王雪超

（宝钢集团八钢公司炼铁分公司）

1 前言

为了提高八钢产品竞争力,进一步降低炼铁成本，八钢炼铁系统逐步加大了低价矿、低品位矿、固体废弃物的使用量。由于烧结矿中锌含量和高炉锌负荷大幅度升高，严重影响了高炉炉况的安全、稳定顺行。高炉冶炼过程中锌是与含铁原料共存的有害元素之一,其均以氧化物、硫化物形态进入高炉内部。由于锌具有还原温度低、液态锌的沸点低的特性,很难被渣铁吸收,进而在炼铁系统内部形成循环富集,在高炉内形成“小循环”，炼铁系统内部的“大循环”。锌富集造成炉衬耐火材料侵蚀严重、高炉中上部富集结瘤、风口上翘,如此种种对高炉生产、炉顶设备及炉体寿命均会产生不良影响，同时造成高炉技术经济指标下滑。鉴于此，有必要系统地研究整个炼铁系统 (烧结和高炉炼铁)锌的来源及流向、锌的平衡状态及其影响因素,弄清锌对高炉冶炼的影响。同时还应严格控制高炉的锌负荷,完善高炉的操作制度,使用性能更好的抗锌侵蚀的炉体材料。多方面寻找合理的防治措施,更好地为高炉生产服务。

2 八钢高炉锌负荷升高的影响

2017年下半年以来,为了降低炼铁成本,提高八钢产品的竞争力,炼铁系统加大了低价矿、低品位矿、固体废弃物的使用量。因八钢使用的铁料含Zn高品种较多（7种），造成烧结矿成分波动较大,Zn负荷波动较大（0.49～1.1 kg/t）。2017～2018 年,八钢炼铁厂三座2500m3高炉Zn负荷变化情况（见表1）。

2017年以来,八钢高炉Zn负荷大幅升高,其中个别时间段，三座高炉锌负荷最高达到1.57kg/t，超出冶金行业限制标准(0.15kg/t)10倍。

对八钢三座2500m3高炉不同时间段（2017年7月、8月、10月、11月；2018年2月、3月）、不同生产模式（2017年1月、2月、5月、6月；2018年2月、3月），与相同的生产模式、生产条件中的20个工序技术指标进行了校正计算和分析、对比。2018年2～3月中，因使用大量低品位矿、综合利用矿量增大，带入有害元素Zn负荷大幅度升高，其中单日Zn负荷最高到1.57kg/t，炉况开始出现不顺，伴随有部分风口中套上翘，高炉煤气流初始分布失常，炉缸不活，有堆积现象，风口大量烧损（3个/座·天），休风率上升，高炉产量大幅下降（2568t/d），毛焦比上升30kg/t，综合影响铁水成本上升52元/t·铁。

表1 2017～2018年八钢炼铁三座高炉Zn负荷变化情况 kg/t

3 综合利用固废中Zn含量及使用情况

3.1 固体废弃物综合利用

（1）供烧结使用的固体废弃物主要包括八钢本部生产回收的除尘灰和污泥。除尘灰有烧结除尘灰、新区高炉除尘灰、欧冶炉除尘灰、轧钢除尘灰、150t转炉除尘灰、佳域公司宝新昌佳的窑尾灰、高炉布袋灰等。污泥有能源中心综合水处理厂污泥、八钢生活区污泥、一炼钢污泥、欧冶炉污泥等。目前，八钢对固体废弃物的使用工艺简单，采用按照一定的配比，配加入烧结混匀料进行回收利用。

（2）固体废弃物对铁前工序的影响。轧钢除尘灰、炼钢除尘灰因其亲水性较差、粒度较大，现场打灰经常造成打灰管路磨损漏灰、打灰管路堵塞，造成现场环境二次污染。亲水性较差，刮板机加湿器除尘灰加湿效果较差，引起现场二次扬尘。打灰管焊补、封堵等较之前增加了50%的工作量。

佳域公司宝新昌佳窑尾灰成分化验中，窑尾灰SiO2（含量14%）太高，无经济价值，同时CaO(含量30%)易造成混匀灰仓板结，导致灰仓仓容降低、灰块卡阻卸灰阀，影响灰仓打灰。

高炉布袋灰因其含Zn较高（Zn＞10%），参与混匀料生产对后期高炉炉矿有较大影响。含C（均值28.06%，最高49.02%）高，且粒级极细，＜0.15mm粒级量占到烧结燃料比的64%，这部分粒级量过多，导致烧结透气性恶化，燃烧速度减慢，燃烧不充分，烧结负压升高，最终烧结过程无法再继续进行。另外烧结接近底部时，会有部分细粒级量的燃料进入大烟道、除尘器等下道工序，可能会产生二次燃烧风险，存在安全隐患。

热轧、欧冶炉污泥含油、水分较大，粘结性较强，在料场与铁精粉混堆，易结团且非常难散开，易堵塞溜槽、粘仓。生产的混匀料中的团状污泥，对烧结生产过程控制影响较大。

3.2 固体废弃Zn含量和Zn带入量情况

2017年,八钢综合利用矿Zn含量和配入量情况统计（见表2、表3）。由表2、表3列出各种除尘灰、污泥含Zn情况以及配加量，其中烧结除尘灰、欧冶炉布袋灰、高炉除尘灰、高炉布袋灰、各类污泥这5个品种带入的Zn占含锌总量的80%，为主要来源。

表2 八钢烧结综合利用各类除尘灰、布袋灰的统计

表3 八钢烧结综合利用污泥统计

3.2.1 原料场除尘和烧结除尘灰

2017年原料场除尘系统年回收含铁除尘灰约4.6万t，回收的粉尘均返回原料场作配料使用。烧结生产过程中产生除尘灰19.8万t，经回收后返回烧结生产中，共计回收并利用24.4万t，利用率100%。

3.2.2 炼铁除尘灰、瓦斯灰

炼铁过程中经重力除尘和电除尘捕集的含铁粉尘，其成分主要含（5.2%）、K2O+Na2O(0.3542%)、Zn（0.658%）等。高炉炼铁过程中瓦斯灰随高炉煤气一起排出，其中含有多种元素的自由态和结合态的复合物。瓦斯灰干燥、易流动，其堆放、运输过程污染严重。其主要化学成分以 Fe（46%）、C（35%）为主，并含 FeO（6%）、SiO2（3.72%）、Al2O3（1.97%）、MgO及Zn（0.85%）等。目前未经处理全部返回作烧结配料使用。

3.2.3 炼钢污泥和布袋灰

炼钢污泥和布袋灰其成分主要含Fe、FeO、Fe2O3和CaO，并含少量硅、锰、镁氧化物。目前，八钢考虑到生产工序的稳定，以及环保要求，只对产生的炼钢污泥全部作烧结配料使用，而布袋灰因含锌达到10%以上，暂时进行定点搁置，后期进行Zn磁选，再二次利用。

3.3 铁料Zn含量及入炉情况

图1 高炉锌的收入分布情况

由图1、表4的数据统计中可以看出：（1）在高炉锌负荷收入方面，烧结矿带入Zn的量为981.31g/t，占入炉锌的88.1%，其次是燃料带入量为99.13g/t，占入炉锌的8.9%。（2）在烧结矿配矿结构方面，敦德精粉、瓦斯灰为含锌料的主要来源，占铁料的43%，其次是硫酸渣、入烧矿、其他原料带入锌的占比在36%。（3）三座高炉目前的Zn负荷月平均在1.13kg/t，个别单日受配料结构误差的影响，最高可达到1.57kg/t。大部分的Zn通过烧结矿进入高炉循环、累积，导致高炉锌负荷急剧上升，造成高炉炉身粘结、炉缸堆积，炉况长期不顺，高炉技术经济指标较差。

表4 烧结矿中铁料带入Zn分布统计

4 降低高炉高锌负荷的应对措施

4.1 提高烧结铁料Zn含量的技术标准

八钢高炉Zn负荷85%以上来源于烧结矿,烧结矿含Zn主要来源于回收固体废弃物和高Zn铁料。2017年,烧结矿含Zn原料中敦德精粉、铜冠精粉、硫酸渣、兴祚入烧矿带入比例高达50%。因此，通过提高此种铁料质量标准（降低Zn含量），严禁混堆、混配含Zn高的铁料，降低Zn进入高炉。

鉴于目前八钢炼铁生产实际情况和降低铁水成本的需要，虽然前期已经制定了Zn负荷的管控标准，但依然偏高，仍然维持在0.583kg/t，冶金行业（国内外先进企业）Zn负荷限制标准为0.15kg/t。因此，八钢高炉力争将Zn负荷控制在低于0.65kg/t，以保证高炉炉况的稳定顺行。

4.2 优化高炉操作,减少Z n富集的影响

在八钢目前原燃料和生产组织条件下,要全力确保三座2500m3高炉原燃料质量和炉况稳定,发挥优质高效生产效益,必需将Zn负荷对高炉炉况影响降到最小，保证高炉稳定顺行.。

（1）加强原燃料过筛管理,加大清筛频率,筛净原燃料粉末,减少原燃料粉末人炉,为高炉炉况顺行创造条件。

（2）稳定高炉炉温和炉渣碱度。及时调剂炉渣碱度,提高炉渣热焓和铁水温度(不低于1500℃),确保炉缸热量充沛,减少Zn的沉积。

（3）以高炉炉况顺行为中心,严格控制压差,减少滑料、崩料,避免悬料。对上部装料制度进行适当调整,保持高炉中心和边缘两股煤气流合理分布。完善合理的高炉操作制度,稳定炉况,避免炉温剧烈波动,避免长期低料线作业,保证煤气流合理分布,防止边缘煤气流过盛,减少锌循环区锌量的同时,可以增加锌从炉顶的排除量。

（4）维护好铁口,出好渣铁。加强铁口泥套检查,保证铁口深度和出铁时间,出净渣铁,活跃炉缸。

（5）由于锌在高炉中的状态是不断的循环并富集的,因此提高入炉矿的冶金性能,选用铁矿石软熔温度高的原料有助于提高低温下锌的还原程度,一定程度减少锌循环区的锌量。

4.3 加强固废成分检测、分类处理及合理使用

钢铁生产过程中产生多种固废，要回收使用固废，必须对固废成分进行检测，分类处理，才能实现合理使用。通过固废的成分检测，可根据有害元素和铁品位等进行分类，如对A类进行外排，B类有限制使用，C类优先使用。同时对于烧结等配加固废的配加量进行相关试验，保证烧结矿的成分、冶金性能等指标合格。通过合理使用固废，可以有效较少Zn和K、Na的循环富集。

对固废进行脱锌处理。因为锌的循环富集，只要添加固废，就会加重高炉内锌的循环富集，要想从根本上解决锌的问题，必须对固废进行脱锌处理。

5 结束语

通过对八钢炼铁高锌原料使用情况的分析，笔者认为：

（1）锌的富集循环有高炉内循环和烧结--高炉工序间富集循环两种方式。

（2）目前排出锌的主要渠道是高炉煤气，因此生产中必需控制好煤气流分布，保持高炉炉况稳定顺行。

（3）炼铁生产过程中要加强对有害元素的监控，改善原燃料条件，制定周期管理措施，早预防、早实施，保证高炉炉况的顺行。