[冶金行业管理]烧结矿中有害元素对高炉的危害和抑制

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。

（壹佰钢铁网推荐）近年来，国内外原燃料价格不断上涨，而质量水平却逐年下降，保持供应稳定都变得困难。

为了降低生产成本，原燃料中大量配加尘泥固废料，致使有害元素在高炉内循环富集。

这样会大幅减弱焦炭热态性能，加剧其在高温区的粉化，致使炉况顺行不好，难以降低焦比、提高煤比，对高炉正常生产带来了不利影响。

因此，有必要开展细致全面的研究，深入了解有害元素对焦炭热态性能的影响规律和特点，进而明确对高炉冶炼的危害程度，确立合理的有害元素入炉负荷标准，并探寻更加科学有效的控制手段。

这对保证高炉的长期平稳生产具有重要意义。

焦炭热态性能影响高炉稳定焦炭是高炉炼铁工艺不可缺少的燃料。

特别是在现代大型高炉冶炼条件下，随着焦比的降低、冶炼强度的提高，焦炭负荷增加，在高炉内的滞留时间延长，其作为料柱骨架保持炉内透气透液性的作用更加突出。

因此，高炉冶炼中焦炭的热态性能非常重要。

焦炭的热态性能指标包括反应性（CRI）和反应后强度（CSR）。

反应性是焦炭在高温状态下与氧化性气氛发生碳溶反应的能力。

反应后强度是焦炭在经受氧化性气氛溶蚀状态下保持高温强度的能力。

焦炭热态性能不好，则在高温区域更易粉化，骨架作用能力减小，恶化料柱透气透液性，影响煤气流稳定和高炉顺行。

降低CRI、提高CSR一直是炼铁界的共识。

在加剧焦炭粉化的众多因素中，循环富集的碱金属等有害元素能够催化碳溶反应，对焦炭的破坏非常严重。

因此，研究有害元素对焦炭热态性能的影响，进而明确对高炉冶炼的危害以便采取相应控制措施，对保证高炉长期平稳生产具有重要意义。

有害元素影响焦炭热态性能碱金属（K、Na）的影响。

进入高炉的碱金属主要以复杂的硅酸盐和硅铝酸盐形式存在。

这些含碱矿物在高温区熔融后大部分进入炉渣，与焦炭充分接触时部分以硅酸盐形式被C 还原出K、Na单质。

因为高炉炉腹和炉缸部位的环境温度远远超过了金属K、Na的沸点（分别为759℃、883℃），生成的单质碱金属立即气化以蒸汽形式随煤气流上升，在不同温度条件下又与其他物质反应生成碳酸盐、硅酸盐、氰化物等。

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。

碱金属、铅、锌等有害金属元素对高炉影响的生产认知和调研高炉炼铁技术人员越来越重视生铁成本控制，低成本冶炼、经济炉料结构冶炼不断得到认可，但有害金属元素入炉负荷不断升高，不仅未能达到低成本冶炼的目标，还一度造成生产被动……高炉生产对铁矿石原料的要求是：含铁量高、脉石少、有害杂质少、化学成分稳定、粒度均匀、良好的还原性以及一定的机械强度等等。

我国国内铁矿石资源呈现两大特点：一是贫矿多，富矿少。

贫矿资源占矿石总量的80%左右。

二是单一矿种少，复合矿石多。

随着钢铁工业的迅猛发展，资源消耗殆尽，铁矿石富矿不断减少，或者为降低生铁原料成本的需要，大量富含其它元素的复合铁矿石逐渐大量使用。

入炉有害杂质元素的负荷加大，对高炉生产和高炉寿命造成的影响日益突出。

我们说高炉入炉有害元素主要由钾、钠、铅、锌、砷、硫等，当其入炉负荷显著提高到一定数值后，逐渐影响高炉正常生产，破坏炉况顺行，非计划休风率升高、铁水质量降低和技术经济指标下降明显，增加生铁成本，同时，大大威胁高炉安全生产。

高炉炼铁前辈对碱金属、铅、锌等的认识早期，高炉炼铁技术人员对于碱金属的认知是在实践生产中，摸索着进行的，然后再加大分析、评估其利弊。

碱金属：1）20世纪中期，美国基尼瓦厂高炉每次停炉检修和更换炉衬时发现高炉内有炉瘤，初步分析认为是由于原料中的碱金属负荷过高引起的。

2）1970年6月，加拿大钢铁公司高炉炉况恶化，导致三个月炉况失常，通过化验分析，所使用球团中的碱金属含量是其他球团的3-4倍。

当去掉这种高碱金属球团时，炉况顺行好转，焦炭负荷提高，焦比降低。

铅：20世纪中期，高炉炉底砖衬不同程度的出现了膨胀、增重现象，且发现炉底、炉基耐火衬体中均有大量的铅存在，进一步的分析研究后，逐步形成了铅在高炉内渗透机理。

锌：20世纪40年代，苏联炼铁技术人员已经认识到锌对高炉的主要危害是形成锌瘤，影响高炉生产、炉顶设备和炉衬。

60年代，在苏联科茨捏茨和乌拉尔钢铁厂高炉的炉喉和上升管道中均发现了锌瘤，这些锌瘤呈灰色或灰绿色，表面可以看到细的红锌矿结晶颗粒。

烧结矿对高炉的影响
烧结是将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块。

烧结矿对高炉具有重要的影响，具体如下：
1、烧结矿含铁品位：波动由±1.0%降低到±0.5%，高炉系数会升高2%，燃料比降低
1.0%。

2、碱度：波动由±1.0（倍）降低到±0.05，高炉系数波动2.5%，燃料比波动1.3%（使用100%烧结矿）。

3、FeO含量：波动±1.0%，高炉燃料比波动1%，产量波动1.5%。

因FeO与SiO2的混合物是低熔点物质，会使高炉软熔带变宽，炉料透气性降低。

4、烧结粒度：粒度中＜5mm比例每升高1%，高炉燃料比会升高0.5%，产量下降0.5-1.0%。

5、烧结矿低温还原粉化率RDI升高5%，高炉煤气利用率下降0.5%，影响燃料比和铁产量各1.5%。

6、烧结矿中焊TiO2＞0.5%，Al2O3＞2.2%时，一般烧结矿低温还原粉化率RDI会大幅度升高。

7、烧结配料配碳：每增加1%，会使FeO含量升高1%-2%。

FeO含量升高1%，能耗上升0.68kggce/t，高炉燃料比也会升高1%-1.5%。

8、降低点火热耗，控制点火负压：降燃耗6%-12%，降能耗5%-6%。

可采用节能型点火炉（带状火焰、热风烧结）。

生产中，应稳定混合料水分、稳定固定碳量、厚料层、低碳、烧透等措施，以提高烧结矿质量，另外控制好冷、热返矿的粒度，也能提高烧结矿质量，同时降低能耗。

（1）跟踪监控入炉锌负荷。

由于料场堆积大量的高锌矿粉,通过进购低锌矿，增加低锌矿比例,降低高锌矿用量，使烧结矿中的锌含量由0。

095％降到0.070％以下。

（2）自产球团矿中的锌含量由0.060%降到0。

040％以下。

（3）烧结停止配加重力灰,防止高锌灰再次循环.（4）调整块矿比例，减少高锌块矿用量。

4。

2 建立合理的操作制度.4.2.1 选择合理的装料制度(1）上部布料明确“两股气流”的操作思想，各炉布矿角度内缩一个档位，布矿环带减少一圈，做到了边缘、中心两道气流兼顾.（2）各炉缩小矿批8~10%，通过上部调剂,改善料柱透气性，减少了崩料、炉顶料面“吹翻"现象，稳定了矿焦平台，炉况明显好转。

4.2。

2 选择适宜的送风制度（1）调整风口布局，1280m3高炉减小风口面积1%，1800 m3高炉减小面积4。

7％，各炉风速均有所提高，为活跃炉缸中心创造了条件。

(2）各炉降低煤比，由正常150—155kg/t降到130—140kg/t，改善了料柱透气性。

(3)当炉况初步稳定后，高炉选择高风温，风口前理论燃烧温度控制由原来的2260℃提高到2300℃，努力提高炉缸温度,增加高炉抗干扰能力。

4。

2。

3 热制度的确定（1）降低焦炭负荷，提高焦比10-15kg/t，综合负荷由2。

95倍左右降到2.8-2.85倍,改善了料柱透气性.（2）提高炉温，铁水物理热控制必须1480℃以上;铁水[Si］控制0.35—0。

55％，严禁［Si］低于0.30％,保证炉温充沛稳定。

(3）适当减少富氧率，富氧量1280m3高炉由4500 -5000 m3/h降到3500-4000m3/h，1800m3高炉由8000—8500m3/h降到7000-7500m3/h，平衡风口前理论燃烧温度，确保炉况顺行.4.2。

4 改进高炉休风及恢复操作由于休风后的恢复过程中,多次发生了烧坏风口情况，因此调整恢复思路.通过降低负荷，全焦冶炼改善料柱透气性；当炉缸温度，渣铁流动性正常后，炉缸透气性、透液性改善,逐步恢复风量和开风口，再恢复喷煤负荷；最后恢复富氧逐步强化，有效避免了高锌状况下恢复过程烧风口的问题。

朝阳钢铁高炉有害元素的分析及控制王光伟胡德顺王渐灵朝阳钢铁2600 m3高炉第二代炉役始于2012年11月，投产以来高炉运行较为顺利。

朝阳钢铁高炉入炉原燃料中的有害元素主要包括K2O、Na2O、Zn。

随着高炉生产时间的延伸，高炉有害元素富积，尤其是高炉干法除尘灰回配烧结，加速了高炉有害元素的富集速度。

2013年7月锌负荷为0.46 kg/t，碱金属负荷为2.48Kg/t2013年11月锌负荷快速高升至0.86 kg/t，碱金属负荷为3.95Kg/t高炉干法除尘灰中Zn含量快速升高至15%左右，碱金属（K2O Na2O）含量快速升高至20%以上。

与国内控制标准相比，碱金属负荷超标1.45Kg/t，锌负荷超标0.71 kg/t，为防止有害元素对高炉炉衬产生侵蚀，鞍钢集团朝阳钢铁炼铁厂从2013年开始对高炉有害元素的危害及分布进行调查分析，通过采取有效措施，取得明显效果。

1 有害元素的危害现象1.1 现象2014年4月高炉计划检修，在卸风口的过程中，从高炉风口流出银白色物质，凝固后，实物外观如图1所示，表面呈银白色，具有金属光泽，质地较软，边缘较薄部分可用手折弯甚至掰断，经断面取样化验得Zn含量为100%，表明高炉有害元素已富集到相当严重的程度。

图1 风口流出白色物质1.2 危害1.2.1 炉体上涨有害元素富集造成高炉炉体上涨，主要表现在以下几个方面：高炉炉底板开焊，上涨约100 mm，如图2（a）所示；高炉炉体9 层平台标尺上涨约50 mm，如图2（b）所示；高炉冷却水管与平台联接处开焊，水管上移出现弯曲，如图2（c）所示；高炉上升管膨胀节发生位移，如图2（d）所示。

1.2.2 炉墙结厚2015 年9 月～2016 年2 月，由于高炉干法除尘灰无地存放及降成本需要，烧结开始回配干法除尘灰，烧结矿中Zn 含量和碱金属含量快速增加，高炉锌负荷升高至0.9 kg/t。

同时由于原料库存较低，导致入炉原燃料质量波动较大，入炉粉末增多，炉况波动大，造成2016 年3～5 月高炉炉墙结厚。

【精品完整版】毕业论文：烧结矿质量对高炉冶炼的影响吉林电子信息职业技术学院毕业论文烧结矿质量对高炉冶炼的影响摘要烧结矿是高炉炼铁生产的主要原料之一，烧结矿的性能和质量直接影响高炉冶炼的顺行、操作制度和技术经济指标。

本论文通过对烧结矿的还原，滴落实验，验证不同粒度的半焦、无烟煤代替焦粉作燃料的铁矿烧结技术的比较优势。

以及改变其粒度等方面对烧结进行分析、研究。

本项研究内容包括：原、燃料的物理化学性质、燃料的性能及反应性、烧结矿质量指标的评价；在不同原料配比条件下改变燃料粒度的烧结实验；烧结矿的物理化学性能和冶金性能等检测；对燃料种类和配比对烧结矿生产指标、烧结矿化学成分、矿物组成、还原性能、还原粉化性能、软熔滴落性能的影响进行评价，实验结果及其分析。

实验结果证明：半焦在>5mm粒级控制在15%的粒度下是很好的烧结燃料。

无烟煤相对做烧结燃料效果不好；<3mm粒级控制在70%左右为宜。

关键词：烧结矿，无烟煤，焦粉，半焦，矿物组成，烧结矿冶金性能，改变粒度I吉林电子信息职业技术学院毕业论文目录第一章绪论·············································································································· - 6 -1.1烧结生产的目的·············································································································- 6 -1.2烧结用原料条件·············································································································- 7 -1.3燃料的粒7 -1.4燃料的基本性质·············································································································- 8 -1.4.1燃料的工业分析、元素分析 ......................................................................... - 8 -1.4.2燃料的灰成分和灰熔点·······························································································- 10 -第二章烧结的作用·································································································- 11 -2.1烧结矿的作用···············································································································- 11 -2.2烧结机的作用···············································································································- 12 -2.3烧结矿中MgO 作用机理····························································································- 12 -第三章烧结生成工艺及生产的工艺流程·························································- 13 -3.1烧结生成工艺···············································································································- 13 -3.2烧结生产的工艺流程··································································································- 13 -3.2.1烧结原料的准备 ..................................................................................... - 14 -3.2.2配料与混合............................................................................................... - 14 -3.2.3烧结生产 ................................................................................................... - 15 - 第四章烧结矿对高炉冶炼的影响·····································································- 18 -4.1烧结矿指标对高炉冶炼过程的影响·······································································- 18 -4.2烧结矿指标和冶金性能的影响因素·······································································- 20 -第五章结文献·················································································································- 25 -致谢·································································································错误！未定义书签。

烧结矿FeO和焦炭M10对高炉的影响二炼铁厂的生产经验和炼铁行业的研究结果表明，烧结矿FeO和焦炭M10对高炉炉况顺行和指标优化产生重大影响，现对此二因素对高炉的影响简单介绍如下: 烧结矿FeO含量是影响高炉炉况顺行的一个重要参数，与烧结矿的转鼓强度、低温还原粉化率、还原性的相关性很大。

烧结矿FeO过高时，烧结矿生产过程过熔，易生成难还原而易熔化的硅酸铁，烧结矿的气孔率降低，由于FeO主要在高温区进行直接还原，在高温区限制还原速度的主要环节为内扩散，任何恶化矿石内扩散条件的因素都会降低烧结矿的还原性，所以，随着烧结矿FeO含量的上升，烧结矿还原性下降，但过低的FeO又会影响烧结矿的强度，恶化低温还原粉化性。

在温度低于700~800?的上部低温区，FeO不能被煤气间接还原，只有在1100?以上时进行直接还原反应，烧结矿FeO过高导致软熔带变厚，恶化高炉透气性，炉况顺行变差，同时大量的FeO在高温区直接还原急剧吸热，破坏高炉下部的热平衡，恶化炉缸工作状况，高炉燃料消耗上升。

根据二炼铁的生产特点和同行业的经验，烧结矿FeO按7~10%控制较为合理。

焦炭耐磨强度(M10)对焦炭处于高炉块状带，焦炭与焦炭、矿石和炉壁之间的磨损有良好的模拟性;在超过850?的碳溶反应区域，CO不进入焦炭内部，碳溶反应只沿着焦炭表面反应，不破坏内部结2构;循环碱作用尚不十分剧烈，温度不足使焦炭表面产生显微裂纹，且焦炭中灰分颗粒少而细，不因温度而形成裂纹中心;这样焦炭中心部位在中温区仍较好地保持冷态特性，M10仍有一定的模拟性。

高炉生产的反应与M10的相关性高于M40，M10比M40对高炉生产有更好的指导作用。

M10含量上升时，焦炭在下降过程中产生大量焦粉，炉尘损失增多，煤气上升阻力增大，造成上部煤气流分布紊乱;焦粉进入滴落带后，煤气流阻力增大，滴落带滞留的熔融物增多，滴落带变厚，煤气流不易通过阻力大的中心区域，边缘煤气流发展，炉墙冲刷加重;焦炭强度变差，风口回旋区深度变小，中心加重，渗透性变坏，炉缸温度降低，铁渣成分变坏，流动性变差，易形成炉缸堆积，高炉风压升高，高炉顺行破坏。

编号：AQ-JS-05842( 安全技术)单位：_____________________审批：_____________________日期：_____________________WORD文档/ A4打印/ 可编辑有害元素对高炉炼铁的影响及控制措施Influence of harmful elements on blast furnace ironmaking and control measures有害元素对高炉炼铁的影响及控制措施使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。

l引言高炉炼铁原料中的有害元素主要有铅、锌、碱金属等。

锌在高炉内循环富集已严重影响高炉顺行和热制度稳定，渗入炉衬的zn蒸汽在炉衬内冷凝下来，造成高炉炉缸炉底砖衬上涨，风口大套上翘开裂、中套上翘变形、炉皮开裂、炉缸水温差上升等一系列后果，严重危害一代高炉寿命。

通过控制入炉原料有害元素含量，优化高炉操作，减少有害元素在高炉内循环富集，取得一定效果。

本文以新钢8#1050m。

高炉为例。

2有害元素的来源通过对原燃料检测成份分析可以看出，碱金属来源主要来焦炭，其次是烧结矿和球团矿，而zn的来源，主要是山上球团厂球团矿和烧结矿。

zn的主要来源是生产烧结矿、球团矿的精矿粉，不法商贩将瓦期灰回收来的金属料加入精矿粉中，使原料Zn含量大大提高。

3对高炉的影响(1)有害元素破坏砖衬及炉体。

2004年3月份开始，陆续发现风口中套变形，继而出现大套法兰上翘开裂套冒煤气现象，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。

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。

专业的论文在线写作平台
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。

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。

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：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。

以下是我公司布袋灰、烧结机头灰的有害元素成分分析：表2北区试样灰中有害元素含量（%）表3南区450m3高炉系统试样灰中有害元素含量（%）表4南区1780m3高炉系统试样灰中有害元素含量（%）2.高炉所用原燃料中有害元素含量及负荷计算1780m3高炉入炉原燃料有害元素含量及负荷计算如下表所示：表51780m3高炉碱负荷及锌负荷计算表表6其它高炉碱负荷及锌负荷计算结果从以上计算的结果看，3月份高炉碱负荷最高达到9.0公斤/吨，锌负荷达到2.73公斤/吨，都处于严重超标状态，直接影响到高炉的顺行和长寿，进而影响公司的经济效益。

以1780m3高炉为例，入炉原燃料带入的碱金属及锌含量分别占碱负荷、锌负荷的比例如下图所示：从炉料结构看，78.4%的碱金属来自烧结矿，来自其它的仅占21.6%，73.2%的锌来自于烧结矿，其它占26.8%。

从上图表可以看出，烧结矿是碱金属和锌的主要来源。

根据我公司物料状况，结合两个铁厂意见，拟定了碱负荷及锌负荷标准：高炉碱负荷≤5㎏/t,锌负荷≤1㎏/t。

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。

有害元素对高炉炼铁的影响及控制措施高炉是用于将铁矿石转化为铁的主要设备之一，其正常运行和生产过程中具有一定的技术要求和生产规律。

高炉喂料、制渣、产铁过程中，存在许多有害元素，如硫、磷等，这些元素会对铁水质量、高炉衬材损耗以及高炉冶炼效果产生负面影响。

因此，为了保证高炉的稳定高效运行，必须对这些有害元素进行控制和限制，使其达到安全可控的水平。

本文将着重探讨有害元素对高炉炼铁的影响及控制措施。

硫、磷元素对高炉炼铁的影响硫元素对高炉炼铁的影响硫是铁矿石中的一种常见元素，当硫进入高炉后，会全部或部分地进入铁水中，钢水中含硫量过高会导致铁水脆性增加，导致铸件质量下降。

此外，硫还会引起钢铁中间夹杂物的形成，降低了钢材的力学性能，使铁水的流动性变差，铸件铸造性能极差。

磷元素对高炉炼铁的影响磷是更为广泛存在于铁矿石中的一种元素，但高炉的炼铁过程中，磷和铁矿石中的其他元素不同，它在高温状态下很难被还原或蒸发，会大部分沉积在渣中，成为高炉制渣的主要元素之一。

然而，磷元素会导致铁的熔点降低，熔体变“稀”，熔点越低，质量越差。

高炉的炼铁过程中，高温和有机物质的存在也增加了磷的还原反应率。

控制措施在高炉炼铁的生产过程中，有害元素的控制是必不可少的一环。

下面将介绍一些常用的控制措施。

调整原料成分高炉熟料中的有害元素主要来源于铁矿石中，而铁矿石的含硫、含磷量的高低对高炉冶炼过程有很大的影响。

因此，一个有效的控制措施就是调整原料成分。

可以根据熟料化验分析结果预先掌握熟料成分，对成分含有过高有害元素的铁矿石进行挑选和筛选，或者采用掺混矿的方法控制高炉熟料的含硫、含磷量。

清洗高炉和加入流化剂在高炉生产过程中，很多有害元素都会在炉壁上结合和析出。

为了保证高炉正常运行和生产，必须定期对高炉进行清洗。

此外，加入流化剂，可以起到一定的促进还原反应和控制有害元素的效果。

在加入流化剂的过程中，可以调整流化剂的配比和添加时间，以达到较好的控制效果。