使烧结矿中温还原粉化率倍增的原因是：一是在还原过程中，碱金属会进入氧化铁的晶格。
当还原到FeO时，碱金属大量进入FeO晶格，由于碱金属对还原反应的催化作用，使该区域的金属铁晶体生长较快，在相界面上产生应力，当应力积累到一定程度，便产生大量的裂纹，导致粉化率升高；二是在还原过程中会发生含钾矿物中钾元素的迁出与再集中，迁出的钾（或游离的钾）与硅铝等元素结合，生成钾铝硅酸盐，由于析晶困难，往往形成一些超显微的结晶，晶化愈强，结构也会更加疏松。
2.3碱金属对烧结矿软熔性能的影响烧结矿少量碱金属可以提高烧结矿的软熔温度，使软熔带下移，但是碱金属含量过多时，会使软熔带温度区间变宽而不利于高炉冶炼。
3碱金属对球团矿的影响碱金属是球团矿产生异常膨胀的重要原因。
碱金属、铅、锌等有害金属元素对高炉影响的生产认知和调研
碱金属、铅、锌等有害金属元素对高炉影响的生产认知和调研高炉炼铁技术人员越来越重视生铁成本控制，低成本冶炼、经济炉料结构冶炼不断得到认可，但有害金属元素入炉负荷不断升高，不仅未能达到低成本冶炼的目标，还一度造成生产被动……高炉生产对铁矿石原料的要求是：含铁量高、脉石少、有害杂质少、化学成分稳定、粒度均匀、良好的还原性以及一定的机械强度等等。
我国国内铁矿石资源呈现两大特点：一是贫矿多，富矿少。
贫矿资源占矿石总量的80%左右。
二是单一矿种少，复合矿石多。
随着钢铁工业的迅猛发展，资源消耗殆尽，铁矿石富矿不断减少，或者为降低生铁原料成本的需要，大量富含其它元素的复合铁矿石逐渐大量使用。
入炉有害杂质元素的负荷加大，对高炉生产和高炉寿命造成的影响日益突出。
我们说高炉入炉有害元素主要由钾、钠、铅、锌、砷、硫等，当其入炉负荷显著提高到一定数值后，逐渐影响高炉正常生产，破坏炉况顺行，非计划休风率升高、铁水质量降低和技术经济指标下降明显，增加生铁成本，同时，大大威胁高炉安全生产。
高炉炼铁前辈对碱金属、铅、锌等的认识早期，高炉炼铁技术人员对于碱金属的认知是在实践生产中，摸索着进行的，然后再加大分析、评估其利弊。
碱金属：1）20世纪中期，美国基尼瓦厂高炉每次停炉检修和更换炉衬时发现高炉内有炉瘤，初步分析认为是由于原料中的碱金属负荷过高引起的。
2）1970年6月，加拿大钢铁公司高炉炉况恶化，导致三个月炉况失常，通过化验分析，所使用球团中的碱金属含量是其他球团的3-4倍。
当去掉这种高碱金属球团时，炉况顺行好转，焦炭负荷提高，焦比降低。
铅：20世纪中期，高炉炉底砖衬不同程度的出现了膨胀、增重现象，且发现炉底、炉基耐火衬体中均有大量的铅存在，进一步的分析研究后，逐步形成了铅在高炉内渗透机理。
锌：20世纪40年代，苏联炼铁技术人员已经认识到锌对高炉的主要危害是形成锌瘤，影响高炉生产、炉顶设备和炉衬。
60年代，在苏联科茨捏茨和乌拉尔钢铁厂高炉的炉喉和上升管道中均发现了锌瘤，这些锌瘤呈灰色或灰绿色，表面可以看到细的红锌矿结晶颗粒。
高炉入炉Zn的来源与控制
高炉入炉Zn的来源与控制1、Zn对高炉生产的危害进入高炉的Zn对高炉的热制度、炉衬寿命均有影响，对高炉热制度的影响，特征明显，造衬高炉物理热降低、渣铁流动性变差，使得炉内的正常温度分布被打乱，易诱发炉况事故。
对炉衬的破坏作用，诸如风口上翘、耐材膨胀剥落等问题。
2、国内外一些企业对入炉Zn负荷的控制要求国外对高炉入炉Zn控制较低，一般在120g/t铁，国内宝钢的要求是低于150g/t铁。
国内南方一些高炉的Zn负荷偏高，很多超过1000g/t。
邢钢根据自身原料条件和生产情况制定的标准时380g/t铁，从长期的运行效果看，能够将负荷控制在这一范围内，高炉偶尔出现集中排Zn的问题。
2014年以来由于昌黎酸粉、埃及球团碎、万天新球团，这些物料的Zn 不稳定且一直偏高，目前两种矿粉已经消耗完不再采购，万天新球团还要使用。
这就造成入炉Zn负荷一直高于厂内的控制要求。
高炉出现集中排锌的问题比较突出，且在使用外购焦炭（捣鼓）的高炉上这一问题更明显。
3、邢钢当前入炉Zn的来源分析从原燃料的成分分析结果看，目前邢钢高炉的Zn主要来源烧结矿、球团矿，其中烧结矿当前Zn含量为0.028%，万天新球团矿含Zn为0.040%个别时候还要高，铁鹰球团含Zn 为0.015%，比较低且稳定，PB块矿的含Zn为0.007%，在直接入炉原料中最低。
高炉使用的燃料含Zn稳定，吨铁带入炉内约为60g/t。
表1—主要一次含铁物料的Zn含量在烧结生产过程中，约有10%的Zn被排掉，90%进入烧结矿。
通过对烧结使用的杂料、矿粉、燃料、熔剂分析，其中杂料的含Zn最高，均值为0.26%。
在炼铁所有的除尘灰中干除尘灰的Zn最高，均值在5.0%以上，烧结的机头除尘灰次之但是其碱金属含量很高，故这两种灰均没有配加。
在烧结混匀料中配加的含Zn最高的是重力除尘灰，因为含铁含碳高，不宜外排。
4、入炉Zn负荷的控制问题如果将入炉含Zn控制在380g/t的厂级标准范围内，根据当前入炉Zn负荷的构成，因燃料相对固定带入60g/t，原料代入的Zn应低于320g。
碱金属对高炉生产的危害与控制课件
制定针对碱金属泄漏等突发事件的应急预案，确保快速响应和有效处置。
04
实际应用与案例分析
碱金属对高炉生产的危害
高炉粘性堵塞
碱金属可能导致高炉内渣料粘性增大，进而引起出铁口堵塞，影响高炉正常较强，缩短了高炉使用寿命。
影响铁水质量
碱金属含量过高会导致铁水质量下降，影响钢铁产品的性能。
03
碱金属具有强烈的金属光泽，并具有良好的导 电性和导热性。
碱金属在高炉中的行为
碱金属在高温下容易与高炉中的氧气和二氧化碳反应，生成相应的氧化物和碳酸盐 。
碱金属的氧化物和碳酸盐在高炉中会形成沉积物，堵塞高炉的通道和通风口，影响 高炉的正常运行。
碱金属的氧化物和碳酸盐还会与高炉中的其他化合物发生反应，生成低熔点的化合 物，导致高炉结瘤和侵蚀。
碱金属元素在生铁中富集，降低生铁的机械性能和加工性能 ，影响钢铁产品的质量和性能。
破坏高炉操作稳定性
碱金属元素在渣中积累，影响高炉渣的稳定性，导致高炉操 作波动，影响高炉生产效率和产量。
控制碱金属危害的措施
控制原燃料质量
严格控制入炉原燃料中的碱金属含量 ，选用低碱金属含量的原料和燃料。
强化炉渣处理
碱金属的控制措施
控制原料质量
严格控制入炉矿石和焦炭 中的碱金属含量，从源头 上减少碱金属的进入。
优化高炉操作
通过优化高炉操作，如控 制好炉温、渣碱度等参数 ，减少碱金属对高炉生产 的危害。
开发新型耐材
研究开发新型的高温耐材 ，提高其抗碱金属侵蚀的 能力。
未来研究方向与展望
加强基础研究
探索新型控制技术
碱金属对高炉生产的危害
碱金属的氧化物和碳酸盐会导致高炉结瘤和侵蚀，影响高炉的寿命和安全性。 碱金属的沉积物会堵塞高炉的通风口，影响高炉的通风效果和煤气质量。 碱金属的氧化物和碳酸盐还会导致高炉煤气爆炸和火灾的风险增加。
转发：锌对高炉的危害
（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/h，1800m3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。
锌在高炉生产中的危害机理分析及其防治
锌在高炉生产中的危害机理分析及其防治罗茂春（山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山东 莱芜 ２７１１０４）摘 要：如今随着新时代的发展，我国经济的增长离不开高炉的推动。
但在高炉生产过程中，原材料内往往会含有锌这种微量元素，当锌在高炉中不断的循环富集达到一定程度的时候就会给高炉生产带来非常严重影响和危害。
本文对高炉中锌的产生来源展开了详细的研究，并对锌在高炉中的危害做出了详细的分析，在本文的最后对高炉中锌的控量防控提出了一定的对策。
关键词：高炉；锌的循环富集；危害分析；控制与防治中图分类号：ＴＦ５４９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）０１－０００８－２Hazard Mechanism Analysis and Prevention of Zinc in Blast Furnace ProductionLUO Mao-chun（Ｉｒｏｎ－ｍａｋｉｎｇ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｌａｉｗｕ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｓｈａｎｇａｎｇ，Ｌａｉｗｕ ２７１１０４，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ｅｒａ， ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ ｃａｎ ｎｏｔ ｂｅ ｓｅｐａｒａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ ｏｆ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ， ｚｉｎｃ ｉｓ ｏｆｔｅｎ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｉｎ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ． Ｗｈｅｎ ｚｉｎｃ ｉｓ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｎｄ ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｉｎ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｔｏ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｅｘｔｅｎｔ， ｉｔ ｗｉｌｌ ｂｒｉｎｇ ｖｅｒｙ ｓｅｒｉｏｕｓ ｉｍｐａｃｔ ａｎｄ ｈａｒｍ ｔｏ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｚｉｎｃ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ， ａｎｄ ｔｈｅ ｈａｒｍ ｏｆ ｚｉｎｃ ｉｎ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ． Ａｔ ｌａｓｔ， ｓｏｍｅ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｆｏｒ ｚｉｎｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ．Keywords: ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ； ｃｙｃｌｉｃ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｏｆ ｚｉｎｃ； ｈａｚａｒｄ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ在高炉的正常生产过程中，如果原料当中含有微量元素锌以及铁元素共存的情况下，在使用过程中不断的富集就会在高炉的内壁结瘤，产生悬料等情况，直接造成消耗升高以及炉况不顺等比较严重的影响，还可能会造成高炉的爆炸所带来的一系列灾难。
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高炉锌及碱金属危害的研究
锌负荷和碱金属负荷偏高会导致煤气管道粘结物增加、调压阀组结垢卡阀等问题，制约高炉正常生产，需要研究分析其危害，并加以控制。
1、锌在高炉中的危害
锌常以铁酸盐、硅酸盐或闪锌矿的形式存在，高炉冶炼时，其硫化物先转化为复杂的氧化物，然后在不小于1000℃的高温区还原为Zn,由于其沸点很低（907℃），还原出来的Zn气化混入煤气，上升过程中有一部分随煤气逸出炉外，但易在管道中凝集；大部分又被氧化成ZnO并被炉料吸收再度下降还原，形成循环。
Zn蒸汽在炉内循环，沉积在高炉炉墙上，可与炉衬和炉料反应，形成低熔点化合物而在炉身下部甚至中上部形成炉瘤。
当锌富集严重时，炉料空隙度变小，透气性变坏和炉墙严重结厚，炉内煤气通道变小，炉料下降不畅，高炉难以接受风量，崩、滑料频繁，对高炉顺行和技术指标产生很大影响。
有时甚至在上升管中结瘤，阻塞煤气通道，对高炉长寿严重也有严重的影响。
高炉生产中，锌的循环除高炉内部的小循环外，还存在于烧结-高炉生产环节间的大循环中，由含锌泥尘带入烧结矿的锌是造成高炉锌循环富集和产生危害的根源。
2、碱金属在高炉中的危害
碱金属以硅铝酸盐和硅酸盐形式存在，这些碱金属熔点很低，
在800-1000℃之间就都能熔化，进入高温区时，一部分进入炉渣，一部分则被C还原成K、Na元素，由于K、Na元素沸点只有799℃和822℃，因此还原出来后气化混入煤气，大部分被CO2氧化为碳酸盐。
在高炉上部的中低温区，K、Na以金属盒碳酸盐形式进行循环和富集，部分以氰化物形式循环和富集。
碱金属在高炉中能降低矿石的软化温度，使矿石尚未充分还原就已经熔化滴落，增加了高炉下部的直接还原热量消耗；能引起球团矿的异常膨胀而严重粉化；能强化焦炭的气化反应能力，使反应后强度急剧降低而粉化，造成料柱透气性严重恶化，危及生产冶炼过程进行；液态或固态碱金属粘附于炉衬上，既能使炉墙严重结瘤，又能直接破坏砖衬，碱金属氧化物与耐火砖衬发生反应，形成低熔点化合物，并与砖中Al2O3形成钾霞石、白榴石体积膨胀，使砖衬剥落，研究表明，炉腹、炉腰和炉身中下部的砖衬破损，碱金属和锌的破坏作用约占40%。
3、降低高炉锌及碱金属负荷的选择
限制高锌的洗气灰、重力灰在烧结工序的使用量，可以有效实现降低高炉锌负荷的目的，另外，转底炉脱锌是一种环保、高效的脱锌工艺。
降低高炉碱金属负荷的直接办法是降低入炉料碱金属质量分数，一方面降低高碱金属质量分数原料的使用量，严格控制碱金属的入炉量，另一方面严密监视高炉的碱金属平衡，高炉在必要时采取排碱措施。
(成王）。