CN108265140A - 一种高炉高效排锌方法 - Google Patents

Abstract

一种高炉高效排锌方法，按照下述方法进行：当高炉炉内由于锌富集，造成高炉透气性变差，并伴随透气性波动，风压出现经常性爬坡或下坡式波动时，测算高炉锌富集量P，将测算出的锌富集量与锌临界值进行比较，当炉内锌富集值P≥锌临界值P_临时进行喷煤添加氯化物配吹。本发明的有益效果是：通过定时、定量氯化物混合煤粉喷吹，可以快速、有效的降低高炉内锌富集，避免锌富集对高炉产生的危害；所述方法的副产品，布袋灰锌含量能够达到6％以上，最高时可到达15％以上，作为提锌工艺的工业原料使用。通过本发明方法的实施，可以高效降低炉内锌富集量，恢复高炉正常运行状态，有利于高炉稳定顺行和长寿，为高炉优化指标提供了基础条件。

Description

一种高炉高效排锌方法

技术领域

本发明涉及一种钢铁冶炼方法，尤其是高炉高效排锌方法。

背景技术

锌是高炉炼铁的有害杂质。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，然后在温度超过1000℃的高温区锌的化合物全部还原为单质锌。由于锌的沸点很低，只有907℃，还原后的锌立即气化进入煤气，上升过程中有一部分随煤气逸出炉外；大部分又被氧化成ZnO并被炉料吸收再度下降还原，形成循环富集。

近几年，随着经济和社会发展，对节能减排的要求日趋严格。高炉炼铁工序是钢铁流程中节能环保和降低成本的关键工序。为了压缩配矿成本，减少废弃物的排放，多数钢企将炼钢产生红泥、除尘灰、瓦斯灰等可利用二次资源返回到铁前烧结工序回收利用，由于炼钢废钢加入量不断增加，含锌废钢的使用，导致红泥中Zn含量由原来0.3％升高2.0％以上。另外为了实现企业利润最大化，高炉开始进行炉内、炉外加废钢，致使高炉高锌负荷越来越高。依据《炼铁工艺设计规范》和国际标准的规范要求，高炉稳定运行的锌负荷应小于150g/t，目前个别钢铁企业高炉锌负荷已达到1000g/t以上。锌负荷低于150g/t的工艺标准时，高炉入炉锌与排出锌基本上达到一个平衡，高炉如果长期在高锌负荷条件下运行，炉内就会形成锌的循环富集，炉内富集的锌蒸汽，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结瘤。当锌的富集严重时，料柱空隙度变小，透气性变坏和炉墙结厚，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较大影响。有时甚至在上升管中结瘤，阻塞煤气通道，对高炉长寿也有严重影响。

目前解决高炉内锌富集的办法一般是通过控制入炉料锌来源来降低入炉锌负荷，控制入炉料锌含量只能控制除尘灰与炼钢红泥的使用量，这与目前环保与成本压力形势相悖，会造成外排大量固废。另外就是通过调整操作制度，进行排锌，通过对排锌效果看，通过采用调整操作制度排锌，成本高且效果不明显。

发明内容

本发明提供一种高炉高效排锌方法，所述方法通过在喷煤制粉过程添加氯化物粉末，让锌元素形成稳定的化合物，从炉内排出，减少炉内锌富集，达到高炉长寿顺行的目的。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：

一种高炉高效排锌方法，按照下述方法进行：当高炉炉内由于锌富集，造成高炉透气性变差，并伴随透气性波动，风压出现经常性爬坡或下坡式波动时，测算高炉锌富集量P，将测算出的锌富集量与锌临界值进行比较，当炉内锌富集值P≥锌临界值P_临时进行喷煤添加氯化物配吹。

上述高炉高效排锌方法，锌富集量P的计算如下式：

P＝(入炉锌负荷-吨铁重力灰×a-吨铁布袋灰×b-c)×d×e

P：炉内锌富集量(kg)，

a：重力灰锌含量(％)，

b：布袋灰锌含量(％)，

c：铁口排出锌含量(kg)，

d：锌在炉内循环富集的时间(天)，

e：每天高炉产铁水量(吨)。

上述高炉高效排锌方法，锌临界值P_临由根据对高炉生产状态数据跟踪归纳给出的经验公式确定：

P_临＝20+Mf,M为高炉容积(m³),系数f的取值范围为0.014～0.020,P_临的单位为吨。

上述高炉高效排锌方法，喷煤添加氯化物时配用氯化物总量按照下述经验公式确定：

L＝P÷m1×m2×n×o

式中L(kg)：配用氯化物量(kg)；P：锌富集量(kg)；m1：锌的密度(kg/m³)，m2：氯化物的密度(kg/m³)；n：2/氯化物分子含氯量；o：经验参数，1000m³以下高炉o取值0.35，1000m³以上高炉取值0.4。

上述高炉高效排锌方法，所述喷煤添加氯化物的比例为0.5-1％，喷吹配加氯化物煤粉的时间T(小时)按照下式确定：

T＝L÷配用比例÷小时喷煤量。

上述高炉高效排锌方法，所述氯化物为氯化钙、氯化铁、氯化镁及氯化银。

上述高炉高效排锌方法，高炉喷煤主皮带机上部设置氯化物加料装置，氯化物加料装置包括由上至下依次设置的氯化物小仓、星型给料机和氯化钙计量皮带机。

本发明方法可实现高炉高效排锌，在炉内锌富集严重时，采用所述方法高炉排锌效果可达普通时期的500％以上。与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)通过定时、定量氯化物混合煤粉喷吹，可以快速、有效的降低高炉内锌富集，避免锌富集对高炉产生的危害；

2)所述方法的副产品，布袋灰锌含量能够达到6％以上，最高时可到达15％以上，作为提锌工艺的工业原料使用。

3)本发明工艺简单，易操作，投资小，见效快。

通过本发明方法的实施，可以高效降低炉内锌富集量，恢复高炉正常运行状态，有利于高炉稳定顺行和长寿，为高炉优化指标提供了基础条件。

附图说明

图1为在氯化物加料装置的示意图。

1、氯化钙料仓，2、星型给料机，3、氯化物计量皮带机，4、皮带秤，5、喷煤主皮带。

具体实施方式

本发明方法根据锌在高炉内的富集程度，在喷煤制粉过程添加氯化物粉末，氯化物包括氯化钙、氯化铁、氯化镁及氯化银等。氯化物粉末与煤粉均匀混合，随煤粉喷吹进入高炉风口区，在风口区熔融状态下进行化学反应，进入炉内的氯全部以氯化氢的形式存在，生成的氯化氢气体少量与风口区域富集的锌(氧化锌)反应生成氯化锌，在高温环境下变成氯化锌蒸气随煤气上升，生成的氯化氢气体大量以气态的形式随煤气流运动，在高炉软融带以下，锌也是以单质锌蒸气的形式存在，在氯化氢气体和锌蒸气随煤气上升的过程中，发生气气反应，生成部分氯化锌和H₂，由于氯化锌的熔点约290℃，直接以气态的形式达到炉候，随这煤气温度的降低在煤气荒煤气该管道运动至重力除尘器的过程中变为固体氯化锌颗粒。在软融带以上约1-2m的位置是高炉内部K、Na的富集区，在软融带以上约2-3m位置是炉内锌的富集区(不同高炉富集区存在一定波动，K、Na均在炉内等温线900-1000℃区域富集，锌在炉内等温线700-900℃区域富集)在该位置K、Na、Zn主要以氧化物形式存在，当氯化氢气体上升至该位置后，与氧化钾、氧化锌反应，生成氯化钾、氯化锌，由于氯化钾以固体形式随煤气上升，氯化锌以气态形式随煤气上升，由于煤气流在高炉内部流速均基本上维持在3m/s以上，在锌富集区形成的氯化锌气体基本上在3-5s的时间内就可到达炉候，进入荒煤气管道。并在重力除尘器最终全部形成氯化锌颗粒。随着煤气的高速运动，最终在布袋除尘器中沉积(氯化锌、氯化钾颗粒较大，通不过除尘布袋覆膜)。由于进入高炉的氯转化为氯化锌颗粒，排出除尘系统，降低了除尘系统中的氯化氢含量，使煤气中水分PH升高，减少透平机酸蚀，延长透平机使用周期。

本发明的原理，根据煤粉燃烧过程中氯析出的特性及高炉冶炼过程中氯的行为，在高炉内部高温还原气氛下，从风口进入的氯全部以氯化氢的形式存在，氯化氢气体与Zn及锌的化合物反应生成ZnCl₂，生成部分氯化锌(氯化锌熔点低283-293℃)气化，随煤气流上升，以气态的形式排出高炉，在除尘灰中沉积，最后拉运至提锌企业进行提锌，通过提锌工艺，可以得到钢铁企业可以循环利用的粒铁消除锌富集。

高炉内部软融带以下发生的化学反应为：

HCl+Zn→ZnCl₂+H₂

高炉内部软融带以上发生的化学反应为：

HCl+ZnO→ZnCl₂+H₂O

采用本发明方法应具备的条件：炉内锌富集值P达到或超过临界值P_临。炉内锌富集达到临界值的表现为：排除其它影响因素，由于锌富集，造成透气性变差，并伴随透气性波动，风压出现经常性爬坡或下坡式波动。通过对不同容积高炉炉内锌富集临界值的研究及对高炉炉况数据跟踪，归纳总结得出高炉锌富集临界值的经验公式如下：P临＝20+Mf,M为高炉容积(m³),系数f的取值范围为0.014～0.020，f根据锌富集对高炉运行状态造成的不利程度而确定，P_临的单位为吨。随着高炉炉容增加，炉内锌富集临界值呈上升趋势。

炉内锌富集量P的计算如下：

P＝(入炉锌负荷-吨铁重力灰×a-吨铁布袋灰×b-c)×d×e，

式中P：炉内锌富集量(kg)，a：重力灰锌含量(％)，b：布袋灰锌含量(％)，c：铁口排出锌含量(kg)，d：由于锌在炉内循环富集造成炉况变差的时间(天)，e:每天铁水产量(吨)。

当炉内锌富集量P达到或超过临界值P_临时，采用喷煤添加氯化物的措施。配用氯化物总量L按照下述经验公式确定：

L＝P÷m1×m2×n×o

式中L：配用氯化物量(kg)；P：锌富集量(kg)；m1：锌的密度(kg/m³)；m2：氯化物的密度(kg/m³)；n：2/氯化物分子含氯量，如CaCl2，则n＝2/2＝1；o：经验系数，1000m³以下高炉o取值0.35；1000m³以上高炉取值0.4。喷煤添加氯化物的比例为0.5-1％，则喷吹配加氯化物煤粉的时间T(小时)为：

T＝L÷配用比例÷小时喷煤量。

采用本发明方法，需要增设氯化物加料装置，参看图1，氯化物加料装置设置在高炉喷煤主皮带5的上部，氯化物加料装置包括由上至下依次设置的氯化物小仓1、星型给料机2和氯化物计量皮带机3。需要向高炉中喷吹氯化物时，打开氯化物小仓，启动星型给料机、氯化物计量皮带机，通过皮带秤4称量的氯化物传送到高炉喷煤主皮带机上，随煤粉喷吹进入高炉。

以下给出本发明的两个具体实施例：

实施例1：1080m³高炉，入炉锌负荷0.60kg/t；根据记录，炉况出现透气性变差，并伴随透气性波动，风压出现经常性爬坡或下坡式波动的时间d为50天，每天日产铁水e为3700吨，吨铁布袋灰含量为5kg,吨铁重力灰含量为10kg；布袋灰含锌量b为3％，重力灰含锌量a为1.0％，铁口排出c为0.03kg，计算P值：

P＝(入炉锌负荷-吨铁重力灰×a-吨铁布袋灰×b-c)×d×e

＝(0.6-10×1％-5×3％-0.03)×50×3700t＝59200kg＝59.2吨

根据经验公式计算P_临：P_临＝20+Mf，f取0.016

＝20+1080×0.016＝37.28吨。

P大于P_临，需进行喷煤添加氯化物配吹，选用氯化钙，喷煤添加氯化钙的总量为L＝P÷m1×m2×n×o，其中，m1锌的密度(7.14kg/m³)，m2：氯化钙的密度(2.15kg/m³)，o经验系数，1000m³以下高炉o1取值0.35；1000m³以上高炉取值0.4。

L＝P÷m1×m2×n×o＝59.2/7.14×2.15×1×0.4＝7.13吨

按照0.5％的比例配用氯化钙，配用煤粉共计7.13/0.5％＝1426吨。1080m³高炉每小时喷煤量按25吨计算，则喷吹配有氯化钙煤粉的时间为57.04小时。

实施例2：800m³高炉，入炉锌负荷0.60kg/t，每天日产铁水e为3000吨，吨铁布袋灰含量为6kg,吨铁重力灰含量为12kg；布袋灰含锌量b为2.5％，重力灰含锌量a为1.0％，铁口排出c为0.02kg；根据记录，炉况出现透气性变差，并伴随透气性波动，风压出现经常性爬坡或下坡式波动的时间为50天，计算P值：

P＝(入炉锌负荷-吨铁重力灰×a-吨铁布袋灰×b-c)×d×e

＝(0.6-12×1％-6×2.5％-0.02)×50×3000＝46500kg＝46.5吨

根据经验公式计算P_临：P_临＝20+Mf，f取0.014

＝20+800×0.014＝31.2吨。

P大于P临，需进行喷煤添加氯化物配吹，选用氯化铁，喷煤添加氯化铁的总量为L＝P÷m1×m2×n×o，其中，m1锌的密度(7.14kg/m³)，m2：氯化铁的密度(2.9kg/m³)，o经验系数，1000m³以下高炉o1取值0.35；1000m³以上高炉取值0.4。

L＝P÷m1×m2×n×o＝46.5/7.14×2.9×2/3×0.35＝4.41吨

按照1％的比例配用氯化铁(氯化铁在喷煤中配加1％比例效果较佳)，配用煤粉共计4.41/1％＝441吨。800m³高炉每小时喷煤量按20吨计算，则喷吹配用氯化铁的煤粉时间为22.05小时。

Claims (7)

1.一种高炉高效排锌方法，其特征在于：按照下述方法进行，当高炉炉内由于锌富集，造成高炉透气性变差，并伴随透气性波动，风压出现经常性爬坡或下坡式波动时，测算高炉锌富集量P，将测算出的锌富集量与锌临界值进行比较，当炉内锌富集值P≥锌临界值P_临时进行喷煤添加氯化物配吹。

2.根据权利要求1所述的高炉高效排锌方法，其特征在于：锌富集量P的计算如下式：

P＝(入炉锌负荷-吨铁重力灰×a-吨铁布袋灰×b-c)×d×e

P：炉内锌富集量(kg)，

a：重力灰锌含量(％)，

b：布袋灰锌含量(％)，

c：铁口排出锌含量(kg)，

d：锌在炉内循环富集的时间(天)，

e：每天高炉产铁水量(吨)。

3.根据权利要求2所述的高炉高效排锌方法，其特征在于：锌临界值P_临由根据对高炉生产状态数据跟踪归纳给出的经验公式确定：

P_临＝20+Mf,M为高炉容积(m³),系数f的取值范围为0.014～0.020,P_临的单位为吨。

4.根据权利要求3所述的高炉高效排锌方法，其特征在于：喷煤添加氯化物时配用氯化物总量按照下述经验公式确定：

L＝P÷m1×m2×n×o

式中L(kg)：配用氯化物量(kg)；P：锌富集量(kg)；m1：锌的密度(kg/m³)，m2：氯化物的密度(kg/m³)；n：2/氯化物分子含氯量；o：经验参数，1000m³以下高炉o取值0.35，1000m³以上高炉取值0.4。

5.根据权利要求4所述的高炉高效排锌方法，其特征在于：所述喷煤添加氯化物的比例为0.5-1％，喷吹配加氯化物煤粉的时间T(小时)按照下式确定：

T＝L÷配用比例÷小时喷煤量。

6.根据权利要求5所述的高炉高效排锌方法，其特征在于：所述氯化物为氯化钙、氯化铁、氯化镁及氯化银。

7.根据权利要求6所述的高炉高效排锌方法，其特征在于：高炉喷煤主皮带机上部设置氯化物加料装置，氯化物加料装置包括由上至下依次设置的氯化物小仓、星型给料机和氯化钙计量皮带机。