富家
酒钢集团宏兴股份公司炼铁厂 甘肃省嘉峪关市 735100
摘要：结合实际生产情况，进一步探讨了具体的排锌工艺方法，在喷吹粉煤当中适当增加氯化物，可大幅度提升高炉排锌量，从而有效减少高炉锌富集的情况，从而保障高炉炉况的安全稳定运行。本文结合德龙钢铁的生产实践，提出了一种高效的排锌方法，这不仅向注入的煤粉中添加了氯化物，还能有效增加高炉的锌释放量，减少熔炉中的锌补充，并使炉子条件稳定。
关键词：高炉；高效排锌；技术工艺
一、氯化物排锌方案
（一）高炉内锌的冶金行为
锌在炉内40,000～500℃开始减少，直至高温区还原完成。还原后的金属锌沸点只有906℃，金属锌也落入熔融区。该区退火炉内炉料温度为1100～1400℃，锌金属在此温度范围内会强烈蒸发。蒸发后的锌蒸气随气体上升至炉上部氧化成ZnO，部分ZnO颗粒被气体带出炉外进入高炉煤气系统，另一些则随炉料附着在炉料上。还原减少并蒸发成一个循环的炉料。上述过程再三，一而再再而三而宏观效率是炉内锌的不断还原和富集。
（二）氯化物选择、配比及排锌时间
确定试验之间的氯化物含量和检测时间，需要确定锌的氯化物比例和释放时间。
根据质量守恒定律，得到氯化物总量的经验公式：
(1)
.png)
式(1)中：L为氯化物含量，kg；P为锌富集量，kg；m1为锌密度kg/m3；m2为氯化物密度kg/m3；n为氯化物分子氯含量例如CaCl2，即n=2, O为经验系数，1000m3以下高炉的O值为0.35，1000m3以上高炉O为0.4。
常用的氯化物主要有以下几种：CaCl2、MgCl2、FeCl3 和 NaCl4。考虑到其助燃效果和对运行成本的影响，首选氯化钙，参考相关文献，得出添加比例控制在1%以内的结论。根据高炉实际生产情况，现确定在煤粉中加入0.3%氯化钙。
排锌时间（即喷洒加氯化碳粉末排锌的时间）的经验公式为：
(2)
.png)
式(2)中：T为卸锌时间，h； L为氯化物的量，kg； X为配合比，%； Y为每小时喷煤量，kg。
(三) 实施氯化钙注入氯化锌排放方案
首先，购买一定量的纯氯化钙试剂，选择试验高炉并结合德隆实际运行经验，选择3#高炉作为试验研究对象，高炉含锌量高达0.75 kg/tHM（生铁）；然后在高炉喷煤系统中制作安装氯化钙添加装置，根据高炉实际情况确定试验时间。最后在煤粉中加入0.3%氯化钙，进行两次实际高炉吹气试验。测量气体灰分中锌、TFe、K2O和Na2O的含量，观察混合燃料的使用情况和气体pH值的变化，实时确定锌排放的效果。
二、试验结果与讨论
（一）瓦斯灰各成分含量变化
根据排锌工艺，高炉排出的锌95%以上是从瓦斯灰中排出的。因此，试验前后气灰的锌含量是判断高炉流道镀锌效率是否发生变化的重要依据。同时，分析气灰中铁、钾、钠含量的变化，考察工艺对提铁率的影响和游离碱度率的有效证据。图1显示了两次试验前后瓦斯灰分组成的变化。可以看出，注入氯化钙后，两次瓦斯灰中锌的平均含量由2.89%提高到4.63%，出锌率提高了60%。实践表明，该过程中排锌效果显着。而且，进一步分析比较瓦斯灰中其他元素的迁移特征，高炉瓦斯灰中的TFe含量降低了5%左右，说明铁元素正从炉体上部出来的量在缩小，这证明高炉工艺在增加，铁产量增加；继续调查瓦斯灰分中 K2O 和 Na2O 的含量。图1显示K2O和Na2O都有增加，增加幅度分别约为80%和55%左右，氯化钙后不仅提高了锌入高炉的排放，而且促进了钾和钾的排放。钠，钾和钠与锌的的排出效果同样明显。
（二）燃料比的变化
燃料成分是衡量能源消耗和高炉经济竞争力的重要因素。在测试前后，不断监测燃油比的变化。图 2 显示了注入氯化钙前后燃料成分变化的直方图。图 2 显示燃料比从 523.00 kg/t 和 520.10 kg/t 分别下降到 521.80 kg/t 和 519.10 kg/t，下降率等于 1.00 kg/t，表明该过程有助于高炉进行中。降低燃料比可以显着提高硫载量。同时，燃料比的降低将为喷煤量的进一步增加留下空间，有利于炼铁过程的节能降碳，提高经济效益。
.png)
（三）煤气水中 pH 值变化
为了研究该工艺对高炉塔顶煤气的影响，在试验过程中监测了气水pH值的变化。图 3 显示了测试煤气水中前后 pH 值的变化规律。测试前，pH值为4.6。当向煤粉中加入0.2%和0.3%氯化钙时，进行喷射试验。发现这两个测试对应于气水的酸度。两个测试都降低，煤气水的 pH 值分别从 4.5 增加到 5.0 和 5.3。提高煤气水的pH值，降低了水的酸度，从而减少了管道腐蚀，延长了设备的使用寿命，降低了设备浪费的成本，降低了部分成本。
三、喷吹氯化钙排锌工艺机理
通过进一步深入分析整个炼钢过程中氯的特性和燃烧过程的行为，可以得出结论，在高炉高温还原环境中，氯主要以氢气的形式存在。氯化物，发生在氯化氢和锌及相关化合物之间，它反应并逐渐形成 ZnCl2，部分氯化锌熔点较低，以气态形式逐渐蒸发逸出，从而有效降低炉料的附着力。高炉软熔区的化学反应公式及上述条件如下：
.png)
通常情况下，高炉中的锌主要是从焦炭、块矿等中获得，原料不断加热废弃，锌会逐渐回收，慢慢进入高温区。随着温度越来越高，锌会恢复。它会慢慢气化，然后一部分会从高炉中排出，一部分会慢慢移动到高炉顶部。面积慢慢减小，一部分锌会粘在炉壁上，一部分会粘在炉壁上。随着气体的逐渐去除，一些锌在高炉中富集。在吹入高炉的过程中，氯化钙、氯化物和煤粉一起进入高炉，逐渐形成氯化氢。 缓慢上升的气体开始与炉内富集结合的锌发生反应，产生气体并排出。 随着气体的上升，开始与下降的蒸气发生反应，逐渐形成氯化锌气体，直接排出，达到高效排锌的目的。
四、结论
从实验可以得出，高炉注入氯化钙的工艺对实际工作流程影响显着，排锌效果好，增长速度超过50%。同时，煤气水中的p H值逐渐升高，大大降低了输气管道腐蚀的可能性。该方法可操作性和稳定性高，能有效解决高炉富锌循环中未解决的问题，也为高炉卸锌作业的设计和具体实施作业提供了科学的、有依据的技术经验和参考资料。
参考文献：
1.德龙钢铁有限公司.一种高炉高效排锌方法[M].2018（07）
2.刘颖超，朱红芳，王艾军.高炉高效排锌工艺研究[A].江西冶金.2020（04）
3.付强. 高炉高效排锌工艺的研究[A].山西冶金.2021（02）