一种高锌负荷条件下的高炉日常生产的排锌方法

摘要

本发明涉及一种高锌负荷条件下的高炉日常生产的排锌方法，属于高炉冶炼技术领域。首先采集入炉原料的情况、除尘情况及铁水情况，计算锌排出率；当锌排出率Q≥100%时，则不进行排锌操作；当Q＜100%时，判断炉况条件是否正常；当判断炉况条件正常时，若锌排出率连续10天均低于87%，则进行排锌操作；当判断炉况条件异常时，若锌排出率连续2天均低于100%或锌排出率低于87%时，则进行排锌操作。本发明根据高炉生产状况和炉内锌富集量，调整高炉操作让锌元素从炉内排出，减少锌在炉内循环富集引起的操作炉型不稳定，高炉炉况波动，达到高炉长周期稳定顺行的目的。

说明书

技术领域

本发明属于高炉冶炼技术领域，具体涉及一种高锌负荷条件下的高炉日常生产的排锌方法。

背景技术

锌是高炉炼铁的有害杂质，国际标准中，高炉锌负荷应低于0.15Kg/t。原燃料中锌负荷高时，由于锌的挥发温度低，气态的锌在上升过程中遇到粉矿或粉焦降温后，容易形成高炉中上部或上部结厚或结瘤。红钢自2019年10月退出贵沙矿以后，原燃料采购困难，为维持用矿平衡，降低成本，采购和使用更多的省内配精、配粉、二次资源，2020年由于国际疫情影响及供应紧张共同作用，入炉原燃料锌负荷逐渐升高，在炉内循环富集，导致高炉炉墙粘结，粘结物脱落导致高炉炉况波动频繁，炉况顺行周期逐渐变短。2021年以来高炉锌负荷长期高达1.2Kg/t以上，严重影响了高炉的稳定顺行与节能降耗。因此如何克服现有技术的不足是目前高炉冶炼技术领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种高锌负荷条件下的高炉日常生产的排锌方法。本发明在现有的原燃料资源条件下，克服有害元素在炉内循环富集的影响，该方法根据高炉生产状况和炉内锌富集量，调整高炉操作让锌元素从炉内排出，减少锌在炉内循环富集引起的操作炉型不稳定，高炉炉况波动，达到高炉长周期稳定顺行的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高锌负荷条件下的高炉日常生产的排锌方法，包括如下步骤：

步骤(1)，采集入炉原料的情况、除尘情况及铁水情况，计算锌排出率；

步骤(2)，当锌排出率Q≥100％时，则不进行排锌操作；当Q＜100％时，转步骤(3)；

步骤(3)，判断当前炉况条件是否正常；当判断炉况条件正常时，转步骤(4)；当判断炉况条件异常时，转步骤(5)；

步骤(4)，若锌排出率连续10天均低于87％，则进行排锌操作至冷却水进出水温差为5-6℃，且铁水含锌＜0.01％；

步骤(5)，若锌排出率连续2天均低于100％或锌排出率低于87％时，则进行排锌操作至冷却水进出水温差为5-6℃，且铁水含锌＜0.01％；

步骤(4)和步骤(5)中排锌操作的具体方法为：提高燃料比，降低入炉风量，降低富氧量，降低炉顶压力，降低矿批，控制铁水含硅量，降低炉渣碱度。

进一步，优选的是，步骤(1)的具体方法为：

锌排出率Q＝P

P

P

其中，P

P

Z：重力除尘灰重量，t；

z：重力除尘灰锌含量，％；

B：布袋除尘灰重量，t；

b：布袋除尘灰锌含量，％；

T：铁水重量，t；

t：铁水中锌含量，％；

S：烧结矿入炉量，t；

s：烧结矿中的锌含量，％；

Q：球团矿入炉量，t；

q：球团矿中的锌含量，％；

R：燃料入炉量，t；

r：燃料中的锌含量，％。

进一步，优选的是，步骤(4)的具体方法为：

若锌排出率连续10天均低于87％，但并不均低于70％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比8-12kg/tFe，降低入炉风量80-120m

若锌排出率连续10天均低于70％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比12-15kg/tFe，降低入炉风量120-160m

进一步，优选的是，步骤(5)的具体方法为：

若锌排出率连续2天均低于100％，但并不低于87％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比10-15kg/tFe，降低入炉风量120-160m

若锌排出率低于87％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比15-20kg/tFe，降低入炉风量160-200m

在原燃料资源受限的(来源复杂、品种众多、化学成分及价格差异较大的高炉铁矿石资源)条件下，高有害元素含量的矿石使用量增加，尤其是锌含量高的原料逐步增加，高炉入炉锌负荷随之升高，影响炉况顺行和指标提升。为减小有害元素在炉内循环富集的影响，特研发本发明方法将入炉锌有效排除炉外。通过本发明方法确保了高炉炉况稳定顺行，提高了经济技术指标，当高炉内锌累积到一定程度，通过本发明方法进行排锌作业，减小锌负荷高带来的影响，维持高炉长周期稳定顺行，易于推广应用。

本发明中，重力除尘灰和布袋除尘灰统称为煤气灰。燃料含入炉焦炭和入炉煤粉，r为焦炭和煤粉中的锌含量。

本发明中，正常炉况为下料均匀，煤气流稳定，渣铁成分稳定，透气性指数15500-16000，冷却水进出水温差5-6℃；反之为异常炉况；

排锌过程注意事项：

(1)高炉排锌过程中，操作炉型变化频繁，冷却水进出水温差随着排锌过程中渣皮的脱落波动较大，因此在高炉排锌过程中需加强对炉壳温度的监控，最好能根据温差变化量适当调整水量控制水温差，逐步恢复操作炉型。

(2)加强炉前出铁管理，杜绝跑泥冒泥现象，提高铁口深度2.8m和铁口一次开穿率。提高铁水罐周转效率缩短两炉出铁间隔时间。优选扩大钻头直径，控制出铁时间，确保及时出尽渣铁，减少锌在炉内的停留时间。

(3)高炉排锌过程中，操作炉型发生变化，发生大面积渣皮脱落情况会导致炉温向凉，易出现连续崩料、滑料的情况。若出现炉温向凉情况，按炉温向凉作业处理。

(4)高炉排锌作业时其他碱金属也随之排出，出铁过程烟尘较正常炉况大幅增加，操作过程关注好除尘效率，避免烟尘外排，炉前职工做好职业健康防护。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明提供提供一种高锌负荷条件下的高炉日常生产的排锌方法，采取本发明方法之后，根据入炉原燃料含锌量的变化，及时计算高炉入炉锌量和排出锌量，通过锌排出率的高低和炉况条件选择性进行排锌操作，避免了因锌负荷高导致炉墙粘接煤气流不稳定引起的炉况波动，冷却水进出水温差波动大等问题得到缓解，高炉炉况较之前稳定，燃料消耗降低，易于推广应用。

本发明实施以来，高炉受锌害影响减弱，稳定顺行周期延长，技术经济指标大幅改善。2021年累计入炉锌负荷1.09kg/t，综合入炉品位53.93％。在3月份检修15天的前提下完成累计焦比415kg/t，比2020年降低9kg/t，其中9月份焦比完成400kg/t，创造了近年最好水平，5月份高炉利用系数达到3.68t/m

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

一种高锌负荷条件下高炉日常生产的排锌方法，按照以下技术方案进行：根据原燃料锌含量统计入炉锌量和排出锌量并做对比，当排出锌量低于入炉锌量时，根据炉况实际情况选择调整操作方针，控制适宜的操作参数将残留锌排出炉外，当排出锌量低于入炉锌量较多或锌残留富集影响气流变化，操作炉型不稳定，炉况不顺时，加大操作方针调整幅度。

(1)锌排出率Q＝P

P

P

其中，P

P

Z：重力除尘灰重量，t；

z：重力除尘灰锌含量，％；

B：布袋除尘灰重量，t；

b：布袋除尘灰锌含量，％；

T：铁水重量，t；

t：铁水中锌含量，％；

S：烧结矿入炉量，t；

s：烧结矿中的锌含量，％；

Q：球团矿入炉量，t；

q：球团矿中的锌含量，％；

R：燃料入炉量，t；

r：燃料中的锌含量，％。

(2)以任一时间段为单位(一般按天计算每天排出率和月累计排出率)计算Q值，当Q≥100％时，证明入炉锌量已全部排出炉外；当Q＜100％时，证明炉内有残余锌量容易在炉内循环富集引起炉况不顺。

(3)锌在高炉内的去向有三个：“随渣铁排出，炉顶煤气带走，在炉内的富集”。正常生产条件下锌在高炉内排出以炉顶煤气带走为主，占90％以上。影响锌随煤气排出的因素主要有：炉内气流分布、炉料透气性(风量/压差)、慢风、休风、炉顶压力、炉顶温度、炉顶煤气中CO

锌的化合物进入高炉后在高炉中下部1000℃以上区域被还原，并以汽态形式随高炉煤气流上升，随着温度的降低，锌蒸汽冷凝并被氧化形成氧化锌，一部分渗入炉衬气孔中或墙面上，一部分进入炉料内，另外一部分随煤气从炉顶逸出，进入高炉煤气除尘系统的除尘灰中。

(4)排锌操作主要以降低冶炼强度，调整煤气流分布等手段进行，根据锌排出率高低，通过调整高炉操作方针，控制合适的操作参数，使炉内更多的锌随着煤气除尘灰或渣铁排出，提高锌排出率。

(5)调整操作制度排锌原理：提高燃料比以改善热制度，提高炉内温度，使锌加速挥发随煤气排出；降低入炉风量和富氧量、降低顶压，调整上部操作和下部送风制度合理分布煤气流，适当发展中心气流使锌随中心煤气流排出到煤气灰中；降低炉渣碱度改善料柱透气性，使高炉中下部被还原的锌更容易随渣铁排出炉外，同时让炉墙含锌量高的粘接物易脱落进入炉缸，随渣铁排出。

(6)根据红钢1350m

1)正常炉况条件下：炉况正常时，若锌排出率连续10天低于87％，进行排锌操作，提高燃料比8-12kg/tFe，降低入炉风量80-120m

表1

2)异常炉况条件下：当炉况不稳定，透气性指数(入炉风量/压差)较差，冷却水进出水温差波动幅度超过正常波动范围时，经计算若锌排出率低于100％持续2天，可提高燃料比10-15kg/tFe，降低入炉风量120-160m

表2

实施例1

一种高锌负荷条件下的高炉日常生产的排锌方法，包括如下步骤：

步骤(1)，采集入炉原料的情况、除尘情况及铁水情况，计算锌排出率；

步骤(2)，当锌排出率Q≥100％时，则不进行排锌操作；当Q＜100％时，转步骤(3)；

步骤(3)，判断当前炉况条件是否正常；当判断炉况条件正常时，转步骤(4)；当判断炉况条件异常时，转步骤(5)；

步骤(4)，若锌排出率连续10天均低于87％，则进行排锌操作至冷却水进出水温差为5-6℃，且铁水含锌＜0.01％；

步骤(5)，若锌排出率连续2天均低于100％或锌排出率低于87％时，则进行排锌操作至冷却水进出水温差为5-6℃，且铁水含锌＜0.01％；

步骤(4)和步骤(5)中排锌操作的具体方法为：提高燃料比，降低入炉风量，降低富氧量，降低炉顶压力，降低矿批，控制铁水含硅量，降低炉渣碱度。

实施例2

一种高锌负荷条件下的高炉日常生产的排锌方法，包括如下步骤：

步骤(1)，采集入炉原料的情况、除尘情况及铁水情况，计算锌排出率；

步骤(2)，当锌排出率Q≥100％时，则不进行排锌操作；当Q＜100％时，转步骤(3)；

步骤(3)，判断当前炉况条件是否正常；当判断炉况条件正常时，转步骤(4)；当判断炉况条件异常时，转步骤(5)；

步骤(4)，若锌排出率连续10天均低于87％，则进行排锌操作至冷却水进出水温差为5-6℃，且铁水含锌＜0.01％；

步骤(5)，若锌排出率连续2天均低于100％或锌排出率低于87％时，则进行排锌操作至冷却水进出水温差为5-6℃，且铁水含锌＜0.01％；

步骤(4)和步骤(5)中排锌操作的具体方法为：提高燃料比，降低入炉风量，降低富氧量，降低炉顶压力，降低矿批，控制铁水含硅量，降低炉渣碱度。

步骤(1)的具体方法为：

锌排出率Q＝P

P

P

其中，P

P

Z：重力除尘灰重量，t；

z：重力除尘灰锌含量，％；

B：布袋除尘灰重量，t；

b：布袋除尘灰锌含量，％；

T：铁水重量，t；

t：铁水中锌含量，％；

S：烧结矿入炉量，t；

s：烧结矿中的锌含量，％；

Q：球团矿入炉量，t；

q：球团矿中的锌含量，％；

R：燃料入炉量，t；

r：燃料中的锌含量，％。

步骤(4)的具体方法为：

若锌排出率连续10天均低于87％，但并不均低于70％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比8kg/tFe，降低入炉风量80m

若锌排出率连续10天均低于70％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比12kg/tFe，降低入炉风量120m

步骤(5)的具体方法为：

若锌排出率连续2天均低于100％，但并不低于87％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比10kg/tFe，降低入炉风量120m

若锌排出率低于87％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比15kg/tFe，降低入炉风量160m

实施例3

一种高锌负荷条件下的高炉日常生产的排锌方法，包括如下步骤：

步骤(1)，采集入炉原料的情况、除尘情况及铁水情况，计算锌排出率；

步骤(2)，当锌排出率Q≥100％时，则不进行排锌操作；当Q＜100％时，转步骤(3)；

步骤(3)，判断当前炉况条件是否正常；当判断炉况条件正常时，转步骤(4)；当判断炉况条件异常时，转步骤(5)；

步骤(4)，若锌排出率连续10天均低于87％，则进行排锌操作至冷却水进出水温差为5-6℃，且铁水含锌＜0.01％；

步骤(5)，若锌排出率连续2天均低于100％或锌排出率低于87％时，则进行排锌操作至冷却水进出水温差为5-6℃，且铁水含锌＜0.01％；

步骤(4)和步骤(5)中排锌操作的具体方法为：提高燃料比，降低入炉风量，降低富氧量，降低炉顶压力，降低矿批，控制铁水含硅量，降低炉渣碱度。

步骤(1)的具体方法为：

锌排出率Q＝P

P

P

其中，P

P

Z：重力除尘灰重量，t；

z：重力除尘灰锌含量，％；

B：布袋除尘灰重量，t；

b：布袋除尘灰锌含量，％；

T：铁水重量，t；

t：铁水中锌含量，％；

S：烧结矿入炉量，t；

s：烧结矿中的锌含量，％；

Q：球团矿入炉量，t；

q：球团矿中的锌含量，％；

R：燃料入炉量，t；

r：燃料中的锌含量，％。

步骤(4)的具体方法为：

若锌排出率连续10天均低于87％，但并不均低于70％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比12kg/tFe，降低入炉风量120m

若锌排出率连续10天均低于70％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比15kg/tFe，降低入炉风量160m

步骤(5)的具体方法为：

若锌排出率连续2天均低于100％，但并不低于87％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比15kg/tFe，降低入炉风量160m

若锌排出率低于87％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比20kg/tFe，降低入炉风量200m

实施例4

一种高锌负荷条件下的高炉日常生产的排锌方法，包括如下步骤：

步骤(1)，采集入炉原料的情况、除尘情况及铁水情况，计算锌排出率；

步骤(2)，当锌排出率Q≥100％时，则不进行排锌操作；当Q＜100％时，转步骤(3)；

步骤(3)，判断当前炉况条件是否正常；当判断炉况条件正常时，转步骤(4)；当判断炉况条件异常时，转步骤(5)；

步骤(4)，若锌排出率连续10天均低于87％，则进行排锌操作至冷却水进出水温差为5-6℃，且铁水含锌＜0.01％；

步骤(5)，若锌排出率连续2天均低于100％或锌排出率低于87％时，则进行排锌操作至冷却水进出水温差为5-6℃，且铁水含锌＜0.01％；

步骤(4)和步骤(5)中排锌操作的具体方法为：提高燃料比，降低入炉风量，降低富氧量，降低炉顶压力，降低矿批，控制铁水含硅量，降低炉渣碱度。

步骤(1)的具体方法为：

锌排出率Q＝P

P

P

其中，P

P

Z：重力除尘灰重量，t；

z：重力除尘灰锌含量，％；

B：布袋除尘灰重量，t；

b：布袋除尘灰锌含量，％；

T：铁水重量，t；

t：铁水中锌含量，％；

S：烧结矿入炉量，t；

s：烧结矿中的锌含量，％；

Q：球团矿入炉量，t；

q：球团矿中的锌含量，％；

R：燃料入炉量，t；

r：燃料中的锌含量，％。

步骤(4)的具体方法为：

若锌排出率连续10天均低于87％，但并不均低于70％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比10kg/tFe，降低入炉风量100m

若锌排出率连续10天均低于70％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比13kg/tFe，降低入炉风量140m

步骤(5)的具体方法为：

若锌排出率连续2天均低于100％，但并不低于87％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比13kg/tFe，降低入炉风量140m

若锌排出率低于87％，进行排锌操作的具体方法为：提高燃料比18kg/tFe，降低入炉风量180m

应用实例1

2021年9月份锌排出率统计如表3。

表3

如上：当月矿石、焦炭、煤粉中带入的锌总含量为128.195吨，除尘灰和铁水带走的锌总量为132.77吨，按照(2)公式计算当月锌排出率为132.77/128.195×100％＝103.568％，总排出量大于入炉量，当月锌排出情况较好，炉况稳定顺行周期较长，当月在入炉品位53.95％，锌负荷1.07kg/t，碱负荷6.72kg/t的原燃料条件下完成焦比400kg/t，是近年来焦比指标最好水平。

应用实例2

2021年11月25日锌排出率统计如表4。

表4

如上：11月25日锌排出率仅81.273％，且当日煤气流变化导致炉况不稳定，所以进行排锌操作：

入炉风量由3050m

当天中班铁水成分变化如表5。

表5

经过排锌操作，铁水中锌含量由0.01％以下升高至0.1％以上，当日最高至0.314％，说明炉内残留锌量随渣铁排出量大幅增加，排锌效果明显。

排锌前后煤气除尘灰中锌含量和对比如表6。

表6

煤气除尘灰中以布袋除尘灰锌含量为主，布袋除尘灰中锌含量由11月25日的9.834％升高至11月26日的14.943％，通过锌排出率公式Q＝P排/P入计算后，11月26日当期锌排出率为127.28％，证明11月25日残留炉内的锌已通过排锌操作于11月26日排出，26日夜班后期炉况逐步趋于平稳，各项操作参数逐步恢复，指标得以改善。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。