王綱，馮帥，尹志華

(河鋼集團(tuán)邯鋼公司，邯寶煉鐵廠，河北邯鄲056000)

摘  要  通過(guò)研究邯鋼燒結(jié)機(jī)和高爐堿金屬的走向及平衡，得出燒結(jié)礦中的堿金屬絕大多數(shù)來(lái)源于混勻料，機(jī)頭除塵灰堿金屬含量較高，必須進(jìn)行脫堿處理才能返回利用。高爐的堿金屬負(fù)荷為4.69kg/t,排堿率僅為44.78%,必須控制焦炭和燒結(jié)礦的堿金屬含量，適當(dāng)改變爐料結(jié)構(gòu)，并提高煤比，有利于降低高爐堿負(fù)荷。

關(guān)鍵詞  堿金屬；排堿率；燒結(jié)礦；焦炭

邯鋼高爐入爐原料的堿金屬含量較高，高爐中K、Na會(huì)加劇CO2對(duì)焦炭的氣化反應(yīng)，一方面造成焦炭破損，縮小間接還原區(qū)，擴(kuò)大直接還原區(qū)，導(dǎo)致焦比升高[1];另一方面造成軟熔溫度降低，料柱透氣性，特別是軟熔帶焦窗的透氣性變差。K、Na會(huì)加劇球團(tuán)礦災(zāi)難性的膨脹和多數(shù)燒結(jié)礦中溫還原粉化，使氣流分布失常，引起硅鋁質(zhì)耐火材料異常膨脹和嚴(yán)重侵蝕，降低高爐壽命[2-3]。因此，研究邯鋼高爐堿金屬的走向及分布規(guī)律，對(duì)高爐正常冶煉有著重要意義。

1  邯鋼燒結(jié)機(jī)的堿金屬平衡

燒結(jié)機(jī)使用的原料為混勻料、焦粉、白云石、生石灰。產(chǎn)品是燒結(jié)礦和除塵灰。各種物質(zhì)的堿金屬含量見(jiàn)表1所示。

由表1可知，收入項(xiàng)中，混勻料消耗1193.25kg/t,占燒結(jié)配料比例88.6%。K2O和Na2O帶入量分別為0.84kg/t和1.31kg/t,堿金屬（K2O+Na2O)合計(jì)2.15kg/t,占總收入量的80.4%,燒結(jié)礦

中的堿金屬絕大多數(shù)來(lái)源于混勻料。焦粉帶入堿金屬量占收入項(xiàng)比例5.3%。溶劑中白云石和生石灰?guī)雺A金屬量比例分別為7.7%、6.6%。熔劑和燃料雖然配比較低，但其堿金屬含量較高，使得燒結(jié)礦中堿金屬含量升高。

燒結(jié)工序產(chǎn)物中，大燒結(jié)礦粒度在20~22mm之間，堿金屬量比例為47.1%。小燒結(jié)礦粒度在8~10mm之間，堿金屬量比例為13.6%。機(jī)頭除塵灰和機(jī)尾除塵灰堿金屬比例分為37.3%、2.0%。燒結(jié)過(guò)程對(duì)堿金屬有一定的脫除作用，約40%的堿金屬進(jìn)入除塵灰。燒結(jié)過(guò)程中，機(jī)頭的溫度高，還原性氣氛較強(qiáng)，這是機(jī)頭除塵灰的堿金屬含量是機(jī)尾除塵灰的數(shù)十倍的原因。由于除塵灰的產(chǎn)生量較小，造成除塵灰的堿金屬含量急劇升高，如果這部分除塵灰返回配料，則這部分堿金屬又重新回到燒結(jié)工序中，形成堿金屬在燒結(jié)工序的循環(huán)，所以對(duì)機(jī)頭除塵灰進(jìn)行脫除堿金屬處理，再返回使用，有利于降低堿金屬負(fù)荷中的堿金屬絕大多數(shù)來(lái)源于混勻料。焦粉帶入堿金屬量占收入項(xiàng)比例5.3%。溶劑中白云石和生石灰?guī)雺A金屬量比例分別為7.7%、6.6%。熔劑和燃料雖然配比較低，但其堿金屬含量較高，使得燒結(jié)礦中堿金屬含量升高。

燒結(jié)工序產(chǎn)物中，大燒結(jié)礦粒度在20~22mm之間，堿金屬量比例為47.1%。小燒結(jié)礦粒度在8~10mm之間，堿金屬量比例為13.6%。機(jī)頭除塵灰和機(jī)尾除塵灰堿金屬比例分為37.3%、2.0%。燒結(jié)過(guò)程對(duì)堿金屬有一定的脫除作用，約40%的堿金屬進(jìn)入除塵灰。燒結(jié)過(guò)程中，機(jī)頭的溫度高，還原性氣氛較強(qiáng)，這是機(jī)頭除塵灰的堿金屬含量是機(jī)尾除塵灰的數(shù)十倍的原因。由于除塵灰的產(chǎn)生量較小，造成除塵灰的堿金屬含量急劇升高，如果這部分除塵灰返回配料，則這部分堿金屬又重新回到燒結(jié)工序中，形成堿金屬在燒結(jié)工序的循環(huán)，所以對(duì)機(jī)頭除塵灰進(jìn)行脫除堿金屬處理，再返回使用，有利于降低堿金屬負(fù)荷。

2  邯鋼高爐堿金屬負(fù)荷

2.1  原料的堿金屬含量

邯鋼高爐入爐的含鐵原料有大燒結(jié)礦、小燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、澳礦，燃料為焦炭和煤粉。技術(shù)中心鐵前化驗(yàn)室采用原子吸收光譜法化驗(yàn)入爐原料（含鐵原料、燃料）的堿金屬含量，結(jié)果如表2所示。

從表2中可以看出，邯鋼高爐所用含鐵原料中，大燒結(jié)礦K2O含量為0.042%,Na2O的含量為0.

099%,堿金屬（K2O+Na2O)含量為0.141%;小燒K2O含量為0.053%,Na2O的含量為0.076%,堿金屬（K2O+Na2O)含量為0.129%。燒結(jié)礦（包括大燒和小燒）占高爐入爐原料50%~70%,可見(jiàn)，燒結(jié)礦也是高爐堿金屬的主要來(lái)源之一。含鐵原料中球團(tuán)礦的堿金屬含量也比較高，K2O含量為0.144%,Na2O的含量為0.148%,堿金屬含量（K2O+Na2O)為0.2929%,高于燒結(jié)礦、澳礦。

邯鋼高爐所用燃料的堿金屬含量較高，入爐原料中焦炭的K2O含量為0.209%,Na2O的含量為0380%,相對(duì)其它入爐原料，含量均為最高。焦炭中堿金屬（K2O+Na2O)含量達(dá)到了0.589%,可見(jiàn)焦炭是高爐堿金屬的主要來(lái)源。煤粉的K2O含量為

0.041%,Na2O的含量為0.083%,合計(jì)為0.124%,堿金屬含量較低，因此提高煤比，降低焦比，有利于降低堿負(fù)荷，從而降低堿金屬危害。

2.2  產(chǎn)品的堿金屬含量

經(jīng)過(guò)高爐冶煉，高爐產(chǎn)物為生鐵、爐渣、瓦斯灰、瓦斯泥、爐前灰。邯鋼技術(shù)中心鐵前化驗(yàn)室采用原子吸收光譜法化驗(yàn)高爐產(chǎn)物的堿金屬含量，結(jié)果如表3所示。堿金屬在鐵水中的溶解度較低，生鐵的堿金屬含量極低，可忽略不計(jì)。

從表3可以看出，高爐產(chǎn)物中堿金屬的含量從大到小排列依次為：高爐渣、爐前灰、瓦斯灰、瓦斯泥。高爐產(chǎn)物中爐渣的堿金屬含量最高，達(dá)到了0.647%,其中K2O含量為0.337%,Na2O的含量為0.310%,堿金屬的排出方式主要通過(guò)爐渣。爐前灰的堿金屬含量為0.584%,僅次于爐渣，其中K2O的含量在所有產(chǎn)物中最高，達(dá)到0.422%。

瓦斯灰和瓦斯泥的堿金屬含量均為0.194%,含量比較低。瓦斯灰K2O含量為0.105%,瓦斯泥K2O含量為0.121%,瓦斯灰K2O含量略低。瓦斯灰Na2O含量為0.089%,瓦斯泥Na2O含量為0.073%,瓦斯泥Na2O含量略低。

2.3  高爐堿金屬平衡

根據(jù)數(shù)據(jù)分析，計(jì)算高爐入爐原料和產(chǎn)物的堿負(fù)荷（K2O、Na2O)及所占比例，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，邯鋼高爐的堿金屬負(fù)荷為4.69kg/t,其中K2O負(fù)荷為1.638kg/t,Na2O負(fù)荷在3055kg/t,高爐的堿負(fù)荷較高。爐渣的排堿率僅為42.64%,高爐排堿率為44.78%,高爐正處于堿金屬積蓄期，已經(jīng)危害到了高爐正常冶煉。邯鋼入爐原料以燒結(jié)礦為主，比例為56.62%,大燒和小燒按3:1的比例配比分級(jí)入爐，可以提高煤氣利用率。大燒和小燒的堿金屬含量相差不大，大燒堿負(fù)荷為1.3kg/t,小燒為0.37kg/t,燒結(jié)礦合計(jì)的入爐堿負(fù)荷為1.67kg/t,占比35.61%,燒結(jié)礦是入爐原料中堿金屬量的第二大來(lái)源。邯鋼入爐原料以球團(tuán)礦和澳礦為輔，占比例分別為6.56%、13.92%。球團(tuán)礦的Na2O和K2O含量高于燒結(jié)礦和澳礦，在高爐順行的前提下，可適當(dāng)降低其比例。澳礦堿金屬含量最低，入爐堿負(fù)荷僅為0.2kg/t,且價(jià)格低廉，條件允許可增加使用。

邯鋼高爐焦比為386.7kg/t,占入爐料結(jié)構(gòu)的18.15%,焦炭的Na2O和K2O含量均為最高，導(dǎo)致焦炭的入爐堿金屬負(fù)荷高達(dá)2.28kg/t,占比48.61%,可見(jiàn)焦炭是入爐原料中堿金屬量的第一大來(lái)源。因此，必須控制焦炭堿金屬含量，盡量選擇優(yōu)質(zhì)焦炭降低入爐堿金屬含量。邯鋼高爐煤比為101.3kg/t,煤粉的入爐堿金屬負(fù)荷為0.13kg/t,僅占總堿負(fù)荷2.77%,煤粉帶入高爐的堿金屬負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于焦炭。因此，在爐況穩(wěn)定順行的前提下，適當(dāng)改變?nèi)剂希ń固亢兔悍郏┙Y(jié)構(gòu)，穩(wěn)定燃料比，提高煤比至150kg/t,降低焦比至340kg/t,入爐燃料的堿金屬負(fù)荷會(huì)由原來(lái)的2.41kg/t下降到2.19kg/t,從而有利于降低高爐堿負(fù)荷。

高爐渣比為309.3kg/t,占支出項(xiàng)的92.11%,爐渣的Na2O、K2O含量均較高，排堿2.00kg/t,占比95.24%,因此高爐主要通過(guò)爐渣排堿。瓦斯灰和瓦斯泥排堿均為0.02kg/t,通過(guò)爐頂排出的堿金屬為1.9%。爐前灰的排堿為0.06kg/t,占比2.86%。

邯鋼高爐爐渣中SiO2含量在32%~34%之間，CaO含量在40%~42%之間，二元堿度為1.2左右。針對(duì)邯鋼高爐堿金屬負(fù)荷較大的情況，在高爐冶煉時(shí)，當(dāng)煤氣流異常，分布嚴(yán)重不均，左、右料尺差異較大，甚至頻繁“出氣流”、崩料，渣溝和鐵溝有白點(diǎn)等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)采取洗爐排堿措施，將爐渣SiO2含量提高到40%左右，二元堿度降低到0.9左右，控制MgO含量在8%~10%,A12O3含量在15%左右，使?fàn)t渣具有最大的排堿能力。避免爐墻粘結(jié)，保持合理的操作爐型。

3  結(jié)論

(1)燒結(jié)礦中的堿金屬絕大多數(shù)來(lái)源于混勻料，熔劑和燃料雖然配比較低，但其堿金屬含量較高，使得燒結(jié)礦中堿金屬含量升高。機(jī)頭除塵灰進(jìn)行脫除堿金屬處理，再返回使用，有利于降低堿金屬負(fù)荷。

(2)邯鋼高爐的堿金屬負(fù)荷為4.69kg/t,爐渣的排堿率僅為42.64%,高爐排堿率為44.78%,必須控制焦炭堿金屬含量，盡量選擇優(yōu)質(zhì)焦炭降低入爐堿金屬含量。適當(dāng)改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)，提高煤比，降低焦比有利于降低高爐堿負(fù)荷。

(3)保證鐵水S含量合格的條件下，適當(dāng)降低爐渣堿度，提高SiO2含量，控制MgO含量在8%~10%,AI2O3含量在15%左右，使?fàn)t渣具有最大的排堿能力。

4  參考文獻(xiàn)

[1]  蔣勝，攀鋼焦炭在爐內(nèi)的性能變化研究[J].四川冶金，2006(6):4-7.

[2]  姬光剛，曹繼禮，何劍飛.山鋼萊蕪分公司煉鐵廠堿金屬平衡研究[J].甘肅冶金.2014(4):13-15.

[3]  伍世輝.韶鋼6#高爐堿金屬危害的控制[J].煉鐵，2009,28(1):4-6.