表6?其它高爐堿負(fù)荷及鋅負(fù)荷計(jì)算結(jié)果?
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? | K2O+Na2O(kg) | Zn（kg） |
北區(qū)4#450m3高爐 | 4.078 | 1.648 |
南區(qū)4#450m3高爐 | 7.359 | 0.898 |
南區(qū)5#450m3高爐 | 5.730 | 2.7322 |
從以上計(jì)算的結(jié)果看，3月份高爐堿負(fù)荷最高達(dá)到9.0公斤/噸，鋅負(fù)荷達(dá)到2.73公斤/噸，都處于嚴(yán)重超標(biāo)狀態(tài)，直接影響到高爐的順行和長壽，進(jìn)而影響公司的經(jīng)濟(jì)效益。
以1780m3高爐為例，入爐原燃料帶入的堿金屬及鋅含量分別占?jí)A負(fù)荷、鋅負(fù)荷的比例如下圖所示：
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從爐料結(jié)構(gòu)看，78.4%的堿金屬來自燒結(jié)礦，來自其它的僅占21.6%，73.2%的鋅來自于燒結(jié)礦，其它占26.8%。從上圖表可以看出，燒結(jié)礦是堿金屬和鋅的主要來源。
根據(jù)我公司物料狀況，結(jié)合兩個(gè)鐵廠意見，擬定了堿負(fù)荷及鋅負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)：高爐堿負(fù)荷≤5㎏/t,?鋅負(fù)荷≤1㎏/t 。
3. 有害元素對高爐的危害
3.1 危害
1) 鉀、鈉等堿金屬能降低礦石的軟化溫度，引起球團(tuán)礦異常膨脹而嚴(yán)重粉化，使燒結(jié)礦的還原粉化加劇。
2) 鉀、鈉等堿金屬是焦炭溶損反應(yīng)的催化劑，增加焦炭的反應(yīng)性。
3) 鉀、鈉等堿金屬會(huì)造成爐缸堆積，高爐結(jié)瘤，透氣性惡化，爐墻損壞及爐況失常。
4) 鋅常以閃鋅礦的形式存在，在爐內(nèi)，先轉(zhuǎn)化為氧化物，然后在1000℃的高溫區(qū)被CO還原為氣態(tài)鋅，沉積在爐墻上，形成爐瘤，使透氣性變壞和爐墻結(jié)厚，高爐難行、懸料次數(shù)急劇增加。
3.2 K、Na的富集規(guī)律
K、Na主要是以硅酸鹽（ K2SiO3 、Na2SiO3 ）的形態(tài)存在于爐料中，當(dāng)爐料下到高溫區(qū)或爐缸時(shí)，硅酸鉀將進(jìn)行以下反應(yīng)：
2K2SiO3＋2C＝4K＋2SiO2+2CO （1）
2K↑＋2（SiO2）＋2（FeO）=2(K2SiO3)+2Fe （2）
由式（1）可知，產(chǎn)生的K蒸汽隨煤氣上升，到中溫區(qū)，與渣中FeO和SiO2反應(yīng)又生成K2SiO3，反應(yīng)式（2）的產(chǎn)物是K2SiO3和鐵（Fe）被下降的爐料所吸收，因而使下降爐料中K2O含量增高，并且又隨同爐料下降到高溫區(qū)，鉀含量高的爐料中的K2SiO3，下到高溫區(qū)后，又被還原成鉀蒸氣，又再次隨煤氣流上升到中溫區(qū)，又與下降過程含有大量FeO與SiO2的爐料相遇，鉀蒸氣與SiO2將生成更多的硅酸鉀的硅酸鉀 又再次隨爐料下降到高溫區(qū)，這樣不斷下降上升與氣化吸收，不斷循環(huán)之后，爐料中K2O含量在爐內(nèi)不斷增加，這就是所謂的堿金屬“循環(huán)富集”過程，最終導(dǎo)致爐料與煤氣中K2O含量增加，惡化料柱透氣性，容易導(dǎo)致高爐崩塌料，或懸料，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致高爐結(jié)厚和結(jié)瘤，對爐況產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
3.3 Zn的循環(huán)富集規(guī)律
Zn常以閃鋅礦（Zns）的形式存在，高爐冶煉時(shí)，先轉(zhuǎn)化為氧化物，在高于1000℃高溫區(qū)被還原為氣態(tài)鋅，大量鋅蒸汽隨著煤氣上升到溫度較低的塊狀帶時(shí)冷凝，然后再被CO2氧化為ZnO。這些ZnO僅少量隨著爐塵逸出爐外，大量積存在塊狀帶，塊狀帶的高鋅爐料在下降過程中，部分ZnO被氧化還原部分進(jìn)入軟熔帶。軟熔帶內(nèi)ZnO絕大部分氣化隨煤氣上升，從而造成鋅在1200℃以下區(qū)域內(nèi)的循環(huán)，因鋅不被渣鐵吸收，鋅蒸汽在爐內(nèi)循環(huán)，沉積在爐墻上，可與爐襯和爐料反應(yīng)，形成低熔點(diǎn)化合物粘附在爐墻上，形成爐瘤，阻塞煤氣通道，影響高爐順行。
4. 降低堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷的措施
4.1 降低堿負(fù)荷的措施
1) 對所使用的外粉進(jìn)行批量檢測，合理配加，以控制燒結(jié)礦堿金屬含量。
2) 對焦炭和煤粉灰分中的鉀、鈉含量，分品種每旬進(jìn)行檢驗(yàn)分析。
3) 對燒結(jié)自循環(huán)的機(jī)頭灰，因鉀、鈉含量極高，建議送綜合料場處理后使用或停用。
4) 在保證生鐵含硫不出格的原則下，適當(dāng)降低爐渣堿度。自由堿度±0.1%，影響渣中堿金屬氧化物0.3% 。
5) 爐渣堿度不變，生鐵含硅±0.1% ,影響渣中堿金屬氧化物0.045% 。
6) 燒結(jié)機(jī)頭電廠除塵灰由吸排車吸走外銷，減輕堿金屬循環(huán)富集，可使燒結(jié)礦堿金屬含量降低20%。
4.2 排堿制度
1) 大高爐每月排堿一次，爐渣二元堿度控制在1.0～1.05，爐溫控制0.5～0.6，時(shí)間3～4個(gè)班。
2) 提高爐渣中的MgO含量，提高爐渣的流動(dòng)性。我廠在日常冶煉時(shí)，高爐爐渣二元堿度控制在1.1～1.16，MgO：450m3高爐11～12，1780m3高爐10～11。
3) 減少入爐粉末，每周做3次篩分檢測，<5mm不大于3%。同時(shí)控制頂溫到140℃以上，增加一部分爐塵的吹出。
5.?措施的實(shí)施
為檢驗(yàn)降低堿、鋅負(fù)荷措施的效果，11月份對一鐵1780 m3高爐堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷又進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果如下表所示：
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表7 ?11月份堿負(fù)荷及鋅負(fù)荷計(jì)算表
名稱 | 消耗量 (kg/t鐵) | K2O % | K2O (kg) | Na2O % | Na2O (kg) | K2O+Na2O (kg) | Zn % | Zn （kg） |
燒結(jié)礦 | 1263.6 | 0.086 | 1.09 | 0.10 | 1.26 | 2.35 | 0.14 | 1.77 |
球團(tuán)礦 | 64.8 | 0.094 | 0.06 | 0.13 | 0.08 | 0.15 | 0.014 | 0.01 |
南非塊礦 | 291.6 | 0.10 | 0.29 | 0.058 | 0.17 | 0.46 | 0.0028 | 0.01 |
焦炭 | 360 | 0.065 | 0.23 | 0.167 | 0.60 | 0.84 | 0.241 | 0.87 |
煤粉 | 140 | 0.42 | 0.59 | 0.46 | 0.64 | 1.23 | 0.012 | 0.02 |
合計(jì) | ? | 2.26 | ? | 2.76 | 5.02 | ? | 2.67 |
與3月份數(shù)據(jù)比較：
表8?11月份與3月份的堿負(fù)荷及鋅負(fù)荷對比
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名稱 | K2O(kg) | Na2O(kg) | K2O+Na2O (kg) | Zn(kg) |
11月份合計(jì) | 2.26 | 2.76 | 5.02 | 2.67 |
3月份合計(jì) | 6.68 | 2.35 | 9.02 | 1.33 |
合計(jì)比較 | -4.42 | +0.42 | -4.00 | +1.34 |
通過上表可看出，230燒結(jié)通過停用布袋灰，減少了其在燒結(jié)、高爐間的循環(huán)，11月份高爐堿負(fù)荷為5.02 kg/t，比 3月份的9.02 kg/t降低了4 kg/t，基本達(dá)到制定的5 kg/t標(biāo)準(zhǔn)。
11月份鋅負(fù)荷為2.67 kg/t，比3月份的1.33 kg/t上升了1.34 kg/t，較1kg/t的標(biāo)準(zhǔn)超1.67kg/t。
從爐料結(jié)構(gòu)分析，11月份1780 m3高爐入爐原燃料帶入的堿金屬及鋅含量分別占?jí)A負(fù)荷、鋅負(fù)荷的比例如下圖所示：
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從上述圖表看，46.78%的堿金屬來自燒結(jié)礦， 24.52%來自煤粉，16.63%來自焦炭，12.06%來自球團(tuán)和塊礦。66.21%的鋅是來自燒結(jié)礦，32.51%來自焦炭，而其它僅占1.28%。燒結(jié)礦仍然是堿金屬和鋅的主要來源。
6. 結(jié)論
自堿金屬控制措施和排堿制度實(shí)施以來，堿負(fù)荷有了大幅下降，而11月份鋅負(fù)荷較3月份高1.34 kg/t，除焦炭鋅含量升高外，燒結(jié)礦帶入的鋅含量亦高出0.8 kg/t，其主要原因是11月份燒結(jié)配加了鋅含量較高的轉(zhuǎn)爐除塵灰和重力灰。
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