[发明专利]高炉高锌负荷入炉冶炼的方法

说明书

本发明公开了一种高炉高锌负荷入炉冶炼的方法，该方法首先对入炉高锌烧结矿进行化学成分分析，控制高锌烧结矿中锌的含量为0.020％～0.050％；将高锌烧结矿、球团矿和块矿的按质量百分比为60％～75％:30％～15％:10％准备入炉料；将特定废钢料和上述高锌烧结矿按质量比1:25～80混匀，形成混合料；将块矿、球团矿和混合料输送入料罐集中斗中，混合得到混合矿料；然后将混合矿料通过无料钟布入高炉；采取中心加焦量为焦批的25％～30％的布料模式，采取扩大送风面积、富氧率、顶温和CO利用效率的高炉操作模式。本发明通过高炉操作方式的改变，在保证高炉稳定顺行的前提，极大地提高了高炉冶炼高锌负荷原料的适应性。

技术领域

本发明涉及冶金技术，具体涉及一种高炉高锌负荷入炉冶炼的方法。

背景技术

锌的沸点为907℃，作为一种重金属元素，在高炉炼铁原燃料中常以闪锌矿和红锌矿的形式存在。锌的炉内循环富集是指锌化合物随原料进入高炉后立即被还原，在高炉下部高温区气化后随煤气上升，到达高炉上部低温区后又以液态或结晶成固体的形态随高炉炉料下降，构成了锌在高炉炉内的富集。锌的炉外循环是指锌随高炉煤气带出后形成细微颗粒聚集在瓦斯灰中，当把含锌瓦斯灰作为辅料用于烧结时，又会构成烧结工艺和炼铁工艺之间的循环。高炉内为较强的还原气氛，内部化学反应得到的ZnO会被CO、C和Fe等物质还原。其化学反应式为：

ZnO+C＝Zn(g)+CO(g) (1)

ZnO+CO(g)＝Zn(g)+CO₂(g) (2)

ZnO+Fe(l)＝Zn(g)+FeO(l) (3)

高炉原燃料的有害元素中Zn排在首位。由于Zn在高炉内循环富集，其危害是多方面的，其中最主要是造成炉墙结瘤，破坏高炉的稳定顺行^[1]；同时Zn蒸汽在高炉内稀释煤气有效浓度，占据高炉内空间，并在900℃～1000℃煤气间接还原区域达到最大值，不利于间接还原，从而降低煤气利用率，使高炉能耗增加。

某炼铁厂共有6座高炉生产，其A号高炉于2019年10月中旬停炉，现有5座高炉生产。2018年2～6月份高炉锌负荷保持在0.3kg/t，2018年7月份锌负荷开始上升，2018年9月份起高炉的布料矩阵没有变化，但所有高炉煤气利用率全部下降。随着高炉内锌循环富集的加重，2018年9～12月份煤气利用率进一步降低，燃料比同时升高，2018年12月全厂高炉锌负荷平均值达到0.45kg/t(表1)。

该炼铁厂高炉使用的进口矿和燃料中Zn含量较低(Zn含量≤0.01％)，据统计，入炉锌含量主要来源于自产烧结矿，83.9％锌由烧结矿带入(见表2)，2018年该炼铁厂铁产量为1572.6万吨，年锌负荷0.303kg/t,总锌量4764.98吨，其中二次资源(包括炼铁、炼钢、轧钢产生的高锌含铁料)带入为3746.49吨(见表3)，占总入炉锌量的78.6％。

根据国家环保固废不出厂的要求，在未增加炉外脱锌设备装置的情况下，现有炼铁工艺必须消纳钢铁厂日常冶炼产生的高锌含铁二次资源。

炼铁厂逐步增加了高Zn二次资源的用量，二次资源因含锌和硫较高的原因对高炉和烧结生产造成较大的影响。为保证炼铁工序正常生产，各种二次资源被当做烧结原料大量使用，其中3号烧结机使用的最多，导致E号高炉(主要使用三烧生产的烧结矿)入炉锌负荷最高，而A号和H号高炉由于煤气利用率相对较好、顶温较低，在操作制度上也不利于排锌。