CN104293993B - 高Zn负荷原料高炉冶炼的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高Zn负荷原料高炉冶炼的控制方法，解决了高Zn负荷原料高炉冶炼时顽固性炉身粘结现象严重，影响高炉稳定高产运行的问题。本发明通过控制高炉Zn负荷在大于0.15kg/t且小于1.1kg/t，并配合布料制度、进风面积的控制、冷却水温控制、萤石洗炉等方法解决冶炼时顽固性炉身粘结的问题，保证高炉稳定高产、低成本运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种高炉冶炼工艺，具体的说是一种高Zn负荷原料高炉冶炼的控制方法。
背景技术
近年来，国内钢铁行业进入微利甚至亏损时代，各企业炼铁系统为了降低成本，加大了低价矿、低品位矿使用量，这些原料矿中含Zn，这就导致高炉Zn负荷大幅上升且变动较大，严重影响了高炉生产。
高炉炼铁设计的指导性意见是要求高炉入炉Zn负荷不超过0.15kg/t，但这种标准下，冶炼中向高炉投入低成本的高Zn负荷原料几乎是难以达到上述要求的。考虑到原料成本问题，钢铁企业希望使用低成本的含Zn原料同时，还能保证高炉的正常运行。但实际生产中发生，若入炉Zn负荷超过0.15kg/t，采用传统的控制手段，难以解决高Zn负荷原料带来的各种问题。
根据现有理论可知：由炼铁原燃料带入高炉的Zn是低沸点金属，Zn以化合物形态进入高炉，在高温区还原出来后，立即汽化。一部分随煤气上升，Zn随煤气上升过程中可以被氧化为ZnO，到低温区一部分凝固在炉料上，随炉料下降，形成循环富集，另一部分ZnO则随煤气上升排出炉外，还有一部分可以渗入砖缝。高炉入炉Zn负荷偏高会带来以下问题：
1、Zn负荷偏高易引起高炉内Zn的循环富集量增大，形成高炉顽固性炉身粘结，造成煤气流分布紊乱、风量偏少、崩料悬料等不良影响，进而高炉炉况难以维持稳定顺行，高炉经济及技术指标下滑。
2、高炉顽固性炉身粘结引起的长时间风量偏少，易导致炉缸活跃性变差、铁水环流效果差，进一步恶化炉况，风口、二套等设备破损率高。
3、Zn熔点低，在高炉下部高温区气化，渗入风口耐火砖凝结后体积膨胀，影响砖衬等耐火材料的寿命，进而影响高炉长寿。
综合上述问题可知，Zn负荷偏高带来的最为主要的影响是Zn的循环富集量增大，造成高炉炉身粘结，并由此带来炉型不易控制，炉况不稳，产量下降，能耗升高，并将影响高炉长寿等一系列的问题。其关键原因是要解决好高炉顽固性炉身粘结的问题，为了在使用高Zn负荷原料冶炼的冶炼条件下，高炉能维持高炉顺行，需要技术人员通过各种控制手段以解决高Zn负荷原料高炉冶炼时顽固性炉身粘结现象问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种方法简单，控制简便、不对设备进行改造、克服了使用高Zn负荷原料冶炼带来的各种不利影响的高Zn负荷原料高炉冶炼的控制方法。
技术方案包括当高炉Zn负荷超过1.1kg/t，通过减少配矿中的含Zn高的杂矿，使入炉Zn负荷降至1.1kg/t以下；
当高炉Zn负荷大于0.15kg/t且小于1.1kg/t时，通过下述方法调整炉况：
(1)通过来回交替抑制与疏松边缘气流以松动渣皮，具体方法为：通过布料调整煤气流冲刷渣皮，疏松边缘气流的布料制度为：或或当进炉风量萎缩至每小时平均风量低于正常水平5％-10％时，通过抑制边缘气流以打通中心，抑制边缘气流的布料制度为或
(2)使用小角度布料，控制溜槽倾动的角度差为9.5-10°；
(3)缩小高炉风口的总进风面积，使高炉风口总进风面积占高炉炉缸横截面积的0.34％，同时使风速保持在210-230m/s；配合使用短风口，短风口的使用数量为总风口数量的20％-35％，安装方式为炉缸周向间隔分布；
(4)加萤石洗炉，萤石入炉共分为2个阶段，共2-3天，加入方式具体为：第一阶段每隔7批料或8批料加入一次萤石，加入萤石的量为矿批的15-20％wt，持续时间为1-1.5天，接着开始第二阶段每隔7批料或8批料加入一次萤石，加入萤石的量为矿批的8-12％wt，持续时间为1-1.5天，加萤石洗炉阶段，控制炉渣中CaF2的含量不超过3％wt。
使炉身冷却壁冷却水进水温度控制在44-46℃，控制冷却水流速在1.6-1.7m/s；
控制风温为1150-1200℃，采用定风温操作。
调节煤气利用率为46-47％。
加入锰矿和蛇纹石改善渣铁的流动性，锰矿和蛇纹石的加入量分别为矿批的1-2％wt。
对于顽固性炉身粘结渣皮结厚情况，当有局部个别点的渣皮松动时，立刻加入附加焦以带动更多渣皮松动，每次加入量为正常焦批的2-3倍重量。
本发明中，所述高炉Zn负荷是指投入高炉的原料中的Zn含量。
发明人对于高炉Zn负荷的不同情况给出了不同的处理手段，对于Zn负荷超过1.1kg/t，则必需对入炉矿进行控制，通过减少配矿中的含Zn高的杂矿，使入炉Zn负荷降至1.1kg/t以下，避免顽固性炉身粘结现象的发生。
对于高炉Zn负荷大于0.15kg/t且小于1.1kg/t的情况，则通过多个控制手段来解决，包括交替调整高炉布料制度，来回交替抑制与疏松边缘气流以求松动渣皮，通过布料调整气流，冲刷渣皮；使用小角度布调以调整煤气流合理分布；调整进风面积及风口布局，配合短风口进一步理调整进风面积及风口布局；降低冷却壁的冷却效果，有利于缓解炉身粘结情况；加萤石洗炉，萤石的主要成分CaF2，能降低炉墙粘结物的熔点；定风温操作用于炉况稳定；提高煤气利用率以稳定高炉煤气流分布；用锰矿和蛇纹石改善渣铁的流动性，以解决长时间炉墙结厚、风量偏少，炉缸活跃性变差，铁水环流效果差，易出现两边铁口炉温偏差现象；通过加入附加焦的方式使松动的局部个别点的渣皮带动更多渣皮松动。发明人通过上述多个技术手段调节，解决高炉Zn负荷过高带来的种种问题，特别是顽固性炉身粘结现象，从而解决了由此带来的一列系问题，保证高炉的正常运行的同时，降低了生产成本。
有益效果：
本发明通过调整布料、控制冷却参数、萤石洗炉等措施，使高炉顽固性炉身粘结现象得到有效解决，为高炉稳定顺行创造条件。通过控制高炉Zn负荷不超过1.1kg/t，配合多种措施克服使用高Zn负荷原料冶炼带来的不利影响，高炉各项经济指标良好，有效的扩大烧结矿来源，降低了炼铁成本，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为溜槽倾动的角度差的示意图。
其中，1-炉喉、2-炉身、3-溜槽。(虚线部分表示溜槽3倾动的另一角度状态，a表示溜槽倾动角度的差值)
具体实施方式
某炼铁厂A高炉有效容积2600m3，2012年该高炉加大了综合利用矿、低价矿、低品位矿使用量，这些矿的Zn含量较高，导致高炉Zn负荷大幅上升且变动较大，严重影响了高炉生产。Zn负荷偏高造成A号高炉炉身粘结、炉型不易控制、产量下降、能耗升高。
2012年A高炉入炉Zn负荷月平均最高值超过1.5kgt-1，超过高炉炼铁工艺设计规范Zn含量宜≤0.15kg/t的规定10倍。Zn负荷偏高对A高炉的主要影响表现为：1、炉身粘接现象顽固，炉型不易控制，冷却壁水温差1.0℃以下，历时较长。2、风量萎缩，风量比正常水平低10-30％。3、煤气流分布紊乱，管道、滑料较多，高炉不易接受压差。4、长时间炉墙结厚、风量偏少，炉缸活跃性变差，铁水环流效果差，出现了两边铁口炉温偏差现象。5、设备损坏较多，由于炉况长期不稳定，损坏风口、二套频繁，A高炉2013年共损坏风口75个以上。
在上述A高炉中采用本发明控制方法：
当高炉Zn负荷超过1.1kg/t，通过减少配矿中的含Zn高的杂矿，使入炉Zn负荷降至1.1kg/t以下；
当高炉Zn负荷大于0.15kg/t且小于1.1kg/t时，通过下述方法调整炉况：
(1)通过来回交替抑制与疏松边缘气流以松动渣皮，具体方法为：通过布料调整高炉煤气流冲刷渣皮，疏松边缘气流的布料制度为：或或当进炉风量萎缩至每小时平均风量低于正常水平5％-10％时，通过抑制边缘气流以打通中心，抑制边缘气流的布料制度为或
(2)使用小角度布料，参见图1，控制溜槽倾动的角度差a由11.5-12.5°缩小为9.5-10°；
(3)合理调整进风面积及风口布局：顽固性炉身粘结将引起长时间风量偏少,为吹透中心，调整好煤气流分布，缩小高炉风口的总进风面积，使高炉风口总进风面积占高炉炉缸横截面积由0.36％缩小到0.34％，同时使风速保持在210-230m/s；配合使用短风口，短风口的使用数量占总风口数量的20％-35％，安装方式为炉缸周向间隔分布；
(4)降低冷却壁的冷却效果，有利于缓解炉身粘结。使炉身冷却壁冷却水进水温度控制在44-46℃，控制冷却水流速在1.6-1.7m/s；
(5)加萤石洗炉，萤石入炉共分为2个阶段，共2-3天，加入方式具体为：第一阶段每隔7批料或8批料加入一次萤石，加入萤石的量为矿批的15-20％wt，持续时间为1-1.5天，接着开始第二阶段每隔7批料或8批料加入一次萤石，加入萤石的量为矿批的8-12％wt，持续时间为1-1.5天，加萤石洗炉阶段，控制炉渣中CaF2的含量不超过3％wt；
(6)控制进风的风温为1150-1200℃，采用定风温操作，在上述风温范围内，本领域技术人员可以根据炉况接受压差能力调节定风温的具体温度，在炉况接受压差能力较强时可将风温调节得稍高(如接近上限)，反之则稍低(如接近下限)。
(7)提高煤气利用率为46-47％，可以起到稳定高Zn负荷的高炉煤气流分布的作用。本领域技术人员可以参考现有各种提高煤气利用率的方法进行操作。
(8)加入锰矿和蛇纹石改善渣铁的流动性，锰矿和蛇纹石的加入量均为矿批的1-2％wt，其中当铁水中锰含量增至0.5-0.8％wt则停止锰矿的使用，蛇纹石则可持续使用。
(9)对于顽固性炉身粘结渣皮结厚情况，当有局部个别点的渣皮松动时，立刻加入附加焦以带动更多渣皮松动，每次加入量为正常焦批的2-3倍重量。
通过上述控制方法，A炉顽固性炉身粘结现象得到有效解决，炉型趋于合理，炉况稳定，风量等各项参数恢复正常，具备高产态势，有效克服了原料Zn负荷偏高的不利影响，从2013年6月采用上述控制方法后，高炉运行稳定至今。
Claims (6)
1.一种高Zn负荷原料高炉冶炼的控制方法，其特征在于，当高炉Zn负荷超过1.1kg/t，通过减少配矿中的含Zn高的杂矿，使入炉Zn负荷降至1.1kg/t以下；
当高炉Zn负荷大于0.15kg/t且小于1.1kg/t时，通过下述方法调整炉况：
(1)通过来回交替抑制与疏松边缘气流以松动渣皮，具体方法为：通过布料调整高炉煤气流冲刷渣皮，疏松边缘气流的布料制度为： 或或当进炉风量萎缩至每小时平均风量低于正常水平5％-10％时，通过抑制边缘气流以打通中心，抑制边缘气流的布料制度为或
(2)使用小角度布料，控制溜槽倾动的角度差为9.5-10°；
(3)缩小高炉风口的总进风面积，使高炉风口总进风面积占高炉炉缸横截面积的0.34％，同时使风速保持在210-230m/s；配合使用短风口，短风口的使用数量为总风口数量的20％-35％，安装方式为炉缸周向间隔分布；
(4)加萤石洗炉，萤石入炉共分为2个阶段，共2-3天，加入方式具体为：第一阶段每隔7批料或8批料加入一次萤石，加入萤石的量为矿批的15-20wt％，持续时间为1-1.5天，接着开始第二阶段每隔7批料或8批料加入一次萤石，加入萤石的量为矿批的8-12wt％，持续时间为1-1.5天，加萤石洗炉阶段，控制炉渣中CaF2的含量不超过3wt％。
2.如权利要求1所述的高Zn负荷原料高炉冶炼的控制方法，其特征在于，使炉身冷却壁冷却水进水温度控制在44-46℃，控制冷却水流速在1.6-1.7m/s。
3.如权利要求1所述的高Zn负荷原料高炉冶炼的控制方法，其特征在于，控制风温为1150-1200℃，采用定风温操作。
4.如权利要求1所述高Zn负荷原料高炉冶炼的控制方法，其特征在于，调节煤气利用率为46-47％。
5.如权利要求1-4任一项所述高Zn负荷原料高炉冶炼的控制方法，其特征在于，加入锰矿和蛇纹石改善渣铁的流动性，锰矿和蛇纹石的加入量分别为矿批的1-2wt％。
6.如权利要求1-4任一项所述高Zn负荷原料高炉冶炼的控制方法，其特征在于，对于顽固性炉身粘结渣皮结厚情况，当有局部个别点的渣皮松动时，立刻加入附加焦以带动更多渣皮松动，每次加入量为正常焦批的2-3倍重量。
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