【doc】锌与高炉炉喉结瘤

【doc】锌与高炉炉喉结瘤 锌与高炉炉喉结瘤 — 6 曾 l99许第a ? 锌与高炉炉喉结瘤 王成立 (广州钢铁有限舟司) TF钾乙 A本文结合广钢高炉冶炼高锌矿的实践,就锌在炉身中下部循环 富集,在炉身上部巧至炉喉,上升管结瘤的成固厦其处理进行浅述. 华南地区铁矿中铅锌共生现象普遍,尤 广东铁矿大多数都舍锌.对高炉冶炼构成 极大影响多年笨,/\炉料中锌高的问题一 直困扰着高炉正常生产.炉皮开裂,炉喉上 管结瘤,锌害"已对正常生产构成了极大 危害. 锌在高炉内的还原与循环富集 锌属低熔点金属,其硫化物具有热不稳 定性,在钦矿石的锌多以闪锌矿(ZnS)和 红锌矿(ZnO)等赋存.在烧结过程中约有 1O和左右的Zn被脱除,其余以z?O的形式随 烧结矿进入高炉.在高炉冶炼条件一,ZnO 在95~C:以上的高区,被c或H直接还原. 也有部分被CO间接还隙而znS则_任4O0— 50O?时就开始分解,并借助于铁的作刷还 原出来.原料中所确Zn的还原过程,直到 炉腹的高温区才能完成.锌被还原后,很容 易挥发而进入煤气中臆煤气逸出.但在随煤 气上升中,由于温度下降,锌又凝结于炉 喉面,从而被高价氧化物所氧化再次进入 护科,造成炉内锌的循环富集.正常情况 下,高炉内炉腰以上锌的循环富集与锌的还 原气化随煤气逸出基本处于动态平衡.这促 使了煤气中zn分压增高,进而达到或趟于饱 和.锌在炉内的循环富集现象是锌的理化特 性及炉内还原气氛及炉内温度分布所造成 的.很显然,炉料中锌在纵向的分布在与煤 气流中的分布趋势正好相反.锌的循环部位 应与锌对炉衬的侵蚀即在炉衬纵向上的分布 相附相承.亦即炉衬中的含量及煤气中锌的 含量应与炉衬中锌的含量相对应.图l是广 钢3号高炉炉衬中zn含量的变化情况.显 然,在炉身中下部达到蜂值.由于温度关系, 再往下,锌大量还原进入煤气使炉料中的锌 不断下降.同时煤气中的锌分压也不断降 低.在炉腹下部衬体中锌含量又一次出现峰 值,其原因可能与该部位衬体中铁,碳含量 高有关.在炉喉衬体中出现峰值则与该处温 度条件适宜,煤气中锌大量逸出沉积侵蚀有 关. 圈1Zn在炉内衬体中的分布 炉喉锌质瘤的形成 一 般认为,高炉结瘤,多在有熔融物出 现的部位,但在高锌矿冶炼中,高炉结瘤却 并非完全如此.如广钢,三明及柳钢等冶炼 含锌矿时,结瘤多出现在炉身上部块状带, 炉喉及煤气上升管等不可能出现液相的区 域.这是因为锌在高炉炉身循环富集,使上 冶 ? ?r 卫盆八蓝洲一 I口93丰摹a期 升煤气的锌蒸汽压在炉内条件下达到了饱 和,当温度下降时,锌饱徊蒸汽压下降,使 锌大量从煤气中析出.析出的锌,一部分沉 积在炉科表面形成循环富集.另一部分姗吸 附于温度较低的炉壁,炉喉钢砖及煤气上升 (或下降)管内壁上.这种吸附的识条便形 成炉寤,图2,图3,图4分别是广钢高炉 冶炼高辞矿时结寤的琦况表1是炉瘤的化 学置 号高炉结 图34号高炉炉喉瘤示意 从表1炉瘤成份显而易见,炉瘤属锌质 金属瘤.含锌高达60%以上.其次分别是 铋,铅等,在上升管部位的炉瘤,质基较松 散,易除去而在炉碾部泣的詹则质基坚 碗,比重为5.4克/(厘米).,极准除去.值 得一提的是结瘤部位并来完全与炉衬纵向锌 分布相对应因为锌质炉瘤的形成其重要原 因是温度变化.而锌在炉衬内的分布则与锌 在炉内循环富集的位置有关. &.4卉管结确堵塞示巷 当顶温度较高时,煤LI=_的锌变极易 在温度较低的上升营中析出,吸附,沉积, 进而形成煤气上升管瘤.如图4所示.上升 管结瘤发展很快,一旦形成,便迅速长大, 最终导致管道堵塞.该处结瘤的特点是炉瘤 质基较为松散.所以管道被堵塞后,找出堵 塞部位并在此开孔,较易处理.90,91年广 钢多次上升管结瘤堵塞,处理基本采打穿 排灰的.最多对流,炉内的沉积粉尘多 达十多吨这些堵塞物中zn含量高达5和 以上. 锌瘤成因分析 任何事物的发展变化,都是其"内因一 和"外因"共同怍用的结果,高炉结瘤亦不 例外,锌质瘤是高炉冶高锌矿很难避免的 表1炉瘸成份分析结果 , 项目 ZnBiPbFeCSKoNaz0 编号\含量 1#71.4O3.611. 260.38O.530.030.600.14 2#60.993.782.390.621.150.150.930.13 _ 368.3O9.642.760.270.300.440.250.O9 一 , lIg3丰幂8崩 产物. 形成炉瘤的客现外界条件是煤气中锌的 饱稆蒸汽压,煤气流的分布及炉内结瘤域 的温度变化.通过改变这些条件,可以ji制 炉瘤长大速度.在^炉锌负荷一定的条件 下,随煤气逸出锌基本在一相耐较稳定的水 平.当边缘气流发展耐,单位时阊流经高炉 衬俸表面的Z?量戡兀,吸附结瘤的娃就多. 尽管边缘流对j兢的稻自一定的扦剧作 崩,但因锌的大敛析出吸附,使冲捌作崩一 对锌瘤培厚米说就盘得设小了.注意了抑制 边缘气流扣尽量减少低科绒作业,喉瘤基本 没有甜简炉顺行伯成威胁.' 为了进一步讨论锌瘤的形成过程,对烀 进行了取祥分析.圈5是炉瘤的断面J丢矾 站构照片.从照片蒲晰的层状结树认为炉瘸 的长厚并非连续均匀避行.显然高炉在运行 中,闯歇地提供了宣芦瘤迅述长大嗡机会.i!=】] 这个机会就是炉顶温B乏,等?大幅皮, 长时阊波动.根崩炉瘤试样避一洳量订 析,发现炉瘸并#娃均匀壕状结厚,咖姓 3O~lOOm.m(多数为10--50mm)为一个艋 抓单元.每个层狄单元必由许多薄层组成, 每1,海居厚发约为0.03—0.20m?.着将每 结厚50…1O0mm称为一个结瘤居向划,则此 向期大致与高炉计划休风检修期刑应在 周期内,当炉料中辞循环富集至4一定程鹱及 妒喉温度适宜结瘸时,大小钟的母l吠升启都 会造成箨瘤的一次结厚.而每政崩料和长达 一 小对以上的低科线作业t剡又是结厚屠表 面的锌及夹杂物的一次富集. 单元层之间的结合力不大,而单元屠冉 薄屠乏目的结台力则非常大受力时,多l夙 单元层之间分离,单元层之间明显可见较大 颗粒结瘤物,但单元层内各薄层则由被细微 粒组成. 炉喉瘤处理 由前速可见,高锌矿冶炼是炉喉踣瘤最 根本的原因.为了减少结瘸划高炉顺行造成 的危害,首先必须严格控制原科中zn含量. 同对,通过操作手段亦可做罚抑制炉喉结瘟, 最主要的是控边缘气流及炉顶温度,丧 温度,严禁低科线作业厦炉顶温度大幅笈 动. ,-. 圈5炉瘤层状结构'' 就绪瘤位置而言,在上升管婊寝要较炉 喉结癌易处理.当炉喉温度较低时,易在炉 喉或炉身上部结瘤,反之易在上升管结瘤. 当炉瘤形赢并对生产构成影响时,可采用爆 破处理.当孔位置准确时,舴瘤效果较 好.孔开成穿孔(即穿透炸糖)要较开封闭 孔效果好.舞结瘤在上升管并形成上升管堵 塞,由温度变化(结瘤处温度较低)探明结 瘤位置开孔,打通炉瘤后可回收锌堵塞 乩 结语 1.冶炼高锌矿的高炉在炉身中下部存 在锌循环裔袋现象这是形成锌质炉喉密的 内部条件.' 2.形成炉喉瘸的外部条件是炉喉温 ,炉顶压力的大幅度波动和边 度,炉顶温度 缘气流的过份发展.严格控制上述外部条件 对抑制妒喉锌癌形成及长大至关重要. 3.炉瘤形成后可采用爆破处理.