[教育]有害元素對高爐的危害含量和有效預(yù)防措施

1、1,有害元素對高爐的危害、含量和有效預(yù)防措施,王筱留北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院鋼冶系北京市海淀區(qū)學(xué)院路30號,100083Tel:13520786882E-mail:wangxiaoliu2009@aliyun.com,2,提 綱,有害元素在高爐中的影響堿金屬在高爐中的分布-高爐解剖有害元素的來源-堿金屬平衡計算排減措施,3,1堿金屬對高爐的危害主要表現(xiàn),1）提前并加劇CO2對焦炭的氣化反應(yīng)，縮小了間接還原區(qū)，擴

2、大了直接還原區(qū)，進(jìn)而引起焦比升高；降低焦炭的粒度和強度，從而降低料柱特別是軟熔帶氣窗的透氣性，引起風(fēng)口破損。2）使燒結(jié)礦中溫還原粉化率升高；導(dǎo)致球團(tuán)礦產(chǎn)生異常膨脹（甚至產(chǎn)生災(zāi)難性膨脹），使其強度降低，粉化率劇增，給高爐冶煉帶來不利的影響。3）引起硅鋁質(zhì)耐火材料異常膨脹，熱面剝落和嚴(yán)重侵蝕，從而大大縮減了高爐內(nèi)襯壽命，嚴(yán)重時還會漲裂爐缸爐底鋼殼。4）在堿金屬積累嚴(yán)重的高爐內(nèi)，由于礦石的軟熔溫度降低，焦炭破損嚴(yán)重、氣流分布失?；蚶鋮s強

3、度過大，從而引起高爐中、上部結(jié)瘤。5）使高爐料柱透氣性惡化，壓差梯度升高，引起高爐崩、懸料。,4,高爐冶煉對焦炭質(zhì)量的要求,1）堿的吸附首先是從焦炭的氣孔開始，然后向焦炭內(nèi)部基質(zhì)慢慢擴散，隨著焦炭在堿蒸氣里曝露時間的延長，焦炭吸附堿量也越加增多。2）向焦炭基質(zhì)擴散的堿金屬還會使石墨晶體內(nèi)部受到侵蝕。堿金屬侵蝕到石墨內(nèi)部破壞了原有的層狀結(jié)構(gòu)而生成了一種層間化合物，將會產(chǎn)生較大的體積膨脹。例如生成KC：和KC6。時，兩種層間化合物會分別

4、產(chǎn)生61％， 12％的體積膨脹，最終的后果使焦炭慢慢生成裂紋而崩裂。3）在石墨晶格上形成使碳的邊界連接變?nèi)醯囊环N放電體，這是焦炭反應(yīng)性增加的另一個原因。綜上所述，無論用哪一種方法增堿，焦炭增堿后的結(jié)果都大致一樣，即隨著含堿量的增加，焦炭的反應(yīng)性相應(yīng)升高，焦炭的體積膨脹，強度明顯降低，易粉化。,5,高爐堿金屬對鐵礦石冶金性能的影響,1）堿金屬能明顯促進(jìn)燒結(jié)礦的還原，對降低焦比有利。2）少量堿金屬能夠提高燒結(jié)礦的軟熔溫度，使得高爐軟熔帶

5、下移，有利于鐵礦石間接還原的進(jìn)行，對焦比的降低有利。但燒結(jié)礦含堿量過高又會產(chǎn)生負(fù)影響，即會變寬軟熔溫度區(qū)間，而對高爐冶煉不利。3）堿金屬會增加燒結(jié)礦的中溫粉化率，從而影響到料柱的透氣性。,6,高爐中堿金屬對球團(tuán)礦冶金性能的影響,1）在試樣中加入少量的堿金屬碳酸鹽（0.5％K2CO3或Na2CO3），球團(tuán)礦就會發(fā)生災(zāi)難性的膨脹，膨脹后的球團(tuán)礦呈疏松的海綿狀結(jié)構(gòu)，強度很差。2）在試樣中加入Na2SiO3也會使球團(tuán)礦發(fā)生很大的膨脹。當(dāng)加入

6、0.5％的Na2SiO3時，球團(tuán)礦還原膨脹率就大于100％膨脹后的球團(tuán)礦出現(xiàn)龜裂。3）在試樣中加入鉀板巖石和霓石，球團(tuán)礦發(fā)生較小的體積膨脹，但也會出現(xiàn)細(xì)小裂紋。,7,高爐結(jié)瘤,1）堿金屬氰化物處于氧化氣氛中是爐瘤形成的主要原因。堿金屬氰化物在不缺氧如爐身上部時易被氧化并使?fàn)t襯渣化，使?fàn)t襯表面逐漸形成堿金屬渣。這種堿金屬渣具有一定的粘稠性，容易粘附爐料中的一些細(xì)小顆粒，最后形成一種粘稠的渣相吸附更多的堿金屬，并與磚襯作用結(jié)晶出硅鋁酸鉀。

7、堿金屬蒸氣也易與爐料渣化形成稠化物，可以附著在形成的薄的鐵層上促進(jìn)了爐瘤的長大。2）煤氣中所攜帶的礦物微粒如方鎂石、鉀鎂鋁硅酸鹽以及鈣欽礦等是富硅酸鹽爐瘤形成的緣由。聚集在磚襯上的這些微粒和小顆粒礦石，形成沉積物。這種沉積物在熔渣液相的作用下粘結(jié)的更加緊密，進(jìn)而促使?fàn)t瘤的形成。,8,3）重碳酸鹽與耐火磚襯作用形成的一種初渣是爐瘤生長的起因。堿金屬氧化物在高爐環(huán)境中容易形成重碳酸鹽，如每1％的K20和Na20可以分別形成2.5％和3.3

8、％的重碳酸鹽。重碳酸鹽在780-00℃熔化，并能溶解石英和赤鐵礦而生成堿金屬硅酸鹽和鐵酸鹽。由重碳酸鹽和耐火磚襯反應(yīng)形成的初渣在重碳酸鹽熔體的作用下將高爐爐料粘結(jié)在一起，隨著熔融的重碳酸鹽在800-820℃發(fā)生熱分解作用而使高爐層狀爐瘤生成。 從上述三種高爐結(jié)瘤的不同機理中可以看出，堿金屬對高爐結(jié)瘤起到中心環(huán)節(jié)作用，是高爐結(jié)瘤和長大的最主要的原因。為了減小高爐結(jié)瘤的可能性，應(yīng)該采取措施，盡量減少入爐堿負(fù)荷以及提高高爐的排堿能力

9、。高爐結(jié)瘤會嚴(yán)重影響高爐生產(chǎn)，如上世紀(jì)60年代包鋼結(jié)瘤對其高爐冶煉的影響可見一斑。爐瘤形成和長大的原因很復(fù)雜，如爐體的冷卻形式、爐料的構(gòu)成和理化性能、以及高爐操作過程的影響等；而且爐瘤形成的部位、形狀及組成也是多種多樣的。大量高爐結(jié)瘤結(jié)果表明，堿金屬跟高爐結(jié)瘤有著密切的關(guān)系，是爐瘤形成和長大的最主要的原因。,9,堿金屬及堿化物的性質(zhì),化學(xué)元素周期表中第玖族元素中的Li， Na， K， Rb， Cs， Fr，其氫氧化物都是易溶于水的強堿，

10、故稱為堿金屬。由于對高爐冶煉有重要影響的堿金屬元素主要是鉀（K）和鈉（Na）。,表1 堿金屬單質(zhì)的性質(zhì),表2 我國部分高爐鐵礦石的含堿量,10,堿化物的性質(zhì),在高爐冶煉過程中，堿金屬通常以氧化物、碳酸鹽、硅酸鹽、氰化物的形式出現(xiàn)，因而研究它們的熱力學(xué)性質(zhì)，對于分析堿金屬在高爐中的行為是至關(guān)重要的。1）堿金屬氧化物 純Na2O在1132℃熔化，而K2O的熔點尚未確定。固體氧化鉀約在881℃分解為鉀蒸氣和氧。在101 KPa下

11、，溫度高于815℃時，純K2O會被碳還原為鉀蒸氣和一氧化碳。Na2O類似的還原溫度約為1000℃。 （1） （2）,11,2）堿金屬碳酸鹽 Na2CO3與K2CO3的熔點分別是850℃和901℃。在高爐內(nèi)，堿金屬碳酸鹽比其氧化物更穩(wěn)

12、定，純堿金屬碳酸鹽在101KPa下，溫度達(dá)到1200℃之前不會被CO還原。當(dāng)堿金屬蒸氣的分壓較低時，還原反應(yīng)可能在溫度低于1200℃時發(fā)生：3）堿金屬硅酸鹽 在101kPa及溫度高于1550℃時，碳能還原硅酸鉀生成鉀蒸氣和二氧化硅（或硅）。反應(yīng)式如下： 硅酸鈉相應(yīng)的還原溫度為1700℃，復(fù)雜堿金屬硅鋁酸鹽的還原將更困難。因此，在高爐中堿金屬硅酸鹽還是比較穩(wěn)定的，一般很難將其還原。,12,4）堿金屬氰化物在高爐

13、原料中本來并不存在KCN或NaCN等有毒物質(zhì)。但在高爐內(nèi)高溫區(qū)卻能夠通過下列反應(yīng)形成堿金屬氰化物：氰化鉀在622℃熔化，1625℃氣化；氰化鈉在562℃熔化，1530℃氣化。因此在風(fēng)口區(qū)它們能以氣態(tài)的形式存在，它隨煤氣流向上運動，當(dāng)溫度降低后它們便轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。所以在爐身下部、爐腰、爐腹和爐缸堿金屬氰化物完全可能以液體的形式出現(xiàn)。,13,堿化物在高爐里的行為，我們還應(yīng)了解它們的相對穩(wěn)定性。,14,由堿化物性質(zhì)分析可知，在高爐的中、

14、上部，以復(fù)雜硅酸鹽形式進(jìn)入高爐的堿金屬是很穩(wěn)定的，當(dāng)它們進(jìn)入高溫區(qū)后，進(jìn)行還原。由于煤氣的高速運動達(dá)不到堿金屬的平衡蒸氣壓，因此只有小部分堿金屬硅酸鹽參加反應(yīng)，生成的堿蒸氣隨著煤氣流向上運動。又因為鼓風(fēng)中氮的含量很高（78％），高爐內(nèi)的任何高度都具有較高的氮勢，所以在高溫區(qū)產(chǎn)生的堿蒸氣離開風(fēng)口區(qū)以后，可能與氮反應(yīng)生成堿金屬氰化物蒸氣并隨煤氣流向上運動。煤氣進(jìn)入氧化性很強的爐身中、上部時，它們將生成更加穩(wěn)定的K2CO3。新產(chǎn)生的K2CO3

15、由于是堿蒸氣及堿金屬氰化物的小液滴形成的，故它們中的大部分將以煙塵的形式出現(xiàn)。,高爐中堿金屬的循環(huán)富集,15,攜帶著堿蒸氣，堿金屬氰化物和堿金屬碳酸鹽的高爐煤氣在自下而上的運動過程中，所攜帶的上述堿化物會沉積在內(nèi)襯和爐料上，而來不及反應(yīng)和沉積的堿金屬則隨煤氣和爐塵從爐頂排出，大部分未還原的堿金屬硅酸鹽隨爐渣排出。沉積在爐襯上的堿金屬會通過磚襯孔隙滲入磚襯，并對其進(jìn)行侵蝕，沉積在爐料上的堿金屬到達(dá)高爐高溫區(qū)后又將揮發(fā)。揮發(fā)的堿金屬又重新

16、進(jìn)入向上運動的煤氣流，這種過程連續(xù)不斷的循環(huán)往復(fù)。最終導(dǎo)致堿金屬的富集，進(jìn)而嚴(yán)重危害高爐生產(chǎn)。2007-2010年山東萊蕪高爐解剖對現(xiàn)代高爐堿負(fù)荷進(jìn)行了系統(tǒng)的取樣分析。,16,萊蕪高爐解剖研究：堿金屬平衡計算,萊鋼3#120高爐堿負(fù)荷（堿負(fù)荷為M2O的入爐量）為：,與全國堿負(fù)荷平均在3～4kg/tFe相比，高出45%～60%，處于較高水平。,入爐原料中堿金屬分布,產(chǎn)物中堿金屬分布,17,堿金屬平衡小結(jié),高爐中的K、Na、均主要由燒結(jié)礦

17、帶入，其中帶入的K為65.7%，Na為52.5%，由此可以看出，要想降低高爐有害元素入爐量，最重要的是控制燒結(jié)礦的質(zhì)量；球團(tuán)礦、焦炭中Na含量較高，用量也較多，因此分別帶入了19.0%和25.3%的Na，適當(dāng)控制球團(tuán)礦和焦炭中的Na含量是減輕高爐堿金屬負(fù)荷的有效途徑；萊鋼用噴吹煤粉帶入2.0%的K，3.2%的Na，堿金屬所占比例較小，從堿金屬方面而言是較理想的噴吹用煤；高爐產(chǎn)物中爐渣中含Na量為98.3%，含K量為94.7%，爐渣

18、是高爐堿排出的主要途徑，增大爐渣中堿的分配系數(shù)，有效利用爐渣排出堿金屬，控制堿金屬在高爐內(nèi)的富集量。,18,,高爐中堿金屬分布狀況,,含鐵爐料中K含量分布曲線,含鐵爐料中Na含量分布曲線,含鐵爐料中堿金屬分布狀況,塊狀帶含鐵爐料中的堿金屬含量變化很小，只有邊緣樣點到爐身底部開始略有增加。進(jìn)入軟熔帶后，各樣點堿金屬含量劇烈增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)軟熔帶內(nèi)側(cè)時，堿金屬迅速減小到爐身上部含量水平，由此可見，高爐內(nèi)堿金屬存在富集現(xiàn)象，主要富集區(qū)域為軟熔帶外

19、側(cè)。高爐邊緣樣點的堿金屬含量比中心樣點稍高。,19,高爐中堿金屬分布狀況,,,焦炭中K含量分布曲線,焦炭中Na含量分布曲線,焦炭中堿金屬分布狀況,焦炭中的K2O和Na2O沿高度變化的規(guī)律基本相同。到風(fēng)口回旋區(qū)上沿時，達(dá)到最大值，可見此區(qū)域為堿金屬富集量最大區(qū)域，此區(qū)域爐墻耐火材料受堿金屬的破壞極為嚴(yán)重，建議砌筑高爐是將風(fēng)口上部爐腹區(qū)域的耐材重點考慮其抗堿金屬侵蝕的性能。,20,Zn平衡計算,,目前國內(nèi)外鋅負(fù)荷還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但普遍

20、認(rèn)為，當(dāng)高爐鋅負(fù)荷超過150g/t鐵時，可能會形成爐瘤等，嚴(yán)重影響高爐冶煉。,,萊鋼3#120高爐鋅負(fù)荷為：,21,高爐中Zn分布,,含鐵爐料中Zn含量分布曲線,礦石：邊緣樣點中Zn含量逐漸增加，近軟熔帶時含量已達(dá)到1%，到軟熔帶后Zn含量驟然減小至幾十ppm。爐身最上部一層Zn含量較高為爐塵落入爐料中所致。焦炭：爐身部位Zn含量變化不大，邊緣和中間樣點的Zn含量到風(fēng)口上沿達(dá)到最大，風(fēng)口回旋區(qū)上部爐襯應(yīng)采用抗Zn侵蝕的耐材。焦炭中的Z

21、n沿高爐徑向的總體趨勢是：自邊緣向中心Zn含量逐漸減少，邊緣樣點的Zn含量是中心樣點的3～5倍。,,,焦炭中Zn含量分布曲線,22,Pb平衡計算,,,各種入爐料和產(chǎn)物帶入和帶出的Pb量,各種入爐料和產(chǎn)物中帶入和帶出Pb的比例,,萊鋼3#120高爐鉛負(fù)荷為：,與國內(nèi)外普遍認(rèn)可的鉛負(fù)荷100～600g/t鐵相比，處于相當(dāng)?shù)偷乃剑嗜R鋼高爐中不存在鉛的危害。,23,高爐中鉛的分布,,,,沿高度方向Pb含量變化很小，軟熔帶比塊狀帶含量稍多。

22、萊鋼解剖高爐爐料中Pb含量很少，燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、焦炭和噴吹煤粉中Pb含量都小于0.001%，所以Pb對萊鋼高爐正常生產(chǎn)幾乎沒有影響。,焦炭中Pb含量分布曲線,含鐵爐料中Pb含量分布曲線,,,24,耐火材料中有害元素的分布研究,耐火磚試樣取樣圖,取樣位置及高爐內(nèi)部溫度分布,25,爐喉內(nèi)襯侵蝕,高爐爐喉部分耐火材料結(jié)構(gòu)致密，未發(fā)現(xiàn)有明顯的侵蝕現(xiàn)象；耐火材料中并未發(fā)現(xiàn)有害元素，爐喉處并未受到有害元素的侵蝕；爐喉段的破損主要是由于爐料的沖擊

23、磨損、高速粉塵煤氣的沖刷，以及溫度頻繁變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力等作用，致使金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生變形或脫落。,,,,熱面,中間,冷面,26,爐身上部侵蝕狀況,,,,熱面,中間,冷面,爐身上部只有少量的Zn存在耐火材料的表面，并對爐襯產(chǎn)生深度侵蝕。而耐火材料的冷面和中間元素由Al、Si和O組成，沒有發(fā)現(xiàn)其他有害元素。,27,爐身下部侵蝕狀況,,,,熱面,中間,冷面,在高爐爐身下部爐襯結(jié)構(gòu)較疏松，耐料的主體已經(jīng)受到侵蝕，局部有明顯的孔洞及裂紋。高爐爐身下部溫

24、度已經(jīng)達(dá)到800~1000℃,除了熱侵蝕加重以外,該溫度區(qū)域爐料中的有害元素與爐襯反應(yīng)加劇，這些因素均導(dǎo)致高爐爐身下部耐火材料侵蝕加重。,28,爐身下部侵蝕狀況,,,爐身下部，除了 Zn以外，K、Ca也出現(xiàn)在耐火材料中。其中Zn、K對耐火材料侵蝕較嚴(yán)重，整個耐火材料均發(fā)現(xiàn)兩種有害元素的存在；Ca元素比較少，主要存在于耐火材料的熱面。XRD顯示的結(jié)果說明，爐身下部耐火材料表面礦相包括鉀霞石（K2O?Al2O3?2SiO2），白榴石（K2

25、O?Al2O3?4SiO2），鋅尖晶石（ZnO?Al2O3），ZnO，ZnS。其中ZnO與ZnS沉積在磚的氣孔、裂紋和磚縫中，起填充作用，致使磚的龜裂擴大，砌體膨脹和上漲。部分Zn還與耐火磚發(fā)生反應(yīng)，生成鋅尖晶石，導(dǎo)致磚組織脆弱，強度降低。,,,29,爐腰內(nèi)襯侵蝕狀況,,,,熱面,中間,,,,冷面,爐腰部位溫度較高，約為1100~1300℃，此溫度區(qū)域除了有害元素對爐襯的侵蝕外，渣對爐襯也有一定的侵蝕作用。耐火材料的主體與渣中CaO和S

26、iO2反應(yīng)生成的液相，加重了爐襯的破損，侵蝕相當(dāng)嚴(yán)重。從能譜分析來看，爐腰部位開始出現(xiàn)C的析出反應(yīng)，F(xiàn)e液開始向已經(jīng)過有害元素侵蝕而結(jié)構(gòu)變得疏松的耐火材料中滲透。因此隨著溫度升高，爐腰部位受到的侵蝕和熱沖涮作用越來越嚴(yán)重，耐火材料結(jié)構(gòu)破壞的也更為嚴(yán)重。,30,爐腰內(nèi)襯侵蝕狀況,,Zn和C已經(jīng)完全侵蝕如爐襯內(nèi)部，Zn在爐腰和爐腹部位對耐火材料的侵蝕作用比爐身下部更為嚴(yán)重。從XRD分析結(jié)果來看，除了莫來石以外還存在鋅尖晶石（ZnAl2O

27、4）、二氧化硅（SiO2）和碳素（C），已經(jīng)沒有剛玉的存在，這說明在以剛玉莫來石為骨架的爐村耐火材料中，Al2O3開始和渣中堿性物質(zhì)反應(yīng)，生成低熔點的硅鋁酸鹽，同時C的析出以及鋅尖晶石充斥在耐火材料中，使得耐火材料結(jié)構(gòu)疏松容易脫落。,,31,爐腹部位侵蝕狀況,,,,,熱面,中間,冷面,爐腹部位液態(tài)渣鐵的侵蝕開始加劇，渣中的Ca和Si對耐火材料的侵蝕相當(dāng)?shù)拿黠@，此外Fe的侵蝕開始增多，總體來講隨著越到高爐的下部，溫度逐漸增加，爐襯受到的熱

28、侵蝕越嚴(yán)重，而侵蝕爐襯的元素越多，爐體的破壞程度越大。,32,爐腹部位侵蝕狀況,,,Fe在耐材中已深度侵蝕，爐腹部位溫度已經(jīng)達(dá)到了1300℃以上，高溫的鐵液對爐襯耐火材料的熱侵蝕作用，是爐腰爐腹耐火材料狀況惡化的重要因素之一。通過爐襯表面XRD分析結(jié)果可見，該部位的有大量的二氧化硅（SiO2）。SiO2容易與Ca以及Al生成低熔點化合物，產(chǎn)生玻璃相，破壞耐火材料的基質(zhì)，使?fàn)t襯被溫度很高的鐵液侵入以及其他熱應(yīng)力的作用而脫落。,33,小結(jié)

29、,高爐爐喉部分耐火材料結(jié)構(gòu)致密，未發(fā)現(xiàn)有明顯的侵蝕現(xiàn)象；耐火材料中并未發(fā)現(xiàn)有害元素，爐喉處并未受到有害元素的侵蝕；爐喉段的破損主要是由于爐料的沖擊磨損、高速粉塵煤氣的沖刷，以及溫度頻繁變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力等作用，致使金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生變形或脫落。爐身中、上部溫度為400～800℃，熔渣尚未形成，沒有渣蝕現(xiàn)象發(fā)生。爐襯主要受到下降爐料和上升含塵氣流的磨損和沖蝕；鋅被揮發(fā)并隨煤氣流上升至爐身中上部的低溫區(qū)而沉積于磚縫中，其中部分金屬被氧化生成氧化物

30、而體積膨脹，使磚襯開裂、破損，侵蝕現(xiàn)象并不嚴(yán)重。爐身下部溫度較高，開始出現(xiàn)熔渣。高溫下的堿金屬蒸氣對磚的化學(xué)反應(yīng)也較中上部突出，侵蝕生成的鉀霞石，白榴石，鋅尖晶石對爐襯結(jié)構(gòu)造成較大的破壞。爐腰和爐腹溫度較爐身下部更高，高溫下爐渣的侵蝕以及堿金屬和碳素的沉積作用使得這兩個部位的爐襯的侵蝕現(xiàn)象特別嚴(yán)重?？傮w來講隨著越到高爐的下部，溫度逐漸增加，爐襯受到的熱侵蝕越嚴(yán)重，而侵蝕爐襯的元素越多，爐體的破程度越大。,34,查明有害元素來源-堿

31、平衡,高爐的堿負(fù)荷一般是指每噸鐵由爐料帶入的堿金屬的總量（kg/t鐵），有時也可以用每噸爐渣由爐料帶入的堿金屬的總量（Kg/t 渣）來表示。一般而言，高爐內(nèi)的堿負(fù)荷越高，給高爐冶煉帶來的危害也越嚴(yán)重。 例如，美國的格萊尼特（Granite）廠堿負(fù)荷達(dá)6-11kg/t鐵時，造成爐況不順，結(jié)瘤，焦比升高，產(chǎn)量降低。而吉尼瓦（Geneva）廠的堿負(fù)荷由20.9kg/t鐵降至7.7kg/t鐵時，產(chǎn)量增加42.3％，焦比降低10.3

32、％。因此為了降低堿金屬對高爐冶煉的影響程度，國外的一些煉鐵廠對自身入爐的堿負(fù)荷作了一定的限制。,35,36,堿平衡是高爐冶煉過程中入爐的堿負(fù)荷和排除的堿金屬量的明細(xì)表。高爐中的堿金屬主要是由鐵礦石和焦炭帶入的，堿金屬的排出主要是通過爐渣。但是爐渣的排堿能力受多方面的限制，如爐渣堿度，渣中二氧化硅的含量以及渣中Mg0的含量等等。爐渣排堿能力好的時候可以排出入爐堿量的95％，差的時候卻只有65-80％。而從爐頂煤氣及爐塵排出的堿金屬量少且波

33、動很小，波動一般小于S％。當(dāng)爐渣的排堿能力降低時，剩余的堿金屬將會在高爐內(nèi)循環(huán)富集，給高爐冶煉帶來種種問題。所以，高爐堿害取決于滯留在高爐內(nèi)進(jìn)行循環(huán)富集的堿金屬的多少。如果高爐內(nèi)的堿金屬不能有效的排出，就必然會在高爐內(nèi)不斷的循環(huán)富集，從而給高爐冶煉帶來一系列的不利影響。這些不利影響有的是直接的，如堿金屬循環(huán)富集本身對料柱透氣性的不利影響以及堿金屬對高爐內(nèi)襯的侵蝕；而有的是間接的，如由于堿金屬的作用，使燒結(jié)礦、球團(tuán)礦及焦炭的冶金性能變壞

34、（如產(chǎn)生體積膨脹，強度降低，粉末增多等）而產(chǎn)生的對高爐冶煉的不利影響。因此，有效的排出高爐內(nèi)的堿金屬，盡量的控制好自身的堿平衡，對每一座高爐冶煉而言是至關(guān)重要的。,37,取一臺230m2燒結(jié)機,38,,,各種原料、燃料、熔劑帶入有害元素的量,各種原料、燃料、熔劑帶入有害元素的比例,燒結(jié)過程中K、Na、Pb、Zn元素：（收入項-支出項）/收入項分別為32.99%、42.55%、50.32%、48.69%，這表明該鋼廠燒結(jié)過程脫除了大量的鉀

35、鈉鉛鋅元素，因此建議該鋼廠妥善處理燒結(jié)粉塵，盡量不要將未經(jīng)處理的燒結(jié)粉塵直接用于燒結(jié)過程，否則會加劇燒結(jié)—煉鐵過程中這些元素的富集；一般燒結(jié)過程中脫除鉀鈉鉛鋅的量是有限的，而該鋼廠燒結(jié)過程脫除了大量的有害元素，究其原因，可能是燒結(jié)過程中有大量的Cl存在，而一般該鋼廠只在成品燒成礦上噴灑鹵化物，此外該鋼廠使用大量港口礦，在港口為了環(huán)保需要，要在礦粉上噴灑大量海水，因此可以推測，燒結(jié)過程中的Cl很有可能來自于港口噴灑的海水，Cl本身對高爐

36、也是有害的，雖然能夠利于燒結(jié)過程脫除鉀鈉鉛鋅有害元素，但仍應(yīng)盡量控制Cl的入爐量；,39,燒結(jié)過程中的58.2%的K、43.1%的Pb都是由白灰?guī)氲?，這一比例也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他原料的帶入量，由此看來，該鋼廠的白灰質(zhì)量還需要較大改善才行；各種物料帶入燒結(jié)中的Na的比例相差不是很大，主要是由巴粗、高返和精粉帶入的，帶入比例分別為28.1%、12.1%和13.0%；燒結(jié)過程中的Zn主要是由重力灰和布袋灰?guī)氲?，兩者帶入比例之和達(dá)到了89%，

37、尤其是布袋灰，帶入比例為75.3%，由此看來，控制燒結(jié)過程Zn含量最有效的方法之一就是控制布袋灰和重力灰的加入量，或者將布袋灰、重力灰經(jīng)過脫鋅處理后再加入燒結(jié)、高爐即可有效控制鋅害；此外巴粗除了帶入28.1%的Na外，還帶入了11.3%的K、20.7%Pb，由此看來，巴粗的質(zhì)量也需要引起注意，尤其是礦粉中K、Na、Pb的含量；通過化學(xué)分析也可以看出，燒結(jié)使用的各種原料中的Na含量均超過了0.1%，最高的（白灰）甚至超過1.3%，這也

38、是造成燒結(jié)過程中Na高的原因，因此該鋼廠需要嚴(yán)格控制燒結(jié)使用原料的Na含量。通過對該鋼廠燒結(jié)系統(tǒng)的有害元素平衡分析可知，該鋼廠燒結(jié)過程可去除較多的鉛鋅鉀鈉等有害元素，但該鋼廠仍需大力改善燒結(jié)原料條件，尤其是要嚴(yán)格控制白灰質(zhì)量，減少巴粗的使用量，重力灰和布袋灰應(yīng)盡量避免直接用于燒結(jié)過程。,40,高爐系統(tǒng)平衡計算,41,,,各種入爐料帶入的有害元素量,各種入爐料帶入的有害元素比例,高爐中的K、Na、Pb、Zn均主要由燒結(jié)礦帶入，其中帶入的

39、K為73.3%，Na為65.9%，Pb為84.8%，Zn為67.5%，由此可以看出，要想降低高爐有害元素入爐量，最重要的是控制燒結(jié)礦的質(zhì)量；球團(tuán)礦、塊礦中Na含量較高，用量也較多，因此分別帶入了13.1%和9.7%的Na；噴吹煤粉帶入19%的K，8.2%的Pb和13.7%的Zn，帶入的有害元素也較多，因此應(yīng)該適當(dāng)控制噴吹煤粉中的K、Pb、Zn含量；此外，高爐使用的幾種焦炭中，達(dá)豐焦炭的使用量最大，一般占到50%左右，而達(dá)豐焦炭中的

40、鋅含量在這幾種焦炭中也是最高的，因此需要設(shè)法降低達(dá)豐焦炭中的鋅含量，或者適當(dāng)減少其使用量。,42,排減措施,降低爐渣堿度，是K2O,Na2O與SiO2結(jié)合形成硅酸鹽隨爐渣排出爐外，為排除90%以上的堿，爐渣堿度應(yīng)控制在0.85-0.90。降低爐渣堿度的同時提高渣中（MgO）含量以同時滿足排堿脫硫的要求，在三元堿度m（CaO+MgO）/m（SiO2）保持不變時用5%MgO代替5%CaO，爐渣排堿能力可提高20%。,43,爐渣堿度與渣中ω