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锌对高炉冶炼的危害与影响

?(2018-07-15 14:35:44)

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锌

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碱金属

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高炉炼铁

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危害

分类：?炼铁理论



在高炉生产中，锌为有害无素，可对高炉冶炼行程构成很多不良影响与危害，所以我们总希望入炉料中锌的含量越少越好。高炉冶炼过程中锌的来源:一是国内铁矿石均不同程度地含有锌矿物，南方地区铁矿石多为铅锌共生矿。二是两个循环既炉内循环富集和炉外循环富集,三是烧结配料中加入的含锌杂料如炼钢污泥等,四是部分高炉在入炉料中配加的含锌金属料如渡锌废钢等.

一 锌在高炉内的循环富集

锌为低熔点有色重金属，其熔点420，沸点907，液态锌流动性好，易挥发，离子半径较小，能浸入和充满微细空间，有较大的表面张力系数，降温时易凝聚在一起，在局部空间内呈现较高浓度，其硫化物具有热不稳定性。铁矿石中的锌，在烧结过程中约有10％左右被脱除，其余多以ZnO状态存在，少量为亚铁酸盐化合物，随烧结矿进入高炉。因其熔点较高(ZnS熔点为1650，ZnO溶点为2000)，在高炉内很难直接被熔化。

高炉冶炼条件下，Zn0在950以上的高某某，被C或H2直接还原，直接消耗炭素,也有部分被CO间接还原。而ZnS则在400～500时就开始分解并以已还原出来的铁作催化剂被还原，原料中所有Zn的还原过程，直到炉腹的高某某才能完成，锌的反应方式很多教科书中都有,这里不再列出。

高炉下部还原出来的锌,，呈汽态，具有很强的挥发性。在随煤气上升的过程中，一部分渗入炉衬的气孔中，一部分被后加的炉料吸收，一部分随煤气从炉顶溢出炉外。随着温度的降低、锌又从汽态凝聚为液态或结晶为固态，并重新被氧化成氧化锌(ZnO)。高炉上部含锌炉料在下降过程中吸收汽态锌后，更多的锌在高炉下部重被还原，再次进入煤气中，使其在煤气中的浓度升高。这种循环往复，构成了锌在高炉内的循环富集，它可使锌在高炉内达到很高浓度，甚至处于饱和状态。

二 锌的炉外循环富集

随煤气溢出炉外的锌蒸汽、随温度降低冷析成微细的颗粒，沉降在除尘器内，混入炉尘既重灰中。或经干除尘过滤,沉降在除尘灰既轻灰中,实践表明,轻灰中的锌含量要远高于重灰中的锌含量,这是由锌蒸汽冷析后成极细的颗料特性决定的.除尘灰再用于烧结配料，则在高炉与烧结厂之间形成循环，称为锌的炉外循环。锌的炉外循环，提高了烧结矿锌含量，加剧了炉内循环富集。

三 锌对高炉生产的影响及危害

锌的炉内炉外两个循环富集,构成了对高炉生产极大的危胁,锌对高炉冶炼行程的影响及危害主要表现在对高炉顺行的影响,对高炉本体炉衬炉皮的破坏及对煤气处理系统的破坏.

1 对高炉冶炼的影响

高炉内被还原出来的锌在随煤气上升过程中，在低温区冷凝成细小颗粒或再被氧化成ZnO，沉积于炉料孔隙中，使炉料透气性变差，破坏煤气分布,使煤气分布紊乱,炉料下降因难，造成高炉塌料,滑料,甚至悬料。其次,高某某还原出来的锌,虽然有一大部分会随煤气上升,但还是有一部分会进入渣铁液,或渗入炉衬炉墙的耐火材料中,并逐步形成炉瘤,破坏高炉顺行.另外,还原出来的锌还往往以渣皮的形式附着在冷却壁上,这种以锌为粘结物形成的渣皮极不稳定,容易引起频繁的脱落,使炉温波动.

2 锌对炉衬的破坏作用

锌在耐火砖炉衬中沉积引起体积膨胀，产生内应力，造成材料破坏。由于耐火材料具有较高气孔率，炉内较高的压力的煤气，易于渗入耐火砖炉衬的气孔内，尤其是锌蒸汽，在高温下有较大的穿渗能力，更容易浸入耐火材料的内部，甚至达到金属炉壳附近，最易发生锌在炉衬内部的沉积。

一般而言，在炉衬高度方向上：炉腰及以下部位沉积的多为金 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 多层同心圆的砌筑方法，提高层砖在不同温度下的自由膨胀性能，避免渗锌后内外膨胀量相差较大，造成应力集中使砖衬出现环状破坏。

4 采用强度和韧性较好的钢板制做炉壳，适当增加炉壳钢板的厚度：在开孔较多的部位采用补强等办法，提高炉壳强度。捉高炉缸部位炉皮折点位置，以适应炉底砖衬竖向膨胀的要求；保证炉壳焊缝质量，保持较好的焊缝强度和气密性，防范煤气外漏，减弱煤气和锌向砖衬中的迁移和沉积。?

5 操作及护炉，保持炉况稳定、顺行，减少炉温波动，消除或减少结瘤层形成的周期条件。

6 ?提高铁矿石的软熔温度有助于提高低温下锌的还原程度，减少锌循环区的锌量，增加锌从炉顶的排出量，从而有利于炉况顺行和焦比降低。

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