CN109033715A - 一种高炉渣二元碱度确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高炉渣二元碱度确定方法，所述高炉工艺为采用除尘灰回配烧结生产的工艺；以入炉原料中碱金属含量、入炉燃料中碱金属含量作为参考数据，确定高炉渣二元碱度。本发明通过控制入炉原料中碱金属含量、入炉燃料中碱金属含量，调整高炉炉渣碱度，来降低高炉工艺碱金属负荷的方法，采用此方法进行高炉排碱工作，能够实现在高炉稳定顺行的同时，减轻工艺中的碱金属含量，最终实现高炉长寿、经济化生产的效果。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁工业中炼铁技术领域，特别涉及一种高炉渣二元碱度确定方法。
背景技术
对于今天中国高炉冶炼工艺来讲，对比过去，有了较为明显的两个变化，变化之一，就是随着国内的铁矿资源的日益匮乏，导致了国内可开采铁矿石资源的短缺，加上近些年钢铁产能较多去有数倍的提升使得国内钢铁企业，为了维持生产的需要，转而被迫外购大量国外铁矿石。而对于国内铁矿石资源来讲，其中大部分是为低品位的矿种，需要经过选矿等工艺，从而才能获得生产所需要的高品位精矿粉，与此同时，原矿在筛选的过程中，也去掉了大部分含有碱金属的脉石，使得国内精矿粉的碱金属处于较低的水平，总体来说，配入后不会过多的加重炼铁工艺的碱金属负荷，但对于国外进口矿来讲，由于其呈现出含铁品位高等特点，使得原矿本身不需要经过选矿工艺，就可达到生产需要，直接进入炼铁工艺过程中后，由于矿石本身带有较多的钾、钠成分，会使得高炉冶炼系统的碱金属负荷逐渐升高。变化之二，就是由于今天国家对于环保问题愈发重视，使得高炉工艺必须要上马干法除尘等工艺，虽然这些环保工艺对于环境保护等做出较大贡献，但是在生产过程中，也出现了不少问题，譬如这些工艺下的大量除尘灰的处理，由于炼铁工艺生产的特点所决定，在这些除尘灰中含有较高的钾、钠元素，对于今天这些除尘灰大多采用回配烧结的工艺，使得这些碱金属会在炼铁工艺内不断循环，又进一步加剧了工艺内的碱金属负荷。而工艺内碱金属负荷的升高，会直接存在以下问题：如劣化焦炭、烧结矿等质量，带来炉衬破损从而降低高炉运行寿命，腐蚀管道和工艺设备等，因此，对于炼铁工作者来讲，就需要千方百计的采用措施，降低炼铁工艺内碱金属负荷，从而满足高炉合理冶炼和运行寿命的需要。
而对于高炉生产者来讲，也逐渐意识到这个问题所带来的严重后果，也纷纷开始采取各种方法，来降低工艺内的碱金属负荷。而由于原燃料和工艺装备条件上的差异，不同企业采取的措施也有所不同，如某些企业，采用自身场地堆放和外销的方式处理这些含有较高碱金属的除尘灰，用以降低工艺内这些除尘灰的回配，从而减少工艺内碱金属的进入量，但由于没有采用从根本上的措施去处理这些除尘灰，使得这些除尘灰在未来的处理为愈加麻烦。再有就是采用一些转底炉、回转窑、隧道窑和其它的物理化学浸出等工艺，对这些除尘灰物料进行脱锌、脱碱处理，处理后的物料再次回配工艺中，这类方法，效果较好，之所以未能大规模铺展应用开来，其自身也存有较大问题，就是这些物料处理起来成本过高，会严重影响钢铁企业的经济效益。还有就是如采用一些小型高炉，来处理这些除尘灰产物，但由节能减排的需要，这些小型高炉将不能够投入生产，虽然从经济上这是一种较好的处理方法，但就现实中来，将还是不能够进行实施开来。因此，这些不同的措施，都或多或少的存在一些问题。而就现实中来讲，如何在高炉正常生产中，实现碱金属的排除，将是一种完美解决碱金属复合过高的理念，同时由于高炉炉渣是广泛产业所用原料，通过将二者结合，就可实现即降低工艺内碱金属负荷，又能够维持正常生产，本发明方案，也正是基于此种理念，来达到高炉炼铁生产的最佳化水平。
由于碱金属问题的现实存在，并且越来越呈现出加剧的趋势，使得不同企业对这个问题都愈加重视，并且也开发出了一些新的技术，但这里必须要说明的是，针对于炉渣，尤其是采用炉渣二元碱度调整进行排碱的技术还是鲜为报道，主要的技术都集中以下几个方面：针对炉渣开展此类研究的新技术(见中国专利“高钒钛低MgO炉渣的高炉冶炼方法”专利申请号：CN102978312A，“降低炉渣氧化镁含量的高炉冶炼红土镍矿方法”专利申请号：CN104911288A，“一种改善高炉炉渣性能的方法”专利申请号：CN102864258A等)，此类技术，通过对炉渣中氧化镁、氧化铝等成分的调整，来实现冶炼过程中炉渣碱度和粘度的适宜，从而使得高炉冶炼效果达到良好，但需要说明明的是，此类技术虽能够实现高炉冶炼的稳定顺行，但其技术与降低工艺内碱金属负荷无关。还有就是一些实验室检测方法和设备装置，进行模拟此方法实验，来检测和说明不同工艺排碱规律的新技术(见中国专利“模拟碱金属在高炉内循环富集规律的试验方法及其装置”专利申请号：CN101597659，“高炉入炉物料碱金属熔融负载装置及其方法”专利申请号：CN101914644A，“一种负载碱金属在高炉炉料上的方法及其装置”专利申请号：CN101117649等)，此类发明创造，通过采取不同实验方法和检测装置，来探讨高炉炉渣碱度和碱金属之间的数学关联，虽然此类发明创造有提及到碱金属与炉渣碱度的关系，但是此类技术还是未能够给出高炉生产过程中通过炉渣碱度的调整，来达到降低高炉工艺内碱金属负荷的方法。再有就是关于通过外部措施，调整炉渣性能方面的新方法、新举措(见中国专利“改善高炉炉渣粘度的烧结矿及其制备方法”专利申请号：CN1962897，“一种用于高炉高铝终渣组成与综合冶金性能的控制方法”专利申请号：CN1827784，“种高炉下部的配料方法”专利申请号：CN103031394A等)此类新措施，采取不同举措，来降低高炉炉渣的粘度，改善高炉炉渣的流动性，有效的提高了生产产量，为创造了更大的企业效益。但此类发明创造，还是与本发明无关。此外，就是国内外可查阅到的文献资料(见期刊《钢铁研究学报》“高炉内碱金属的富集循环”2008年，9期，6；《新疆钢铁》“碱金属对高炉生产影响分析”2009年，2期，18；《黑龙江钢铁》“碱金属对高炉生产的危害分析及控制”2011年，1期，51等)，此类文献，从碱金属形成原理，到对高炉危害及其源头控制均有所说明，并且对于指导高炉生产具有一定意义。但就此类文献来讲，也还是未能够阐述到究竟如何通过炉渣碱度的调整，来实现高炉过多碱金属的排除。因此，就现有技术来讲，还是未能够实现，在高炉合理碱度控制条件下，实现高炉多余碱金属的排除。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高炉渣二元碱度确定方法，通过控制入炉原料中碱金属含量、入炉燃料中碱金属含量，确定炉渣碱度。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种高炉渣二元碱度确定方法，所述高炉工艺为采用除尘灰回配烧结生产的工艺；以入炉原料中碱金属含量、入炉燃料中碱金属含量作为参考数据，采用如下的公式进行炉渣碱度的确定：
公式中符号：
LZJD为调整后高炉渣二元碱度；
k1为系数，取值范围为4.52×10-2～4.67×10-2，；
α1为系数，取值范围为0.97～1.01，t2/kg2；；
J1为入炉原料中碱金属含量，kg/t；
R1为入炉原料二元碱度；
M1为入炉原料消耗数量，kg/t；
k2为系数，取值范围为1.12×10-2～1.23×10-2，kg/t；
α2为系数，取值范围为0.99～1.05，t2/kg2；；
J2为入炉燃料中碱金属含量，kg/t；
R2为入炉燃料二元碱度；
M2为入炉燃料消耗数量，kg/t；
所述的除尘灰是由高炉重力灰、干法除尘灰、烧结电厂除尘灰中的一种或几种构成。
所述的入炉原料由烧结矿、球团矿两种物料、或者烧结矿、球团矿、块矿三种物料构成。
所述的入炉原料二元碱度控制范围为1.3～1.7。
所述的入炉原料中碱金属含量控制范围为2.0kg/t～12.0kg/t。
所述的入炉燃料由单种焦炭物料、或者焦炭、煤粉两种物料构成。
所述的入炉燃料二元碱度控制范围为0.1～2.0。
所述的入炉燃料中碱金属含量控制范围为0.1kg/t～1.5kg/t
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过控制入炉原料中碱金属含量、入炉燃料中碱金属含量，调整高炉炉渣碱度，来降低高炉工艺碱金属负荷的方法，采用此方法进行高炉排碱工作，能够实现在高炉稳定顺行的同时，减轻工艺中的碱金属含量，最终实现高炉长寿、经济化生产的效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。
实施例1
某钢铁厂有效炉容450m3高炉，高炉入炉原燃料结构组成详见表1。
表1：高炉入炉原燃料结构组成
| 项目 | 原料 | 燃料 |
| 品种 | 烧结矿、球团矿、块矿 | 焦炭、喷吹煤粉 |
依据本发明所给出的高炉渣二元碱度计算方法，优化调整后的高炉渣二元碱度变化详见表2。
表2：优化调整后的高炉渣二元碱度对比
| 项目 | 数值 |
| 原有炉渣二元碱度 | 1.25 |
| 优化调整后的炉渣二元碱度 | 1.20 |
优化调整后，高炉工艺应用效果详见表3。
表3：高炉工艺应用效果对比
| 项目 | 碱金属负荷，kg/t | 高炉服役寿命，年 | 吨铁成本，元/吨 |
| 原方案 | 7.0 | 5.5 | 1750 |
| 优化调整方案 | 6.0 | 6 | 1745 |
| 效果 | -1.0 | +0.5 | -5 |
按照此方法建立碱金属排出量与炉渣二元碱度的关系，取得了降低高炉工艺碱金属负荷1.0kg/t，延长高炉使用寿命0.5年，吨铁加工制造成本降低5元/吨的效果，在高炉稳定顺行的同时，减轻工艺中的碱金属含量，最终实现高炉长寿、经济化生产的目的。
实施例2
某钢铁厂有效炉容1280m3高炉，高炉入炉原燃料结构组成详见表4。
表4：高炉入炉原燃料结构组成
| 项目 | 原料 | 燃料 |
| 品种 | 烧结矿、球团矿 | 焦炭 |
依据本发明所给出的高炉渣二元碱度计算方法，优化调整后的高炉渣二元碱度变化详见表5。
表5优化调整后的高炉渣二元碱度对比，％
| 项目 | 数值 |
| 原有炉渣二元碱度 | 1.20 |
| 优化调整后的炉渣二元碱度 | 1.15 |
优化调整后，高炉工艺应用效果详见表6。
表6：高炉工艺应用效果对比
| 项目 | 碱金属负荷，kg/t | 高炉服役寿命，年 | 吨铁成本，元/吨 |
| 原方案 | 6.5 | 6 | 1740 |
| 优化调整方案 | 5.7 | 7 | 1732 |
| 效果 | -0.8 | +1 | -8 |
按照此方法建立碱金属排出量与炉渣二元碱度的关系，取得了降低高炉工艺碱金属负荷0.8kg/t，延长高炉使用寿命1年，吨铁加工制造成本降低8元/吨的效果，在高炉稳定顺行的同时，减轻工艺中的碱金属含量，最终实现高炉长寿、经济化生产的目的。
实施例3
某钢铁厂有效炉容2580m3高炉，高炉入炉原燃料结构组成详见表7。
表7：高炉入炉原燃料结构组成
| 项目 | 原料 | 燃料 |
| 品种 | 烧结矿、球团矿 | 焦炭、喷吹煤粉 |
依据本发明所给出的高炉渣二元碱度计算方法，优化调整后的高炉渣二元碱度变化详见表8。
表8：优化调整后的高炉渣二元碱度对比，％
优化调整后，高炉工艺应用效果详见表9。
表9：高炉工艺应用效果对比
按照此方法建立碱金属排出量与炉渣二元碱度的关系，取得了降低高炉工艺碱金属负荷1.2kg/t，延长高炉使用寿命2年，吨铁加工制造成本降低15元/吨的效果，在高炉稳定顺行的同时，减轻工艺中的碱金属含量，最终实现高炉长寿、经济化生产的目的。
实施例4
某钢铁厂有效炉容3200m3高炉，高炉入炉原燃料结构组成详见表10。
表10：高炉入炉原燃料结构组成
| 项目 | 原料 | 燃料 |
| 品种 | 烧结矿、球团矿、块矿 | 焦炭、喷吹煤粉 |
依据本发明所给出的高炉渣二元碱度计算方法，优化调整后的高炉渣二元碱度变化详见表11。
表11：优化调整后的高炉渣二元碱度对比，％
| 项目 | 数值 |
| 原有炉渣二元碱度 | 1.25 |
| 优化调整后的炉渣二元碱度 | 1.17 |
优化调整后，高炉工艺应用效果详见表12。
表12：高炉工艺应用效果对比
按照此方法建立碱金属排出量与炉渣二元碱度的关系，取得了降低高炉工艺碱金属负荷1.0kg/t，延长高炉使用寿命2年，吨铁加工制造成本降低20元/吨的效果，在高炉稳定顺行的同时，减轻工艺中的碱金属含量，最终实现高炉长寿、经济化生产的目的。
实施例5
某钢铁厂有效炉容4038m3高炉，高炉入炉原燃料结构组成详见表13。
表13：高炉入炉原燃料结构组成
依据本发明所给出的高炉渣二元碱度计算方法，优化调整后的高炉渣二元碱度变化详见表14。
表14：优化调整后的高炉渣二元碱度对比，％
| 项目 | 数值 |
| 原有炉渣二元碱度 | 1.28 |
| 优化调整后的炉渣二元碱度 | 1.16 |
优化调整后，高炉工艺应用效果详见表15。
表15：高炉工艺应用效果对比
按照此方法建立碱金属排出量与炉渣二元碱度的关系，取得了降低高炉工艺碱金属负荷1.5kg/t，延长高炉使用寿命3年，吨铁加工制造成本降低35元/吨的效果，在高炉稳定顺行的同时，减轻工艺中的碱金属含量，最终实现高炉长寿、经济化生产的目的。
Claims (8)
1.一种高炉渣二元碱度确定方法，其特征在于，所述高炉工艺为采用除尘灰回配烧结生产的工艺；以入炉原料中碱金属含量、入炉燃料中碱金属含量作为参考数据，采用如下的公式进行炉渣碱度的确定：
公式中符号：
LZJD为调整后高炉渣二元碱度；
k1为系数，取值范围为4.52×10-2～4.67×10-2，；
α1为系数，取值范围为0.97～1.01，t2/kg2；；
J1为入炉原料中碱金属含量，kg/t；
R1为入炉原料二元碱度；
M1为入炉原料消耗数量，kg/t；
k2为系数，取值范围为1.12×10-2～1.23×10-2，kg/t；
α2为系数，取值范围为0.99～1.05，t2/kg2；；
J2为入炉燃料中碱金属含量，kg/t；
R2为入炉燃料二元碱度；
M2为入炉燃料消耗数量，kg/t。
2.根据权利要求1所述的一种高炉渣二元碱度确定方法，其特征在于，所述的除尘灰是由高炉重力灰、干法除尘灰、烧结电厂除尘灰中的一种或几种构成。
3.根据权利要求1所述的一种高炉渣二元碱度确定方法，其特征在于，所述的入炉原料由烧结矿、球团矿两种物料、或者烧结矿、球团矿、块矿三种物料构成。
4.根据权利要求1所述的一种高炉渣二元碱度确定方法，其特征在于，所述的入炉原料二元碱度控制范围为1.3～1.7。
5.根据权利要求1所述的一种高炉渣二元碱度确定方法，其特征在于，所述的入炉原料中碱金属含量控制范围为2.0kg/t～12.0kg/t。
6.根据权利要求1所述的一种高炉渣二元碱度确定方法，其特征在于，所述的入炉燃料由单种焦炭物料、或者焦炭、煤粉两种物料构成。
7.根据权利要求1所述的一种高炉渣二元碱度确定方法，其特征在于，所述的入炉燃料二元碱度控制范围为0.1～2.0。
8.根据权利要求1所述的一种高炉渣二元碱度确定方法，其特征在于，所述的入炉燃料中碱金属含量控制范围为0.1kg/t～1.5kg/t。
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