碱金属造成炉缸堆积的认识及应对措施

碱金属造成炉缸堆积的认识及应对措施近年来，由于我国生铁产量大幅增长，导致原燃料供应紧张，价格不断攀升。为了降低生产成本，高炉不得不用一些含有有害元素的低价位原燃料。先期一些采购使用这些含碱金属高的钢铁企业，由于认识上的错误，忽视了这些有害元素的排放，特别是使用原料中含锌、钛、铬元素高的高炉，更是出现了碱金属排放不及时造成高炉炉缸严重堆积，使生产波动，影响了企业的节能减排和整体的经济效益。这部分企业后来逐步意识到了这些问题，很快转变操作思路，减少了炉况波动，很快走出生产低谷。在高炉日常生产过程中，碱金属和锌、钛、铬等有害元素很容易造成炉缸堆积，炉缸失常经常发生的就是炉缸堆积。在高炉冶炼中，高炉炉缸是高炉生产的“发动机”，焦炭及燃料在这里燃烧，产生上升的还原气体，使含铁矿物还原成金属；而焦炭燃烧产生的空间，为炉料下降，创造了条件。炉缸工作，非常重要，一旦失常，必给生产带来严重响。我国很多炼铁厂有过惨痛的教训。目前我们高炉也存在碱金属高和锌、钛、铬高等现状，因此我们炼铁厂采取了定期洗炉的方案，来应对因碱金属和锌、钛、铬高而成炉缸堆积的危害，以此来保证炉况的稳定。一、有害成分和碱金属含量高的征兆1.碱害的征兆初期风压升高，风量减小，料速变慢。压量关系不对称，出铁前压量关系紧张，出铁后好转。严重时会有难行和悬料，容易吹出管道，风渣口破损，出铁不顺畅，铁口深度容易增长，出铁不均匀，相邻铁次铁量差别大，都少于理论出铁量。渣铁温度低，流动性差导致主沟易结大盖。2.锌富集的征兆出铁时渣铁沟冒白烟，渣表面冒蓝火，渣子极易接结盖，渣铁物理热低，流动性差。放完铁后，渣铁沟两侧和盖板上有大量白色物质。炉温波动大，综合负荷不稳定，热制度易失常。出铁晚点时，风量萎缩，料速减慢，炉温下降幅度大，铁后风量回不到铁前的水平。3.钛、镍、铬害的征兆钛、铬软化温度高达1600度以上，钛、镍、铬吸热能力强，在低硅冶炼的高炉，会造成渣铁黏稠，物理温度低，流动性差，使炉缸堆积，容易烧坏风口，产量低，消耗高。严重时渣子热结，光出铁不出渣引起悬料。二、危害和机理1.碱金属危害机理碱金属以硅酸盐的形式存在，在高温区被还原，吸收大量的热量。碱害形成的实质是碱金属富集到炉况难以接受的程度后，促进了焦炭的气化反应，使焦炭强度变差，烧结矿的低温还原粉化率剧增，球团矿强度下降，恶化了料柱透气性，影响了高炉顺行，破坏炉衬。而富集碱金属的渣铁有些不能从炉内排出。沉积在炉缸造成炉缸堆积。2.锌的危害机理锌的矿物组成有闪锌（ZnS）、红锌（ZnO）、铁酸锌（ZnOFe2O3）和硅酸锌（ZnSiO3）。烧结脱锌很少，一般只有10%左右，大部分锌在高炉内1000℃左右开始气化，1300℃左右反应显著，生成ZnO，然后被C、CO、Fe还原。只有ZnSiO3较难还原，要在1537℃以上才能进行，锌的富集对粒度小孔隙多的炉料，造成低温还原恶化，焦炭强度降低，反应性提高，堵塞空隙影响透气性，热制度失常，渣铁温度低，流动性差，料柱透气性差，引起热制度波动和结瘤。3.钛、镍、铬有害元素的危害机理入炉料当中的钛、镍、铬都是高熔点化合物,钛以胶核形态存在于渣液中，形成溶胶，当渗碳的小铁珠在滴落带滴下时附着在铁珠表面，形成一层膜，铁珠越小，膜的厚度越厚，这层膜妨碍铁珠的聚合长大，下沉速度很慢，悬浮于渣中，呈微细粒状态，加上渣中微细的TiC、TiN、Ti（C，N）在渣中呈固体状态，使粘度增大，出现变稠，严重时放不出渣来，引起悬料和炉缸严重堆积。镍、铬则影响铁水凝固点，使流动性变差，造成铁水、炉渣粘稠，影响炉缸，还会使铁水粘铁沟、粘铁水罐，铁水罐运行周期短，铁水损失严重。高炉这些有害元素，除了影响高炉炉墙和砖衬，最主要是都会造成炉缸堆积，尤其是钛、铬沉积在炉底使炉缸底部上涨，严重影响高炉顺行，造成消耗增加。三、必须采取的措施1.高炉操作排K、Na主要是提高炉渣的排碱率。控制较低的炉渣碱度能达到排碱目的，但会造成铁水含硫超标，因此我们利用锰矿和萤石来改善渣铁流动性，是排碱的主要手段，并且能保证生铁质量。通过及时排碱，碱金属的循环达到不影响高炉正常生产的最大富集量的动态平衡，碱害才不会发生。2.锌害发生后，热制度失常，渣铁温度低，流动性差，料柱透气性差，排锌主要是保持炉缸工作活跃，炉温充沛，炉型稳定，不出现区部侵蚀过快或死区，消除锌沉积条件。3.在正常生产中，发现钛、镍、铬的危害，炉缸堆积，指标低，要在第一时间加锰矿洗炉防止频繁烧坏风口。其次加强炉前出铁工作，尽快把炉内的高钛粘结物排出去。四、结语上面所列炉缸堆积现象，不论边缘或中心堆积，都会是高炉顺行变差，严重时管道、塌料不断。渣皮脱落、悬料等。因为塌料、悬料，亏尺加料会经常出现；堆积严重时会出现连续烧坏风口，或高炉风量剧烈减少，或炉底温度大幅下降，采用锰矿洗炉，由于锰矿中金属Mn一半进入铁水，降低铁水粘度；另一半进入炉渣生产MnO，降低炉渣粘度，特别是含锰铁水，能穿过焦芯带，使滞留其中的渣铁，被冲洗、被置换，因此在当前原料条件下必须定期加锰矿、萤石洗炉是预防炉墙粘接；保证炉缸工作全面、均匀、活跃，防止碱金属、锌、钛等危害的有力措施。