摘要：宁钢高炉含Zn物料的使用，曾经走过一段弯路，由于缺乏实际使用经验，入炉Zn负荷未能得到有效控制，对高炉炉况产生影响。通过对含Zn物料使用过程几起典型案例的经验教训总结，制定严格的控制标准，完善和改进含Zn物料使用原则，建立完善的使用测算系统，含Zn物料的使用有序可控，高炉炉况明显改善，各项技术经济指标有了较大的提升。

关键词：含Zn物料 配加标准 使用原则 测算系统

Practice on Blast Furnace Operation Using Zinc-containing Materials at Ningbo Steel

LIU Weiqin, DING Degang, LIAO Hongliang

Ironmaking Plant of Ningbo Iron & Steel Co., Ltd., Ningbo, Zhejiang

Abstract: Due to insufficiency in using experience, Ningbo Steel blast furnace operators took lessons from consuming zinc-containing materials. They used to ignoring the control on zinc input which led to worsening working condition of blast furnace. By studying a few of typical cases related to use of zinc-containing materials, the plant stipulates stringent control standard, perfect and improve the principles in using zinc-containing materials and build up complete measurement system to make zinc-containing material usage under control which leads to obviously improved blast furnace working condition and in turn upgraded technical and economical indices substantially to extent.

Key Words: Zinc-containing materials, Standard, Use, Measurement

1 前言

Zn元素在高炉中循环富集对高炉生产危害极大，可以造成高炉悬料、结瘤、炉况不顺、消耗升高[1]，需要在生产中有效地对其内部循环的情况、变化趋势进行监控，并根据总体的控制目标调节外部带入量。

宁钢高炉含Zn物料的使用，分为三个阶段：第一阶段在2012年之前，这一阶段主要是出于降本增效的考虑，消化炼钢产生的OG泥，Zn负荷控制时常处于高位，使用过程中，高炉炉况不顺，炉墙结厚，崩塌料频繁。第二阶段是2012年-2013年，对高炉Zn负荷开始重视，通过制定Zn负荷控制标准，在Zn负荷不超标的情况下含锌物料使用最大化。第三阶段2013年以后，有害元素控制提到与高炉精料同等重要地位，Zn负荷控制十分严格，制定相关控制标准，在生产中加以落实，高炉炉况明显改善，各项技术经济指标有了较大的提升。

2 含Zn物料的来源及成分

2.1  含Zn物料的来源

宁钢高炉使用的含Zn物料，主要来源分为原料带入和系统内部循环。原料带入主要为非主流矿、球团、块矿等，系统内部循环主要包括高炉煤气除尘系统产生的瓦斯灰、瓦斯泥和干法灰、各类OG泥及其加工产品、全公司的除尘灰等。来自炼钢氧气转炉煤气回收所得转炉污泥（俗称OG泥），主要成分TFe、FeO、CaO、SiO₂、P₂O₅、S、Zn等；高炉煤气除尘系统产生的瓦斯灰和瓦斯泥，主要成分为TFe、C、Zn等，一般作为回收料参与混匀造堆。

表1 各种物料Zn所占比重

2.2  含Zn物料成分

表2 主要配加循环物料成分

表3 球团、块矿成分

3  含Zn物料使用实践

3.1  配加OG泥，降低生产成本

宁钢高炉2009年开始配加炼钢除尘产生的OG泥，配加的目的是为增加废物料利用,降低铁前成本[7]。初期对OG泥参与混匀造堆比较保守，配加十分谨慎，配加量仅占混匀矿造堆量的0.7%；后随着对OG泥参与混匀造堆要求提升，配加量有所失控，个别月份配加突破4%。与之对应的高炉Zn负荷也大幅度上升，最高达到0.745kg/t。这一阶段没有认识到Zn富集对高炉炉况的危害，高Zn瓦斯泥、OG泥配加量比较大，仅2011年OG泥配加量达到10万吨以上。与之对应，2011年有半年多时间高炉Zn负荷接近0.6kg/t，Zn在炉内长周期循环富集对两座高炉炉况产生严重影响，两座高炉多次出现炉墙结厚的现象[2]。经过多次炉况失常分析、总结经验教训，开始认识到Zn负荷高对高炉炉况的危害。2012年12月17日，首次制定了炼铁厂有害元素配加基本准则，在生产中加以实施。

表4 2009年OG泥配加量与高炉Zn负荷对应指标

3.2  制定含Zn物料使用控制标准[5]

表5 宁钢高炉有害元素控制标准

3.3  含Zn物料配加原则与使用实践

3.3.1  含Zn物料配加原则

含Zn物料配加原则是含Zn物料控制与管理的基础。配加原则的制定应根据含Zn物料成分稳定性及控制的难易程度来定。初次制定时，由于对含Zn物料的性能认识不足，生产上Zn含量高、成分波动大且难以控制物料。如瓦斯泥优先使用，Zn负荷预测与实际差异较大，很难达到控制目标。

初期制定的配加原则：瓦斯灰---低Zn瓦斯泥---OG泥

3.3.2  含Zn物料使用实践

3.3.2.1 通过高炉煤气洗涤水含Zn测定，控制瓦斯泥加入量

高炉瓦斯泥是高炉煤气系统产生的副产品，经过湿式除尘得到的产物经沉淀处理后所得的污泥，由于含有30%左右Fe份，通常作为回收料在系统内部循环使用,常规做法在烧结作为回收料参与混匀造堆。相关企业曾进行瓦斯泥收铁降锌的研究[6]。

高炉瓦斯泥成分检测次数少，每周固定时间送检，检测周期较长，实际使用时成分滞后。高炉生产经常出现Zn负荷超标情况。

为解决瓦斯泥使用过程中检测滞后、成分不准的问题，生产中一度采用一种经验操作法，通过高炉煤气洗涤水含Zn测定，预测瓦斯泥Zn量，再通过计算控制瓦斯泥加入量。

这一操作法的原理通过对煤气浊循环系统的各项参数进行系统的统计分析，找出煤气回水含Zn与瓦斯泥含量的相关性，对相关数据进行回归，得出回归方程，把相关数据代入，得到表6，在生产中使用一段时间后，对原数据进行系统修正，得到表6修正后的数据用于指导生产操作。

表6  煤气洗涤水含Zn与瓦斯泥Zn对应关系

  这一操作方法在高炉炉况正常的条件下对瓦斯泥含锌量测算、高Zn瓦斯泥分离现场操作有一定的指导意义。宁钢规定：瓦斯泥Zn含量超过5%必须外卖。

在高炉炉况不稳，渣皮频繁脱落，这一操作法使用局限性就突显出来，煤气洗涤水含Zn与瓦斯泥对应关系差距较大，结果具有滞后性。生产实践表明：瓦斯泥Zn含量与入炉原燃料Zn含量有关，波动范围直接受高炉炉况影响，高炉炉况不稳，渣皮频繁脱落，对应瓦斯泥Zn成分呈锯齿形上下波动，预测瓦斯泥成分十分困难。生产实践过程中出现过类似情况，详见图1。

3.3.2.2  建立烧结矿锌含量与混匀矿中OG泥和瓦斯灰的配比回归模型

高炉入炉料中烧结矿带入的锌占全部锌收入的比例最大，达到94%左右，是入炉Zn含量的主要来源。在不使用瓦斯泥的条件下，烧结矿中锌的来源主要是瓦斯灰，其次是OG泥，两项合计贡献率达62%。铁矿粉贡献率达20.4%，熔剂贡献率达10.1%。由于铁矿粉及熔剂的使用比例比较稳定，个别品种的微量调整对烧结矿的锌含量影响很小，因此，烧结矿锌含量的波动主要集中在瓦斯灰和OG泥的波动上。

在统计相关数据的基础上，建立烧结矿锌含量与混匀矿中OG泥和瓦斯灰的配比回归模型，回归方程为：Zn(%) = 0.00069 + 0.00890 OG泥配比 + 0.0172 瓦斯灰配比

表7 回归模型参数分析

    回归模型的P=0.000<0.05，说明回归效果显著。

在原料结构变化不大的前提下，理论计算可以在保证高炉铁水Zn含量≯400g/t的前提下，合理控制OG泥配加量。这一回归模型比通过高炉煤气回水含Zn测定，控制瓦斯泥加入量在入炉Zn负荷掌控上，准确度上有所提升。这一操作方法为3.3.2.3、3.3.3措施的实施提供依据。

表8 2012年6-11月 OG泥使用情况

备注：这一时期入炉Zn负荷标准≤500g/t，烧结比例63%，对应烧结矿Zn含量≤0.045%。

这一回归模型受瓦斯泥配加量、非主流矿的有害元素变化的影响较大，表9是某次高炉Zn负荷严重超标后非主流矿对混匀矿Zn影响结果。

表9 非主流矿对混匀矿Zn影响

3.3.2.3 完善和改进含Zn物料配加原则

完善和改进含Zn物料配加原则是做好入炉Zn负荷掌控的基础。Zn元素管控根据物料有害元素含量及成分控制难易程度来确定。Zn含量高、成分波动大且难以控制的物料优先考虑外卖处理，原则上严格控制加入量。

① 配加原则：非主流矿→瓦斯灰、粗颗粒OG泥及其加工精粉→高锌OG泥→瓦斯泥，以高炉锌负荷≯400g/t为管控目标。

② 瓦斯灰配加

原则上高炉瓦斯灰必须产耗平衡，堆场不允许库存增加。高炉瓦斯灰产出量正常时，混匀造堆时瓦斯灰按常规正常配加。高炉瓦斯灰产出量超出正常，或当Zn负荷高到瓦斯灰不能全部耗用时，提请制造管理部调整外矿采购。

    ③ 粗颗粒OG泥及其加工精粉配加

高含水的粗颗粒OG泥采用料场铺底的形式配加，铺底时要均匀。

OG泥加工精粉采用小皮带在造堆过程中配加。

④ 高锌OG泥配加

在入炉Zn负荷允许的范围内，高锌OG泥正常配加。

⑤ 瓦斯泥配加

原则上瓦斯泥不配加，但当其它高锌杂副料全部循环利用、高炉锌负荷仍有空间时可按需使用。

瓦斯泥含Zn受高炉炉况影响较大，尤其是高炉计划检修休风后、渣皮脱落后，这部分瓦斯泥参加混匀造堆时入炉Zn负荷极易超出控制范围，要特别注意[3]。

3.3.3  建立完善的使用测算系统[4]

    在总结多年来各种不同使用方案经验教训的基础上，宁钢高炉建立完善的使用测算系统，取得比较好的效果，含Zn物料使用可控，高炉Zn负荷控制在一个适宜的范围内，为高炉炉况稳定创造了条件。

① 公司配矿小组在制订配矿方案时对含Zn物料、杂料配比进行初步核算；

② 原烧技术组在制定混匀矿造堆计划时对烧结矿成分进行测算，测算时含锌物料烧结矿含锌≤0.029%（即入炉锌负荷≤0.4kg/tFe）；

③ 高炉技术组结合高炉实际用料情况再次进行核算，确保测算值控制在要求范围内。

根据测算结果原烧技术组或高炉主任工程师与公司配矿小组沟通，向公司配矿小组提出使用配加建议。

4  实践效果

4.1  各项技术经济指标显著提升

随着3.3.2.3、3.3.3措施实施，2013年以来高炉顺行指标明显改善（见表10），崩、塌料次数明显减少，高炉燃料比、煤比保持在一个较好水平，同2011年相比各项技术经济指标显著提升。

表10 宁钢炉近年来主要技术经济指标

4.2  入炉Zn负荷得到有效控制

    理顺各种含Zn物料之间的关系，使入炉Zn负荷控制取得明显成效，2014-2016年Zn元素稳定控制在一个适宜水平。因入炉Zn负荷的下降，使得Zn的循环富集导致高炉炉墙结厚、炉况不顺的现象，2014-2016年一次也没有发生。

表11 宁钢高炉近年来Zn负荷指标

5  结语

5.1  在含Zn物料的使用上，宁钢高炉曾经走过一段弯路，通过高炉煤气回水含Zn测定，控制瓦斯泥加入量，建立烧结矿锌含量与混匀矿中OG泥和瓦斯灰的配比回归模型，在特定的使用条件下，具有一定的使用效果，但不能从根本上解决使用配加的问题。

5.2  作为含Zn物料，瓦斯泥含Zn高，含Fe低，成分波动大，高炉使用Zn负荷控制难度较大；OG泥恰恰相反，含Zn低，含Fe高，高炉使用Zn负荷控制难度较少，同一标准下可以大幅度提高使用量。理顺各种含Zn物料之间的关系，完善和改进含Zn物料使用原则，有助于合理、经济使用含Zn物料，为高炉炉况稳定创造条件。

5.3  完善的使用测算系统的建立，是宁钢高炉含Zn物料使用成功的保障。既确保有害元素控制在适宜范围，维护高炉炉况顺行稳定，又有效地降低副产品库存，合理配加，使炼钢产出OG泥得到有效利用，经济效益明显。

6  参考文献

[1]魏志江.有害元素对宣钢高炉的影响[J].炼铁, 2006.04:50-52.

[2][3][4]刘维勤.宁钢高炉有害元素的控制与管理[J]. 2017年全国高炉炼铁学术年会:119-126.

[5]孔祥胜,刘维勤,王平.宁钢高炉精料思想与技术的进步[J].炼铁,2014.04:11-15.

[6]宣守容,于留春.梅钢高炉瓦斯泥收铁降锌的研究[J]. 梅钢科技,2007.02:27-31.

[7]卢光辉.邯钢4~#高炉高Zn负荷原料冶炼实践[J]. 金属世界，2015.05： 36-38.