有害元素对高炉炉缸侧壁碳砖的侵蚀

摘要对宣钢高炉有害元素的危害进行了分析，并对有害元素在炉内的富集情况进行了取样分析和计算，提出了具体的应对措施。

关键词高炉有害元素原燃料炉渣碱度1 引言K、Na、Zn等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。

多年前，宣钢一直使用庞家堡铁矿，K、Na、Zn等有害元素含量较高，高炉工作者通过不断优化原燃料，采取相应的高炉上下部调剂手段，适当降低碱度，以利于及时排碱，高炉中的碱金属和锌的危害得到基本控制。

但是，近几年以来，由于庞家堡铁矿趋于贫矿，随着矿石资源的紧张，宣钢吃“百家饭”，精粉和燃料来源产地多，品种杂，K、Na、Zn等有害元素含量高低起伏不定，一是造成难以混匀搭配使用；二是造成高炉操作中不定期地排碱操作，难以掌握，对高炉生产造成一定的影响。

2对高炉的影响宣钢现有300 m3高炉4座，450 m3高炉1座，1 350m3高炉1座，新建1 800m3高炉1座。

K、Na、Zn对宣钢高炉的危害主要有如下几方面。

2．1破坏原燃料的强度(1)破坏焦炭强度。

碱金属的吸附首先从焦炭的气孔开始，而后逐渐向焦炭内部的基质扩散，随着焦炭在碱蒸汽内暴露时间的延长，碱金属的吸附量逐渐增多。

向焦炭基质部分碱金属会侵蚀到石墨晶体内部，破坏了原有层状结构，产生层间化合物。

当生成层间化合物时，会产生比较大的体积膨胀，结果是焦炭产生裂纹，进而使焦炭崩裂。

碱金属对焦炭的冷强度影响不大，但碱金属会使焦炭的反应性(CRI)明显增加，焦炭的反应后强度将明显降低。

焦炭质量的恶化会引起炉温的失常。

(2)破坏烧结矿及球团矿的热态强度。

高炉原料中所含的碱金属主要以硅铝酸盐或硅酸盐形式存在，炉料中的碱金属化合物落至高炉下部高温区时，一部分进入渣中；一部分还原成K、Na或生成KCN、NaCN气体，随煤气上升至CO2浓度较高而温度辆的区域，除被炉料吸收及随煤气逸出者外，其余则CO2重新氧化变为氧化物或碳酸盐，当有SiO2存时可生成硅酸盐。

有害元素对高炉冶炼的影响有害元素通常指硫（S）、磷（P）、钾（K）、钠（Na）、铅（Pb）、Zn （锌）、As（砷）、Cu。

通常高炉冶炼对铁矿石要求如下：Pb＜0.1%、Zn＜0.1%、As＜0.07%、Cu＜0.2%、K2O+Na2O≤0.25%。

硫（S）：硫对钢材是最为有害的成份，它使钢材产生“热脆性”。

铁矿石中硫含量高，高炉脱硫成本增大，所以入炉铁矿石含硫愈少愈好。

λ磷（P）：磷对钢材来说也是常见有害元素之一，它使钢材产生“冷脆性”。

铁矿石中的磷，在高炉冶炼时100%进入生铁，烧结也不能脱磷，控制生铁含磷量主要是靠控制铁矿石含磷量。

脱磷只能通过炼钢来进行，增加了炼钢的脱磷成本。

因此，铁矿石含磷越低越好。

λ碱金属：碱金属主要有钾和钠。

钾、钠对高炉的影响不是正比例性质，高炉本身有一定的排碱能力，碱金属在控制范围内对高炉影响不大。

但是入炉铁矿石碱金属含量太多，超过高炉排碱能力，就会形成碱金属富集，导致高炉中上部炉料碱金属含量大大超过入炉料原始水平。

铁矿石含有较多的碱金属极易造成软化温度降低，软熔带上移，不利于发展间接还原，造成焦比升高。

球团含有碱金属会造成球团异常膨胀引起严重粉化，恶化料柱透气性。

碱金属对焦炭性能破坏也很严重。

另外，高炉中上部碱金属化合物黏附在炉墙上，促使炉墙结厚、结瘤并破坏砖衬。

因此，铁矿石含碱金属越低越好。

λ铅（Pb）：铅在高炉中几乎全部被还原，由于密度高达11.34t∕m³，故沉于死铁层之下，易破坏炉底砖缝，有可能会造成炉底烧穿。

λ锌（Zn）：锌很容易气化，锌蒸汽容易进入砖缝，氧化成为ZnO后膨胀，破坏炉身上部耐火砖衬。

λ砷（As）：砷对钢材来说也是有害元素之一，它使钢材产生冷脆性，使得钢材焊接性能变差。

铁矿石中砷基本还原进入生铁，影响生铁质量。

此外砷在烧结过程中挥发，对环境影响较大。

λ铜（Cu）：铜会使钢材“热脆”，钢材不易轧制和焊接。

少量铜能改善钢的耐蚀性。

在高炉冶炼中，铜全部还原进入生铁中。

烧结矿中有害元素对高炉的危害和抑制
为适应当前严峻的钢铁形势，进一步降低铁水成本，各钢铁企业都采用低价的外矿粉进行烧结，并充分利用烧结、炼铁、炼钢工序所产生的各种除尘灰，利用其低价和含有大量的Ｃ、Fe、CaO、MgO等有利成分的优势，来降低烧结料消耗，从而达到降低成本的目的。

但由于各种外矿粉及除尘灰都含一定量的K、Na、Zn等有害元素，大量配加会造成高炉碱负荷、锌负荷超标，高炉炉墙结厚结瘤，加剧炉缸侵蚀，影响炉况稳定顺行。

2014年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会防治 K 、 Na 、 Zn 元素侵蚀高炉炉缸炭砖的隔热夹层型炉缸内衬徐瑞图张建来何汝生曹永国(北京瑞尔非金属材料有限公司北京 100086摘要:以气态形式存在于高炉炉缸中的 K 、 Na 、 Zn 元素,对炉缸炭砖有强烈的破坏作用,明显影响高炉寿命。

隔热夹层型炉缸内衬通过增加炭砖、陶瓷杯的界面热阻,使炉缸炭砖的热面温度远离 K 、 Na 、 Zn 的沸点温度,降低了炉缸炭砖的温差应力,抑制了 K 、 Na 、 Zn 元素对炭砖的接触和渗透破坏,降低了陶瓷杯的温差应力,延长了高炉炉缸炭砖、陶瓷杯的使用寿命。

关键词:高炉碱金属锌陶瓷杯炭砖侵蚀1. 前言原燃料带入高炉的 K 、 Na 和 Zn 有害于高炉冶炼过程,明显危害高炉内衬的使用寿命, 几乎所有的炼铁厂均根据自身情况确定了 K 、 Na 和 Zn 的入炉负荷标准。

高炉炼铁工艺设计规范明确提出入炉原料和燃料应控制有害杂质量,其中:K2O+Na2O 的控制值宜≤ 3.0kg/t、 Zn 的控制值宜≤ 0.15kg/t[1]。

然而,随着优质原燃料资源的逐渐减少、除尘灰泥的再处理入炉利用等,常见高炉冶炼生产中的实际 K 2O 、 Na 2O 和 Zn 负荷远超上述指标,有的高炉的碱金属、锌的实际负荷甚至成倍于上述指标。

毋容置疑,这种情况已经影响到我国高炉寿命实绩。

能够预计,高炉炼铁工艺不可避免地将面对越来越高的碱、锌负荷,它们对高炉寿命的影响将更加明显。

过去,对碱金属、锌对高炉内衬的影响研究、防治措施主要集中在影响机理、降低入炉量、炉渣排碱等方面,鲜见关于炉缸内衬结构形式对碱金属、 Zn 侵蚀炉缸炭砖影响的研究。

降低碱金属、锌化合物的入炉量能从源头上降低它们对炉缸炭砖的侵蚀,但在优质原燃料逐渐减少的资源压力下,始终将它们控制在前述指标下是困难的,碱金属、锌化合物的入炉量必然不断上升。

高炉冶炼生产中,可采用较低的炉渣碱度甚至酸性渣,较低的铁水温度、甚至较高的- 1 -生铁含 S 、加大渣量等操作手段通过炉渣排碱,减轻碱害。

高炉炉缸烧穿原因及预防一、国内外高炉炉缸烧穿原因各有不同，可以归纳为几个原因：1、炉缸冷却强度不够，与炭砖的导热能力和冶炼强度水平不匹配。

炉缸采用的炭砖导热系数与微孔结构要同时兼顾，冷却壁导热能力和冷却水量都要进一步提高，炭捣层的热导率应与炭病相近，避免其成为热阻层。

新建高炉的炉底结构,应采用微孔结构,抗铁水熔蚀性能好的炭砖,并做到从炭砖热面（与铁水接触面）至炉体水冷管,传热能力逐渐升高,不形成热阻层,使热量顺利传出去。

2、缺乏监测炉缸手段。

在新建高炉时为减少投资，炉缸温度监测点少，对冷却壁水温差、水流量、热流强度等参数检测手段少，不能及时发现炉缸的异常，导致烧穿事故突然发生。

3、炉缸耐材质量影响。

炭砖产品质量没达到要求，炭砖加入人工石墨过多，抗铁水熔蚀性能差。

造成这种现象的原因是追求炭病的高导热系数，但因为炉缸侧壁内存在高热阻的气隙，阻碍炭砖热量传递至冷却水中，反而使得炭砖表面温度升高，在铁水流冲刷和侵蚀下，造成事故。

4、冷却壁制造安装存在缺陷。

冷却壁若在安装、生产过程中开焊漏水，会造成炭砖加速氧化破损，易引发重大事故。

碳砖与冷却壁之间的炭素捣料应选择与碳砖的热导率相当的捣料，同时选择有足够冷却能力的冷却结构。

5、生产操作存在问题。

入炉钾、钠、铅、锌等有害元素对炉缸耐火材料的破坏。

高炉风口小套、冷却器漏水至炉缸，引起炭砖氧化、粉化。

有些钢铁厂为了抢占市场，不计后果的追求高炉冶炼强度，这对包括长寿系统在内的整个高炉及其附属系统都带来了极大负荷，对炉缸损害较大。

对于炉衬侵蚀严重的高炉，未进行钛矿护炉。

炉缸压浆不当，泥浆将砖衬压碎进入炉内，与铁水接触引发炉缸放炮，导致炉缸烧穿事故。

铁水深度不够，铁水从铁口通道进入砖缝，加速炭砖侵蚀。

高炉炉缸发生事故前会有先兆，应尽早发现炉缸危险的蛛丝马迹。

如果缺少监测手段、或者检测失灵，高炉炉缸烧穿事故突发。

对于监测系统完善的高炉，利用热电偶温度、热流强度信息可判断不同部位的侵蚀情况和残余砖衬厚度，预防炉缸烧穿。

有害元素对高炉操作的影响1有害元素在高炉中的行为1.1碱金属危害机理碱金属主要来源于铁矿石、焦炭等物质，碱金属常以复杂硅酸盐的形式存在于各种矿石中，这些复杂化合物在常规的烧结过程中去除很少。

在高炉的中、上部，以复杂硅酸盐形式进入高炉的碱金属是很稳定的，当它随炉料下降到高炉下部高温区后，能按式(1)和式(2)进行还原，生成K 、Na [1]。

)()(2232g CO SiO g K C SiO K ++→+ (1))()(2232g CO SiO g Na C SiO Na ++=+(2)式(1)还原温度大于1550℃；式(2)还原温度大于1700℃。

由于煤气的高速运动，反应不能达到平衡，只有小部分碱金属硅酸盐参加反应，生成的碱蒸气随着煤气流向上运动。

在高温区产生的碱蒸气离开风口区后，能按式(3)至式(5)反应生成氰化物蒸气随煤气流上升。

)(2)(2)(22g KCN g N C g K →++ (3))(2)(2)(22g NaCN g N C g Na →++ (4) CON CO K COg KCN 54)(22322++→+ (5)夹杂着碱蒸气、碱金属氰化物及碳酸盐的高炉煤气流，在上升过程中与高炉料柱和内衬充分接触，其碱金属一部分被焦炭吸收，一部分沉积于耐火材料上，一部分随煤气排出炉外，炉料中大部分未还原的碱金属以硅酸盐形式随高炉渣排出[2]。

被焦炭吸收和黏附在炉料上的碱金属及其化合物，随炉料下降到高炉高温区后又将挥发而重新进入煤气流中，这样导致碱金属的循环往复，最终出现碱金属的富集，进而影响高炉冶炼的正常进行。

锌是与含铁矿物在矿石中共存的元素，在天然矿石中锌的含量是微量的。

入炉后分解成为氧化物ZnO ，随炉料下降，在CO/CO2=l ～5的条件下，于100℃以上的高温区还原成Zn 。

Zn 的沸点为907℃，蒸发进入煤气，升至高炉中上部又被氧化成ZnO ，一部分随煤气逸出，另一部分黏附在炉料上，又下降而被还原、汽化，形成循环。

( 安全技术 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改烧结矿中有害元素对高炉的危害和抑制(新编版)Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakes烧结矿中有害元素对高炉的危害和抑制(新编版)为适应当前严峻的钢铁形势，进一步降低铁水成本，各钢铁企业都采用低价的外矿粉进行烧结，并充分利用烧结、炼铁、炼钢工序所产生的各种除尘灰，利用其低价和含有大量的Ｃ、Fe、CaO、MgO 等有利成分的优势，来降低烧结料消耗，从而达到降低成本的目的。

但由于各种外矿粉及除尘灰都含一定量的K、Na、Zn等有害元素，大量配加会造成高炉碱负荷、锌负荷超标，高炉炉墙结厚结瘤，加剧炉缸侵蚀，影响炉况稳定顺行。

1.烧结矿中有害元素的来源烧结所有外矿粉有害元素含量如下表所示：表1烧结外矿粉有害元素含量（%）试样名称ZnNaNa2OKK2O信昂澳粉0.015 0.047 0.064 0.022 0.027 雄鹰澳粉0.025 0.1190.14 0.076 0.092 巴姆澳粉0.0055 0.156 0.21 0.035 0.042 繁荣巴粗0.0091 0.031 0.042 0.216 0.26博斯巴粗0.140.0130.0180.070.085在高炉生产中，钾、钠、锌存在两个循环，第一个循环是高炉内部的小循环，第二个循环是烧结—高炉的大循环。

通过上表可看出，原料中的钾、钠、锌的量是相对稳定但不可控，要控制其富集减少对高炉的危害就是要打破第二个循环，减少高炉布袋灰、烧结机头灰等高碱、高锌灰的循环使用。

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烧结矿中有害元素对高炉的危害和抑制
为适应当前严峻的钢铁形势，进一步降低铁水成本，各钢铁企业都采用低价的外矿粉进行烧结，并充分利用烧结、炼铁、炼钢工序所产生的各种除尘灰，利用其低价和含有大量的Ｃ、Fe、CaO、MgO等有利成分的优势，来降低烧结料消耗，从而达到降低成本的目的。

但由于各种外矿粉及除尘灰都含一定量的K、Na、Zn等有害元素，大量配加会造成高炉碱负荷、锌负荷超标，高炉炉墙结厚结瘤，加剧炉缸侵蚀，影响炉况稳定顺行。

1.烧结矿中有害元素的来源
烧结所有外矿粉有害元素含量如下表所示：
表1 烧结外矿粉有害元素含量（%）
试样名称
Zn
Na。

高炉炉缸炭砖象脚状侵蚀成因的再思考吴强国郑州烨化燃气烘炉有限公司摘要：高炉炉缸上部、中部、下部炭砖侵蚀速度存在巨大差异，炉缸下部象脚区炭砖的异常侵蚀是高炉短寿及炉缸烧穿事故的主要原因。

对比分析铁水环流、铁水溶蚀等侵蚀因素的影响，否定铁水环流是象脚侵蚀的主要原因这一业界共识，推断象脚侵蚀主要原因的可能形式。

关键词：高炉炉缸侵蚀对比高炉炉缸的寿命决定了高炉一代炉龄的长短，而炉缸的寿命则大多取决于炉缸、炉底交界区域（俗称象脚区）的侵蚀状况。

由于炉缸炭砖热面竖向呈现不均匀侵蚀，象脚区域的侵蚀往往最为严重。

对比分析炉缸竖向侵蚀的不同状况，可能有助于找到象脚状侵蚀的真正成因。

1. 高炉炉缸的竖向区域划分根据高炉炉缸不同部位的功能及工作状况，自上而下将将炉缸划分为铁水未充盈带（上部）、铁口带（中部）、死铁层带（下部）。

高炉生产过程中，出铁前铁水最高液面与出铁后铁水最低液面之间为铁口带（炉缸中部），铁口带以上为铁水未充盈带（炉缸上部），铁口带以下为死铁层带（炉缸下部）。

2. 高炉炉缸常见侵蚀状况不同炉容、不同设计、不同结构、不同耐材、不同施工质量、不同烘炉效果、不同操作制度、不同冶炼强度、不同冷却效果、不同原燃料条件、不同护炉方式等因素都会对炉缸侵蚀造成一定的影响，从而造成单体高炉侵蚀的一些差异。

但对于大多数一代炉龄终结的高炉而言，其炉缸炭砖侵蚀状况呈现出许多共性：炉缸上部炭砖热面侵蚀较轻但环状裂缝较宽；铁口带炭砖热面侵蚀加重但环状裂缝较窄；死铁层带炭砖热面侵蚀最严重，有的高炉该部位炭砖几乎完全消失，但环状裂缝最窄。

高炉炉缸常见侵蚀状况如图1所示。

图1显然，炉缸死铁层区的炭砖侵蚀最严重，是高炉长寿的致命因素。

具体到不同高炉，可能表现为象脚状侵蚀、蒜头状侵蚀、蘑菇状侵蚀等。

3. 高炉炉缸炭砖侵蚀因素分析目前已知的影响高炉炉缸炭砖侵蚀的因素有炉缸设计、耐材性能、耐材质量、铁水环流、铁水溶蚀、有害元素侵蚀、热应力、结构性应力、冷却强度、环状裂缝影响、死铁层深度、渣（铁）皮保护、钛矿护炉情况、冶炼强度等。

高炉炉缸异常侵蚀的原因及对策探析摘要：文章主要是分析了高炉炉缸异常侵蚀的具体情况，在此基础上讲解了导致炉缸温度异常的因素，最后从设计、施工以及制造等方面提出了可额惺惺的解决措施，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键字：高炉；异常；炉缸；侵蚀1、前言高炉炉缸作为一项长期的综合技术，其设计到了施工、设计以及日常操作等技术，其种一方面出现问题，都会直接影响到整个炉缸体系，为此文章对如何有效解决到容易导致炉缸发生侵蚀的问题展开了研究和探讨。

2、高炉炉缸异常侵蚀状况石恒特种钢的高炉的有效能力为1080m3，第二代炉服务于2010年11月4日投入运营。

炉膛由碳砖陶瓷杯复合砌体制成，底部由四层碳砖制成，两层陶瓷杯垫和侧壁。

壁炉是由大型超级微孔环碳和陶瓷杯壁制成的。

通过封闭的软水循环冷却高炉体，炉子由五个光滑的冷却柱组成。

烟台是位于第三部分的中间。

塔中心线的高度为9.710米。

炉膛中死铁层的升高为8.2595米，死铁层的厚度为1.4505米。

炉热电偶采用两点温度测量，分为两个点A和B碳砖的深度。

碳砖的深度嵌入在炉子侧壁上的热电偶的点A中为95mm，嵌入点B中的碳砖的深度为245mm。

自2011年3月以来，综合焦比基本保持在480KG/T，铁水平均日产量约为3300t。

6月份炉温明显升高，特别是B点的te606（海拔8.2595m）和te607（海拔9.0550m）的温度。

温度的上升趋势明显，幅度较大。

2010年8月3日，B点的te606（海拔8.2595m）和te607（海拔9.0550m）的温度显着升高，te607的最高温度达到758℃。

由于高炉仅启动了半年，因此怀疑在开始时有气流，因此计划关闭空气进行灌浆。

停机期间，炉膛温度略有下降，注浆和联合吹塑后炉膛温度的上升趋势和范围仍然较大。

最后，确定在炉膛侧壁上发生了严重的异常腐蚀。

按照最高温度的计算，炉口侧壁上12风口对应位置处残留碳砖的厚度仅比出气孔中心线低3200mm，这对炉膛中心线构成了严重威胁。

摘要对唐钢3号高炉炉底炉缸侵蚀原因进行分析，并提出了今后生产中应采取的措施。

认为唐钢3号高炉炉底炉缸侵蚀的主要原因是炉缸结构不合理和鼓风动能偏低，今后高炉生产中应加强冷却、提高鼓风动能、加钛矿护炉和控制冶炼强度。

关键词高炉炉底炉缸蒜头状侵蚀鼓风动能1 引言唐钢3号高炉(2560 m3)于1998年投产，采用了并罐无料钟炉顶、炭砖一陶瓷杯复合炉底、霍戈文式高风温长寿热风炉、俄罗斯图拉法渣处理工艺、板壁结合炉体冷却设备、软水密闭循环系统等先进技术。

2004年以来，3号高炉炉缸炉底侵蚀日趋严重，已经威胁到了高炉的安全生产和技术指标的进步。

本文重点对炉缸炉底侵蚀原因进行分析，并提出了今后生产中应采取的措施，以延长本代炉役寿命。

2炉底、炉缸设计特点炉缸高度4．7 m，死铁层深度2．2 m，炉底、炉缸砌筑结构如图1所示。

采用4层炭砖(2层500mm，2层600mm)、2层陶瓷杯(每层500mm)，炉底总厚度共3．2m，其中炉底炉缸环炭部分采用的是国产热压微孔炭砖，炉底中间部分采用的是国产半石墨化炭砖，陶瓷杯材质为国产刚玉莫来石。

炉缸采用光面冷却壁，炉底采用水冷形式，从炉缸到炉身采用软水密闭循环冷却形式，进水压力为0．65 MPa，水温42～45℃。

3炉底炉缸的侵蚀状况唐钢3号高炉开炉以来炉底炭砖温度和冷却壁温度的变化趋势见图2～图6。

从图中可以看出，唐钢3号高炉开炉后随着时间的延长和冶炼强度的提高，炉缸炉底逐渐被侵蚀。

2004年温度上升幅度最大，2004年12月27日18号风口下方，第2段冷却壁温度达到224℃，短时达到280℃，1—3段冷却壁水温差最高1．6℃，热流强度达到17000×4．18kJ/(m2·h)，17号风口下方2段冷却壁部位炉皮温度高达180℃，比其他部位高120℃。

2005年7月19日14号风口下方2段冷却壁温度达到199℃、热流强度达到12000×4．18 kJ／(m2·h)，说明2段冷却壁部位形成“蒜头状”侵蚀，其中18号和14号风口下方局部侵蚀最严重。

烧结矿中有害元素对高炉的危害和抑制简介高炉是一种冶金设备，用于在高温下还原矿石并将其转化为金属。

其中烧结矿是高炉冶炼的主要原料之一。

然而，不同来源的烧结矿中含有不同的有害元素，这些元素对高炉稳定运行产生了不良影响。

因此，研究有害元素在烧结矿中的存在和危害，以及抑制这些元素的方法，具有重要的理论和实际意义。

烧结矿中的有害元素硫硫是烧结矿中最主要的有害元素之一。

当烧结温度过高或气氛不足时，硫会在高炉中还原成为气态的硫化氢，对高炉冶炼的稳定性造成威胁。

此外，硫还会影响铁的机械性能和表面质量，降低钢的质量。

硅烧结矿中的硅，主要以二氧化硅的形式存在。

当烧结矿中的硅含量过高时，不仅会导致高炉堵塞和炉壁侵蚀，还会降低高炉的冶炼效率和产量。

锰烧结矿中的锰，主要以氧化锰的形式存在。

其含量过高会导致高炉铁水中的锰含量过高，影响铁的质量和冶炼工艺。

此外，锰还会影响钢的机械性能和表面质量。

钒烧结矿中的钒，主要以氧化钒的形式存在。

含量过高会降低铁的质量和机械性能，影响钢的质量。

有害元素的抑制方法硫的抑制方法一个有效的硫抑制方法是在烧结前给烧结矿中加入含铁的硫化物，例如二硫化钠、硫酸亚铁。

这些物质可以与矿物中的硫化物发生反应，将硫还原为亚硫化物或硫化物固体，有效地抑制了硫的释放。

硅的抑制方法硅的抑制方法主要包括混合烧结和高炉添加剂两种。

混合烧结是指将高硅的物质与烧结矿混合后进行烧结，利用烧结过程中的高温高压，将烧结矿和高硅物质结合为硅酸盐，并将其置于熔池底部。

这种方法可以有效减少烧结矿中硅含量。

高炉添加剂则是指在高炉中添加硅的内控剂和外控剂来抑制硅的释放。

内控剂为铁矿物中含有的定向形态的硅酸盐；外控剂为人工添加的一些化合物，例如硅酸钙、二氧化锆等。

锰的抑制方法锰的抑制方法主要是在高炉中加入含硅的烧结辅料。

这些辅料在高温下会与锰氧化物反应，生成含锰的硅酸盐和硫酸盐。

这些硅酸盐和硫酸盐可以在炉渣中固定锰，降低锰的含量。

钒的抑制方法钒的抑制方法主要是在烧结矿中加入石灰石和氧化镁等物质。

烧结矿中有害元素对高炉的危害和抑制高炉是冶金炼铁工艺中的重要设备，能够把原料如铁矿石炼制成铸铁和钢铁，具有重要的经济和社会意义。

然而，在高炉生产过程中，烧结矿中的有害元素会对炉内的化学反应产生影响，造成炉料堵塞、炉墙侵蚀、炉渣品质下降等问题，对炉子运行、产量及铁水质量带来危害，其对高炉的抑制也是十分重要的。

一、高炉生产中烧结矿有害元素的来源高炉炼铁的原料主要是矿石和焦炭，其中矿石中的有害元素是炼铁行业所面临的主要问题之一。

在高炉生产过程中，烧结矿中的有害元素会对炉内的化学反应产生影响，造成炉料堵塞、炉墙侵蚀、炉渣品质下降等问题，对炉子运行、产量及铁水质量带来危害。

烧结矿中的有害元素的来源一般是矿石中所含的有害元素，如硫、磷、铜、锌、镍等，还有烧结过程中吸附的有害元素，如氯、碱金属等。

二、烧结矿中有害元素对高炉的危害1、硫硫是烧结矿中最主要的有害元素之一。

当硫进入高炉中，它会与铁、焦炭发生反应，形成铁硫化物，交互作用会导致炉内温度下降，燃烧失调，炉渣流动性差等问题。

同时，硫还会造成铁水质量下降，甚至导致铸造中铁铸件断裂、孔洞等问题，严重影响了炼铁质量。

2、磷磷在烧结矿中常以磷酸化合物的形式存在，当烧结矿中的磷含量超过一定的限制时，容易对产生偏铁鱼、振落、炉墙侵蚀及炉气特性发生影响。

另外磷含量超过限制时，也会导致炼铁成本增加，因为过多的磷需要通过钙、镁等不含磷的材料来削减。

3、铜、锌、镍等烧结矿中还含有一些其他有害元素，如铜、锌、镍等，它们能够影响生铁的质量，因为这些元素会妨碍所需的化学反应的进行和生铁的结晶行为。

如果烧结矿中含有太多的这些元素，那么将会导致生铁中这些元素的含量增加，这将会影响这些元素的终末用途，从而限制产生符合标准的产品。

三、抑制烧结矿中有害元素的措施为了减少烧结矿中有害元素对高炉带来的危害，需要采取措施，抑制这些元素的含量，以确保高炉的正常运行和冶炼质量。

目前，常用的方法是采取改善烧结的工艺条件、精选矿石、还原剂等，以及加入一些抑制剂来减少有害元素的含量。

高炉有害元素分析及控制摘要：由于成矿原因和炼铁原料来源复杂，炼铁原料中含有锌杂质，因锌有害于高炉炼铁，要求入炉原料中锌含量应分别小于0.15 kg/t，而我国很多钢厂入炉原料中锌含量高于此标准。

近年来，国内钢铁产能过剩，钢铁价格持续低迷，钢企为节省成本少用国外铁矿石，多用周边品质差、价格低廉的国产矿石替代，使得有些高炉锌危害更加突出。

基于此，本文主要分析高炉内锌的主要来源以及对高炉的危害，提出了控制有害元素的措施和建议。

关键词：高炉炼铁；有害元素；锌元素；分析控制1锌在高炉中的行为机理1.1高炉内的循环铁矿石中的锌少量主要以铁酸盐（ZnO•Fe2O3）硅酸盐（2ZnO•SiO2）及硫化物（ZnS）的形式存在。

其锌硫化物先转化为复杂的氧化物，然后再在大于1000℃的高温区被CO还原为气态。

沸点为907℃时，加热为蒸汽，随煤气上升，到达温度较低的区域（580℃）时冷凝而再氧化。

再氧化形成的锌氧化细粒附着于上升煤气的粉尘时就被带出炉外，附着于下降的炉料时就再次进入高温区。

如此周而复始，就形成了在高炉内的富集现象。

1.2高炉内部的富集含矿物进入高炉后生成，固态ZnO，随炉料下降过程中被C、CO和Fe还原。

在高炉下部1000℃以上的高温区，ZnO还原出来的Zn全部被汽化为蒸汽分散于煤气中并随之上升，蒸汽到达高炉上部低温区时冷凝而再被氧化形成ZnO细粒，一部分随煤气从炉顶逸出炉外，一部分附着于下降的炉料再次进入高温区重新被还原和汽化，周而复始，形成了在高炉内的锌循环富集现象。

在高炉内的循环富集量可达到入炉料含量的10~30倍。

1.3在烧结、高炉系统间的循环富含锌元素的高炉煤气除尘灰被回收，用于烧结配料，含锌的烧结作为炼铁主原料重新进入高炉，形成了锌在烧结、高炉系统间的循环。

2锌对高炉危害2.1锌对高炉耐材及风口的破坏Zn被还原后,在>907℃时成为锌蒸汽，进入煤气中，渗入高炉上部耐材的缝隙，氧化后使其体积膨胀，破坏高炉上部的炉墙结构，严重时甚至可以导致炉壳胀裂，使煤气泄漏，造成一系列恶性事故。

高炉有害元素的分析一、有害元素的来源通过对原燃料检测成份分析可以看出：1、碱金属来源主要来焦炭，其次是烧结矿和球团矿；2、Pb、Zn的来源，主要是球团矿和烧结矿。

Pb、Zn的主要来源是生产烧结矿、球团矿的精矿粉。

二、对高炉的影响1、有害元素破坏砖衬及炉体。

原料中的Zn如果长期超标，就会使高炉中Zn富集大量，随着生产的持续进行，Pb、Zn等在高温下就会渗透进入炉缸耐材砖缝，严重时会使风口中套变形，甚至会出现大套法兰上翘开裂冒煤气现象，并伴随煤气泄漏明显发展最终造成炉缸炉皮开裂。

2、造成炉皮开裂，冷却板损坏。

由于有害元素在炉内富集，在炉身中下部软融带附近，有害元素吸附或渗透进入砖缝，造成砖衬被侵蚀和异常膨胀，使冷却板暴露在高温气流中易受冲击而损坏。

随着原燃质量下降，有害元素入炉增加，在内的富集增加，对砖衬的破坏力度加大。

造成炉皮开裂的主要原因是使用含Zn高的原料的结果，从风口粘结物取样分析可知，zn在炉知富集是造成炉缸炉皮开裂的主要原因。

3、造成炉缸，炉底侵蚀速度加快。

碱金属，Zn等有害元素易在炉内循环富集，K、Na以液态或固态粉状化合物粘附在炉衬上破坏砖衬，Zn则以蒸汽形式渗入砖衬缝隙中，冷凝氧化成ZnO后体积膨胀损坏内衬，使高温铁水能够顺利渗入砖缝，造成水温差上升。

4、破坏焦炭强度，炉况顺行度下降。

碱金属的吸附首先从焦炭的气孔开始，而后逐步向焦炭内部扩散随着焦炭在碱金属蒸汽内暴露的时间延长，碱金属的吸附量逐渐增多，焦炭基质部分扩散的碱金属会侵蚀到石墨晶体内部，破坏原有的结构，使焦炭产生较大的体积膨胀，导致焦炭破碎，焦炭反应性增加，反应后强度降低。

5、致使高炉结瘤，严重影响高炉的生产。

大量研究表明，碱金属是高炉炉瘤形成的主要原因。

碱金属氧化物在高炉下部被还原为K、Na蒸气或生成K(Na)CN，随煤气上升到高炉上部，同炉衬发生反应，使砖衬软化和熔融，黏结粉料。

不断进行，就会逐渐形成炉瘤或结厚。

原料中含有较多碱金属，加上操作制度不合适，原料粉末多，炉渣排碱能力差，高炉便会出现频繁结瘤现象。

高炉有害元素研究高炉是钢铁生产质量和效率的重要基础，同时也是对环境有害物质排放量的重要源头之一。

高炉废气中的有害元素是其最重要的污染成分，其会造成空气污染、水污染和土壤污染，给人类健康和环境带来严重危害。

首先，高炉废气中的有害元素主要有氮氧化物、硫氧化物、二氧化硅、氯化物以及颗粒污染等。

如氮氧化物可在过热条件下与水蒸气反应生成硝酸酯，对空气中的氧含量有影响；硫氧化物可通过燃烧矿产物或煤炭气化形成，可损害大气中的臭氧层；二氧化硅可致使植物及动物的生长受阻；氯化物可生成的亚硝酸盐可以进入动物体内并影响神经系统，长期暴露可能引发肺癌等；而颗粒污染又主要由有害金属、有机烃以及碳素物质所构成，其特殊性质可致使其附着在肺部，影响人体的呼吸系统。

此外，高炉作为有害元素的污染源也会产生其他的有害物质，比如硫化氢、硫酸根离子以及固态颗粒物等。

硫化氢是高炉中毒性最强的物质之一，一次性接触数百毫克可导致即时死亡；硫酸根离子在空气中可形成酸雨，引发土壤酸化和植物减产；而固态颗粒物较大，其粒径较小，可容易进入人体及植物细胞，严重时可影响生物的新陈代谢，引发肺癌等疾病。

为了解决高炉有害元素的污染问题，一些改善措施已经被提出，比如 re-cycling the gas(循环废气)、adopting advanced technologies(采用先进技术)、improving turbine efficiency(提高汽轮机效率)、heat recovery(热回收)以及 using heat-resistant materials(使用耐热材料)等。

其中，采用循环废气技术可以重复利用污染物，减少污染的产生；而采用先进技术则可有效提高锅炉的效率，减少使用能源；同时，采用热回收技术可有效恢复热能，减少热量损失；此外，选用耐热材料也可以减少有害物质的排放，达到节能减排的目的。

总之，钢铁行业中高炉有害元素的污染越来越受到重视，相关政策及法规也将持续不断的完善。

近期马钢4000m3高炉炉底板上翘原因分析摘要：马钢4000m3高炉一代炉龄已近13年，高炉炉缸区域部分设备出现老化现象，其中炉底板上翘导致整个炉壳上涨，严重影响高炉设备、特别是高炉炉缸的安全。

2011年发现马钢4000m3炉底板边缘上翘，至2015年，边缘上翘已达180mm左右，期间采用化学植筋方式抑制上涨力取得良好效果，但仍存在炉底板四周翘起与基础之间距离波动且阶段上涨的现象。

本文通过对近期马钢4000m3高炉生产数据的统计，分析了炉内操作参数、炉型、炉前出铁和有害元素等对近期高炉炉底板上翘的影响。

关键词：高炉；炉底板；上翘；操作参数；炉型1.前言马钢4000m3高炉于2007年2月建成投产，炉缸、炉底采用“陶瓷杯+全炭砖炉底”结构，设计采用薄炉衬，全冷却壁结构，软水密闭循环冷却系统，高炉整体共设19 层冷却壁，炉缸区域1-6 层为铸铁冷却壁，炉腹至炉身下部7-12 层采用铜冷却壁，13-19 层则为铸铁冷却壁，设置4个铁口，36个风口。

该高炉为自立式框架结构，高炉本体与炉体框架脱开，煤气上升管、上料罐、热风围管等重量由炉体框架承载，通过波纹补偿器与高炉本体脱开。

2011年底，高炉炉底板边缘发生上翘现象，2012年炉底板上翘50-110mm，到2015年，边缘上翘已达180mm左右。

主要现象为：炉底板边缘上翘，炉底板呈锅底状；炉顶导出管补偿器以及风口送风支管补偿器变形严重；下罐与上方结构梁之间的距离变小；十层冷却壁外部配管受平台挤压焊缝漏水等。

期间采用化学植筋方式抑制上涨力取得良好效果，但仍存在炉底板四周翘起与基础之间距离波动且阶段上涨的现象。

图1、2、3分别为近期炉底板应力值、炉底板各方位上翘值和40米标高测量值，由图可知9月末期，东、西、南、北方向分别上升6mm、6mm、1mm、5mm；本文通过对近期马钢4000m3高炉生产数据的统计，分析了炉内操作参数、炉型、炉前出铁和有害元素等对高炉炉底板上翘的影响。