八鋼煉鐵高鋅原料使用現(xiàn)狀和應(yīng)對(duì)措施

王雪超

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司）

1 前言

為了提高八鋼產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力,進(jìn)一步降低煉鐵成本，八鋼煉鐵系統(tǒng)逐步加大了低價(jià)礦、低品位礦、固體廢棄物的使用量。由于燒結(jié)礦中鋅含量和高爐鋅負(fù)荷大幅度升高，嚴(yán)重影響了高爐爐況的安全、穩(wěn)定順行。高爐冶煉過(guò)程中鋅是與含鐵原料共存的有害元素之一,其均以氧化物、硫化物形態(tài)進(jìn)入高爐內(nèi)部。由于鋅具有還原溫度低、液態(tài)鋅的沸點(diǎn)低的特性,很難被渣鐵吸收,進(jìn)而在煉鐵系統(tǒng)內(nèi)部形成循環(huán)富集,在高爐內(nèi)形成“小循環(huán)”，煉鐵系統(tǒng)內(nèi)部的“大循環(huán)”。鋅富集造成爐襯耐火材料侵蝕嚴(yán)重、高爐中上部富集結(jié)瘤、風(fēng)口上翹,如此種種對(duì)高爐生產(chǎn)、爐頂設(shè)備及爐體壽命均會(huì)產(chǎn)生不良影響，同時(shí)造成高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下滑。鑒于此，有必要系統(tǒng)地研究整個(gè)煉鐵系統(tǒng) (燒結(jié)和高爐煉鐵)鋅的來(lái)源及流向、鋅的平衡狀態(tài)及其影響因素,弄清鋅對(duì)高爐冶煉的影響。同時(shí)還應(yīng)嚴(yán)格控制高爐的鋅負(fù)荷,完善高爐的操作制度,使用性能更好的抗鋅侵蝕的爐體材料。多方面尋找合理的防治措施,更好地為高爐生產(chǎn)服務(wù)。

2 八鋼高爐鋅負(fù)荷升高的影響

2017年下半年以來(lái),為了降低煉鐵成本,提高八鋼產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力,煉鐵系統(tǒng)加大了低價(jià)礦、低品位礦、固體廢棄物的使用量。因八鋼使用的鐵料含Zn高品種較多（7種），造成燒結(jié)礦成分波動(dòng)較大,Zn負(fù)荷波動(dòng)較大（0.49～1.1 kg/t）。2017～2018 年,八鋼煉鐵廠三座2500m3高爐Zn負(fù)荷變化情況（見(jiàn)表1）。

2017年以來(lái),八鋼高爐Zn負(fù)荷大幅升高,其中個(gè)別時(shí)間段，三座高爐鋅負(fù)荷最高達(dá)到1.57kg/t，超出冶金行業(yè)限制標(biāo)準(zhǔn)(0.15kg/t)10倍。

對(duì)八鋼三座2500m3高爐不同時(shí)間段（2017年7月、8月、10月、11月；2018年2月、3月）、不同生產(chǎn)模式（2017年1月、2月、5月、6月；2018年2月、3月），與相同的生產(chǎn)模式、生產(chǎn)條件中的20個(gè)工序技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了校正計(jì)算和分析、對(duì)比。2018年2～3月中，因使用大量低品位礦、綜合利用礦量增大，帶入有害元素Zn負(fù)荷大幅度升高，其中單日Z(yǔ)n負(fù)荷最高到1.57kg/t，爐況開(kāi)始出現(xiàn)不順，伴隨有部分風(fēng)口中套上翹，高爐煤氣流初始分布失常，爐缸不活，有堆積現(xiàn)象，風(fēng)口大量燒損（3個(gè)/座·天），休風(fēng)率上升，高爐產(chǎn)量大幅下降（2568t/d），毛焦比上升30kg/t，綜合影響鐵水成本上升52元/t·鐵。

表1 2017～2018年八鋼煉鐵三座高爐Zn負(fù)荷變化情況 kg/t

3 綜合利用固廢中Zn含量及使用情況

3.1 固體廢棄物綜合利用

（1）供燒結(jié)使用的固體廢棄物主要包括八鋼本部生產(chǎn)回收的除塵灰和污泥。除塵灰有燒結(jié)除塵灰、新區(qū)高爐除塵灰、歐冶爐除塵灰、軋鋼除塵灰、150t轉(zhuǎn)爐除塵灰、佳域公司寶新昌佳的窯尾灰、高爐布袋灰等。污泥有能源中心綜合水處理廠污泥、八鋼生活區(qū)污泥、一煉鋼污泥、歐冶爐污泥等。目前，八鋼對(duì)固體廢棄物的使用工藝簡(jiǎn)單，采用按照一定的配比，配加入燒結(jié)混勻料進(jìn)行回收利用。

（2）固體廢棄物對(duì)鐵前工序的影響。軋鋼除塵灰、煉鋼除塵灰因其親水性較差、粒度較大，現(xiàn)場(chǎng)打灰經(jīng)常造成打灰管路磨損漏灰、打灰管路堵塞，造成現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境二次污染。親水性較差，刮板機(jī)加濕器除塵灰加濕效果較差，引起現(xiàn)場(chǎng)二次揚(yáng)塵。打灰管焊補(bǔ)、封堵等較之前增加了50%的工作量。

佳域公司寶新昌佳窯尾灰成分化驗(yàn)中，窯尾灰SiO2（含量14%）太高，無(wú)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同時(shí)CaO(含量30%)易造成混勻灰倉(cāng)板結(jié)，導(dǎo)致灰倉(cāng)倉(cāng)容降低、灰塊卡阻卸灰閥，影響灰倉(cāng)打灰。

高爐布袋灰因其含Zn較高（Zn＞10%），參與混勻料生產(chǎn)對(duì)后期高爐爐礦有較大影響。含C（均值28.06%，最高49.02%）高，且粒級(jí)極細(xì)，＜0.15mm粒級(jí)量占到燒結(jié)燃料比的64%，這部分粒級(jí)量過(guò)多，導(dǎo)致燒結(jié)透氣性惡化，燃燒速度減慢，燃燒不充分，燒結(jié)負(fù)壓升高，最終燒結(jié)過(guò)程無(wú)法再繼續(xù)進(jìn)行。另外燒結(jié)接近底部時(shí)，會(huì)有部分細(xì)粒級(jí)量的燃料進(jìn)入大煙道、除塵器等下道工序，可能會(huì)產(chǎn)生二次燃燒風(fēng)險(xiǎn)，存在安全隱患。

熱軋、歐冶爐污泥含油、水分較大，粘結(jié)性較強(qiáng)，在料場(chǎng)與鐵精粉混堆，易結(jié)團(tuán)且非常難散開(kāi)，易堵塞溜槽、粘倉(cāng)。生產(chǎn)的混勻料中的團(tuán)狀污泥，對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程控制影響較大。

3.2 固體廢棄Zn含量和Zn帶入量情況

2017年,八鋼綜合利用礦Zn含量和配入量情況統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)表2、表3）。由表2、表3列出各種除塵灰、污泥含Zn情況以及配加量，其中燒結(jié)除塵灰、歐冶爐布袋灰、高爐除塵灰、高爐布袋灰、各類(lèi)污泥這5個(gè)品種帶入的Zn占含鋅總量的80%，為主要來(lái)源。

表2 八鋼燒結(jié)綜合利用各類(lèi)除塵灰、布袋灰的統(tǒng)計(jì)

表3 八鋼燒結(jié)綜合利用污泥統(tǒng)計(jì)

3.2.1 原料場(chǎng)除塵和燒結(jié)除塵灰

2017年原料場(chǎng)除塵系統(tǒng)年回收含鐵除塵灰約4.6萬(wàn)t，回收的粉塵均返回原料場(chǎng)作配料使用。燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生除塵灰19.8萬(wàn)t，經(jīng)回收后返回?zé)Y(jié)生產(chǎn)中，共計(jì)回收并利用24.4萬(wàn)t，利用率100%。

3.2.2 煉鐵除塵灰、瓦斯灰

煉鐵過(guò)程中經(jīng)重力除塵和電除塵捕集的含鐵粉塵，其成分主要含（5.2%）、K2O+Na2O(0.3542%)、Zn（0.658%）等。高爐煉鐵過(guò)程中瓦斯灰隨高爐煤氣一起排出，其中含有多種元素的自由態(tài)和結(jié)合態(tài)的復(fù)合物。瓦斯灰干燥、易流動(dòng)，其堆放、運(yùn)輸過(guò)程污染嚴(yán)重。其主要化學(xué)成分以 Fe（46%）、C（35%）為主，并含 FeO（6%）、SiO2（3.72%）、Al2O3（1.97%）、MgO及Zn（0.85%）等。目前未經(jīng)處理全部返回作燒結(jié)配料使用。

3.2.3 煉鋼污泥和布袋灰

煉鋼污泥和布袋灰其成分主要含F(xiàn)e、FeO、Fe2O3和CaO，并含少量硅、錳、鎂氧化物。目前，八鋼考慮到生產(chǎn)工序的穩(wěn)定，以及環(huán)保要求，只對(duì)產(chǎn)生的煉鋼污泥全部作燒結(jié)配料使用，而布袋灰因含鋅達(dá)到10%以上，暫時(shí)進(jìn)行定點(diǎn)擱置，后期進(jìn)行Zn磁選，再二次利用。

3.3 鐵料Zn含量及入爐情況

圖1 高爐鋅的收入分布情況

由圖1、表4的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中可以看出：（1）在高爐鋅負(fù)荷收入方面，燒結(jié)礦帶入Zn的量為981.31g/t，占入爐鋅的88.1%，其次是燃料帶入量為99.13g/t，占入爐鋅的8.9%。（2）在燒結(jié)礦配礦結(jié)構(gòu)方面，敦德精粉、瓦斯灰為含鋅料的主要來(lái)源，占鐵料的43%，其次是硫酸渣、入燒礦、其他原料帶入鋅的占比在36%。（3）三座高爐目前的Zn負(fù)荷月平均在1.13kg/t，個(gè)別單日受配料結(jié)構(gòu)誤差的影響，最高可達(dá)到1.57kg/t。大部分的Zn通過(guò)燒結(jié)礦進(jìn)入高爐循環(huán)、累積，導(dǎo)致高爐鋅負(fù)荷急劇上升，造成高爐爐身粘結(jié)、爐缸堆積，爐況長(zhǎng)期不順，高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較差。

表4 燒結(jié)礦中鐵料帶入Zn分布統(tǒng)計(jì)

4 降低高爐高鋅負(fù)荷的應(yīng)對(duì)措施

4.1 提高燒結(jié)鐵料Zn含量的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

八鋼高爐Zn負(fù)荷85%以上來(lái)源于燒結(jié)礦,燒結(jié)礦含Zn主要來(lái)源于回收固體廢棄物和高Zn鐵料。2017年,燒結(jié)礦含Zn原料中敦德精粉、銅冠精粉、硫酸渣、興祚入燒礦帶入比例高達(dá)50%。因此，通過(guò)提高此種鐵料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（降低Zn含量），嚴(yán)禁混堆、混配含Zn高的鐵料，降低Zn進(jìn)入高爐。

鑒于目前八鋼煉鐵生產(chǎn)實(shí)際情況和降低鐵水成本的需要，雖然前期已經(jīng)制定了Zn負(fù)荷的管控標(biāo)準(zhǔn)，但依然偏高，仍然維持在0.583kg/t，冶金行業(yè)（國(guó)內(nèi)外先進(jìn)企業(yè)）Zn負(fù)荷限制標(biāo)準(zhǔn)為0.15kg/t。因此，八鋼高爐力爭(zhēng)將Zn負(fù)荷控制在低于0.65kg/t，以保證高爐爐況的穩(wěn)定順行。

4.2 優(yōu)化高爐操作,減少Z n富集的影響

在八鋼目前原燃料和生產(chǎn)組織條件下,要全力確保三座2500m3高爐原燃料質(zhì)量和爐況穩(wěn)定,發(fā)揮優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)效益,必需將Zn負(fù)荷對(duì)高爐爐況影響降到最小，保證高爐穩(wěn)定順行.。

（1）加強(qiáng)原燃料過(guò)篩管理,加大清篩頻率,篩凈原燃料粉末,減少原燃料粉末人爐,為高爐爐況順行創(chuàng)造條件。

（2）穩(wěn)定高爐爐溫和爐渣堿度。及時(shí)調(diào)劑爐渣堿度,提高爐渣熱焓和鐵水溫度(不低于1500℃),確保爐缸熱量充沛,減少Zn的沉積。

（3）以高爐爐況順行為中心,嚴(yán)格控制壓差,減少滑料、崩料,避免懸料。對(duì)上部裝料制度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,保持高爐中心和邊緣兩股煤氣流合理分布。完善合理的高爐操作制度,穩(wěn)定爐況,避免爐溫劇烈波動(dòng),避免長(zhǎng)期低料線作業(yè),保證煤氣流合理分布,防止邊緣煤氣流過(guò)盛,減少鋅循環(huán)區(qū)鋅量的同時(shí),可以增加鋅從爐頂?shù)呐懦俊?/p>

（4）維護(hù)好鐵口,出好渣鐵。加強(qiáng)鐵口泥套檢查,保證鐵口深度和出鐵時(shí)間,出凈渣鐵,活躍爐缸。

（5）由于鋅在高爐中的狀態(tài)是不斷的循環(huán)并富集的,因此提高入爐礦的冶金性能,選用鐵礦石軟熔溫度高的原料有助于提高低溫下鋅的還原程度,一定程度減少鋅循環(huán)區(qū)的鋅量。

4.3 加強(qiáng)固廢成分檢測(cè)、分類(lèi)處理及合理使用

鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生多種固廢，要回收使用固廢，必須對(duì)固廢成分進(jìn)行檢測(cè)，分類(lèi)處理，才能實(shí)現(xiàn)合理使用。通過(guò)固廢的成分檢測(cè)，可根據(jù)有害元素和鐵品位等進(jìn)行分類(lèi)，如對(duì)A類(lèi)進(jìn)行外排，B類(lèi)有限制使用，C類(lèi)優(yōu)先使用。同時(shí)對(duì)于燒結(jié)等配加固廢的配加量進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，保證燒結(jié)礦的成分、冶金性能等指標(biāo)合格。通過(guò)合理使用固廢，可以有效較少Zn和K、Na的循環(huán)富集。

對(duì)固廢進(jìn)行脫鋅處理。因?yàn)殇\的循環(huán)富集，只要添加固廢，就會(huì)加重高爐內(nèi)鋅的循環(huán)富集，要想從根本上解決鋅的問(wèn)題，必須對(duì)固廢進(jìn)行脫鋅處理。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)八鋼煉鐵高鋅原料使用情況的分析，筆者認(rèn)為：

（1）鋅的富集循環(huán)有高爐內(nèi)循環(huán)和燒結(jié)--高爐工序間富集循環(huán)兩種方式。

（2）目前排出鋅的主要渠道是高爐煤氣，因此生產(chǎn)中必需控制好煤氣流分布，保持高爐爐況穩(wěn)定順行。

（3）煉鐵生產(chǎn)過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)有害元素的監(jiān)控，改善原燃料條件，制定周期管理措施，早預(yù)防、早實(shí)施，保證高爐爐況的順行。