摘  要  昆钢六高炉受成本控制、原料组织以及二次资源的处理多方面因素制约，长期处于高Zn负荷冶炼状态，在Zn负荷低于1.3 kg/t，高炉的顺行状态良好，Zn负荷的危害主要是风口上翘变形和除尘器堵塞，通过定期更换中小套和清理除尘器可以消除不利影响，Zn负荷高于1.5 kg/t后高炉顺行状态恶化，悬料和崩料现象频繁发生，通过分析发现悬料和崩料主要原因是Zn元素在炉内的循环富集使高炉上部透气性变差，采取气流调整、原料改善、筛分控制等改善全炉透气性的手段能有效控制高Zn负荷对高炉顺行的影响

关键词  高Zn负荷  顺行  透气性

1  前言

昆钢安宁公司本部六高炉从2011年第二代炉役开炉至今受公司经营情况和成本压力的影响一直使用比较低劣的原燃料，全炉Zn负荷一直高于1.0 kg/t，2019年开始从降低成本、解决二次资源大量堆存的目的出发烧结料堆大量使用炼钢污泥、高炉除尘灰等二次资源，球团中加入回收精矿粉，二者的Zn含量都非常高，2019年4月开始Zn负荷上升至2.0 kg/t，5月期间峰值超过3.0 kg/t，Zn元素在炉内循环富集大幅增加，同时也排出大量的Zn进入到高炉除尘灰，除尘灰经过处理后加入烧结料堆再进入高炉炉内，形成恶性循环，高炉内富集的Zn元素继续增多。表一是近两年来的烧结矿和球团矿成分分析，表二是同期的有害元素负荷情况，表三为2019年Zn元素的分布与平衡

表1  2018-2020年烧结矿与球团矿成分分析

表2  2018-2020年有害元素负荷

表3  2019年Zn元素的分布与平衡

2  高Zn负荷给六高炉生产带来的影响

2.1高炉透气性变差

Zn负荷升高最直接的影响是料柱透气性变差，风量下降，压差上升，原因在于Zn元素的循环富集作用，Zn氧化物随炉料下降后被还原，在900 ℃以上气化随煤气流上升，随着煤气温度的下降，在炉身上部部分吸附在炉墙；部分被炉料吸收^[1]、恶化上部块状带的透气性，再次氧化后随炉料下降至高温区形成循环；部分被炉顶煤气带入煤气除尘系统。造成料柱透气性变差的是被炉料吸附的那部分，随着Zn负荷上升，被炉料吸附的Zn增多，透气性恶化严重造成气流的分布失常，出现上部悬料或崩滑料现象，2019年5月是近3年来Zn负荷最高的月份，当月共出现6次悬料和2次连续滑料，本月之后悬料和崩料频繁出现。图1是2018年1月至2020年7月的Zn负荷和透气性指数的变化曲线，其变化趋势基本可以反应随Zn负荷升高，透气性指数下降的对应关系，特别是前半段，而后半段主要受品位下降以及休风率过高的影响，对应关系没有前半段明显，但仍然能看出趋势变化，当然影响高炉透气性的因素有很多，所以在分析Zn负荷与透气性的变化趋势之外，图2是同期入炉品位与透气性的变化趋势，在该段时间内焦炭质量相对稳定，因此入炉品位（渣比）是影响透气性的主要原因，但随着入炉品位的上升，透气性不升反降证明了Zn负荷上升对透气性的恶化作用，后段曲线在入炉品位下降后透气性曲线却能保持平直也证明了Zn负荷下降的透气性的改善作用明显。

图1  2018-2020年Zn负荷以及透气性指数变化趋势

图2  2018-2020年入炉品位以与透气性指数变化趋势

2.2经济指标差

为了稳定透气性指数，减少崩滑料现象，高炉操作长期采取比较轻的焦炭负荷，2019年3-7月平均矿焦负荷低于4.4，焦比高、煤比低，经济指标较差。

2.3风口变形

Zn元素在炉内的循环富集作用使得Zn的氧化物在中高温处被完全还原，其中大部分再次气化随煤气上升，但也有部分在风口区域被冷却液化，沉积在中套与砖衬之间，在炉内压力的作用下挤压中套，造成中套前端上翘甚至是变形，这种现象在炉温控制水平较低高温区下移时特别明显。

2.4除尘器堵塞

随煤气上升的Zn蒸汽大部分进入到煤气除尘系统，在重力除尘和旋风除尘器中各冷凝沉积一部分进入除尘灰，余下部分在旋风除尘器进入到比肖夫环缝洗涤塔时由于水洗大幅降温，Zn蒸汽或Zn液迅速降温变成固态，在冷却的除尘灰中起到固结作用，形成泥垢状物体粘接在比肖夫环缝洗涤塔的入口处，使入口通径变小，高炉顶压、风压上升、高炉被迫减风。

图2  比肖夫环缝洗涤塔入口堵塞情况

表3  比肖夫环缝洗涤塔入口堵塞物成分分析

3  Zn负荷升高的应对处理

3.1改善高炉透气性

3.1.1采取适当发展边缘的布料制度

Zn蒸汽在炉墙遇到冷却后会迅速固化，在入炉粉末多或者崩料后赶料时可能出现Zn蒸汽夹杂粉末固结在炉墙形成结瘤的情况，通过修改焦炭矩阵增加8档的布料圈数、上抬8档的布料角度增加矿焦角差、调整料流阀的开度控制矿焦在边缘的分布情况来适当发展边缘气流、增加边缘的热流强度可以减弱Zn蒸汽的凝结、增加入炉粉末的吹出量和排Zn，降低上部压差改善高炉的透气性，其坏处是降低煤气利用率增加燃料消耗。

3.1.2适当降低料线

降低料线可以降低上部料柱的厚度、提高顶温、减少Zn蒸汽在上部料柱的沉积，增加排Zn， 能有效改善上部透气性，缺点同样是降低煤气利用率。

3.1.3 减少水熄焦的比例

水熄焦入炉后带入的水分对炉顶有冷却作用，会显著降低顶温，这有利于Zn蒸汽的凝结和沉积，水熄焦裹挟的大量焦末也会降低料柱的透气性，增加结瘤的几率，水熄焦的冷热态强度均低于干熄焦，对全炉料柱的透气性有很大的影响，因此在条件允许的前提下尽可能的减少水熄焦的入炉，高炉在焦化厂干熄率不变的情况下可以采取尽量分仓装焦，增加水熄焦的放置时间多蒸发水分、提高焦筛筛分效率的方式减少入炉焦炭带入的水分和粉末

3.1.4 加快出渣出铁的频次，

出铁次数由之前的每天10次增加到12次，增加出渣铁频次可以有效减少炉内憋渣铁、炉缸浮力增加挤压料柱、Si还原增加炉温上升煤气体积增加等恶化高炉透气性的现象

3.1.5适当下调炉渣碱度

在保证生铁质量的前提下下调炉渣碱度，增加炉渣的流动性是改善下部透气性的合理方式。

3.1.6稳定的低[Si]冶炼

[Si]控制在在0.2～0.3 %这个区间比较理想，其燃料消耗低又不至于降低生铁质量，在目前六高炉Ti负荷也比较高的情况下能够有效抑制Ti还原，铁水和炉渣的流动性都非常理想，同时稳定的炉温能够减少炉温波动引起的透气性变化。

3.1.7减少入炉粉末量

增加筛片的清理和更换频次，关小给料机的节流闸开度，提高筛分效率；对炉顶除尘设备加强维护，提高抽尘能力，通过这两方面的工作减少入炉的粉末量，适当改善料柱透气性 3.2定期更换风口

风口中套上翘会改变气流的一次分布，对炉缸的活跃程度也有很大的影响，而被挤压变形的中套会泄漏煤气、结构变形后增加损坏的几率形成安全隐患，所以需要对风口进行随时监控和测量，掌握风口中套上翘和变形的程度，六高炉的做法是利用检修的机会对上翘或变形严重风口进行更换，尽可能减少其带来的不利影响，稳定高炉炉况。

3.3定期对除尘器进行清理

比肖夫环缝洗涤塔由于其湿法除尘的原理，在Zn负荷过高，高炉排Zn作用有效的情况下不可避免的会形成结垢和堵塞现象，在生产状态下无法进行对其进行清除，而该现象对高炉受风、顶压的影响又非常大，所以只能利用检修的机会对除尘器进行彻底的清理，减轻堵塞现象对炉况的影响。

3.4控制二次资源的使用量

认识到高Zn负荷对高炉的影响后，在配矿方面有意的减少二次资源的使用量，从2020年6月开始，在维持烧结料堆造堆量7-8万t不变的基础上，炼钢污泥的加入量由715^#-727^#料堆的1 000～1 600 t减少到728^#～732^#料堆的0t，高炉Zn负荷下降到1.5 kg/t以下，稳定一段时间之后从733^#料堆开始恢复，但将每个料堆的加入量控制在500 t以内，使高炉的Zn负荷低于1.2 kg/t以下

4  实施效果

经过一段时间的实践和调整，取得以下效果。

（1）透气性有明显改善，透气性指数由19 000上升到19 500，详见图1、图2，悬料和崩滑料现象明显减少，顺行程度改善明显，图3是2018年～2020年7月每月悬料、崩料次数的变化，在Zn负荷没有大幅上升之前，六高炉没有悬料、崩料现象，Zn负荷大幅上升后开始频繁出现，采取各类措施后次数减少，至于2020年5～6月的悬料和崩料现象主要原因为5～6月5次休风4次慢风导致的炉况失常，Zn负荷不是主要因素。

图  2018-2020年六高炉悬料、崩料次数变化

（2）定期对上翘的风口进行更换后，基本未发现变形的风口，风口变形是上翘后的继续恶化现象，及时对上翘风口进行更换能有效避免这种恶化现象，保证风口的正常安全工作

（3）高炉的平均风量上升，平均顶压下降，焦炭负荷由4.4逐步提升到4.6，对生产有很大的促进作用，焦比有一定下降，但由于煤气利用率下降，高炉燃料比没有下降。

5  结论

生产实践表明：

（1）高炉Zn负荷的升高主要是烧结矿、球团矿中Zn含量高所致，而烧结矿、球团矿中的Zn主要来源于原料配矿中的二次资源。

（2）进入高炉的Zn很少进入铁水中，一部分在高炉内循环富集，一部分随高炉煤气进入除尘灰中，除尘灰经过处理后又加入到烧结原料中形成Zn的外循环，内循环和外循环反复循环，高炉内的Zn负荷不会降低。

（3）高炉操作可以采取手段减轻Zn负荷升高带来的不利影响，但这些手段会降低高炉的经济指标。

（4）Zn负荷升高对风口设备、湿法除尘的影响无法用操作手段进行减轻，必须休风进行处理。

参考文献

[1] 周传典.《高炉炼铁生产技术手册》[M].北京：冶金工业出版社，2002.3，115