鞍钢高炉锌负荷源头分析与控制

谢明辉 ，张伟 ，李建军 ，曾宇 ，李晓春

（1.鞍钢股份有限公司炼铁总厂，辽宁 鞍山114021；2.鞍钢集团钢铁研究院，辽宁 鞍山114009）

高炉锌危害主要是其在炼铁系统内不断循环富集造成的。目前基于成本和环保压力，多数钢铁企业的尘泥料都回配烧结，造成有害元素重新进入烧结矿返回高炉。鞍钢股份有限公司炼铁总厂（以下简称炼铁总厂）高炉锌负荷普遍超标，为降低高炉锌负荷，采取了从源头控制的手段，结合业内控制高炉锌危害的实践经验，制定入炉原燃料控制标准，即根据合理的高炉锌负荷标准，设定原燃料锌含量上限，进一步反推烧结原料锌含量上限或配料比例上限，以实现高炉锌的逐级控制。

1 高炉锌负荷基本情况

对炼铁总厂近期高炉原燃料进行取样分析。1#～11#高炉锌负荷的初步统计情况见表1。由表1可以看出，1#、2#、3#高炉锌负荷较高，超过 0.7 kg/t，5#、7#、10#、11#高炉锌负荷在 0.6 kg/t左右，4#高炉锌负荷最低。对照行业通用标准，即锌负荷≤0.15 kg/t，炼铁总厂高炉锌负荷普遍超标3～5倍。

表1 1#～11#高炉锌负荷情况 kg/t

2 高炉锌负荷源头分析

2.1 高炉中锌的主要来源

高炉入炉原燃料包括烧结矿、球团矿、块矿、焦炭、煤粉等。根据高炉入炉原燃料的含锌量及各物料对应的吨铁单耗，可以在计算锌负荷的同时，确定锌的主要来源物料。锌负荷及单种物料带入锌量权重比例的计算公式如下：

式中，MZn为高炉锌负荷，kg/t；Zni为每种入炉原燃料中锌的质量百分含量，%；fi为每种入炉原燃料的吨铁消耗，kg/t；n为入炉物料的种类数。

表2为炼铁总厂1#高炉锌负荷及单种物料带入锌量权重比例。由表2可以看出，1#高炉中的锌约有96%是由烧结矿带入，其余物料带入的锌量均较少。同时，从实际化验结果可知，球团、块矿含锌均极低（低于0.005%的检测下限），焦炭和煤粉含锌也极少，且球团、块矿和燃料带入高炉的锌量基本固定。故1#高炉中锌主要来源于烧结矿。

表2 1#高炉锌负荷及单种物料带入锌量权重比例

对其它高炉所用原燃料进行化验分析，发现存在与1#高炉相同的规律。因此，炼铁总厂高炉中锌主要来源于烧结矿，控制高炉锌负荷的关键即控制烧结矿的含锌量。

2.2 烧结矿中锌的主要来源

进一步对烧结工序进行锌负荷统计分析。表3为三烧各原料带入烧结的锌量及比例。由表3可以看出，三烧烧结矿中的锌约有79%是由混料带入，由于铁矿、熔剂含锌均按0.005%计算(化验值＜0.005%)，因此实际由混料带入锌的比例应该更高。同时，从实际化验结果可知，炼铁总厂使用的铁矿原料中，除了关宝山精矿含锌0.006%，其余铁矿原料含锌均低于0.005%的检测下限，且熔剂（生石灰、石灰石、镁石）基本不含锌，燃料含锌也极少。故三烧烧结矿中的锌主要来源于混料。

表3 三烧各原料带入烧结的锌量及比例

由于炼铁总厂的烧结工序中，仅东烧不使用尘泥混料，含锌＜0.005%，其余各烧结工序烧结配料情况基本相同，因此炼铁总厂烧结矿中的锌主要来源于混料。

2.3 烧结混料情况

烧结配用的混料构成相当复杂，其涉及物料涵盖炼铁、炼钢、轧钢等各工序除尘和收集的固废，包括烧结机头电场灰、烧结机尾灰、高炉瓦斯泥、高炉干法灰、高炉重力灰、转炉泥、转炉二次尘、球团机头灰、球团机尾灰、线材铁皮、无缝铁皮、厚板铁皮等，且各物料没有固定配比，产生量多少就配多少，各物料本身成分无法控制，混料成分自然也波动极大。

2017年10月和2018年1月的二烧、三烧烧结用混料成分见表4，可以看出混料成分不稳定，含锌量波动大。

表4 烧结用混料成分 %

烧结用混料涉及到的各物料的含锌情况见表5。经过排序对比，含锌最高的物料是高炉干法灰和瓦斯泥，之后是高炉重力灰、烧结灰、转炉泥，铁皮类物料和球团除尘灰含锌极少。经计算，混料中的干法灰和瓦斯泥带入高炉的锌负荷达到0.4 kg/t，占全部锌负荷的70%。

表5 烧结用混料各物料的含锌情况 %

3 高炉锌源头控制措施

3.1 制定入炉原燃料控制标准

高炉中的锌主要来源于烧结矿，而烧结矿中的锌主要来源于烧结混料，因此，结合炼铁总厂用料实际情况，初步制定高炉锌负荷及入炉原燃料两级控制标准（见表6）和对应的烧结原料锌含量上限（见表7）。由于球团、烧结用铁矿原料等含锌都极低、无需限定，日常应重点监控混料。混料中锌主要来自高炉干法灰、瓦斯泥，只要烧结工序停止配加这三种物料，即可切断锌的循环路径，逐步降低高炉锌负荷。

表6 高炉锌负荷及入炉原燃料两级控制标准

表7 对应的烧结原料锌含量上限 %

3.2 烧结工序停止配加高锌物料

从大循环角度分析，钢铁系统中的锌初始来源于铁矿原料和炼钢中使用的含锌废钢，由于锌具有易还原挥发的特点，大都不进入渣铁而集中在炉尘，含锌粉尘回配烧结导致锌不断循环积累没有出口，从而造成系统中的锌量只增不减。因此，减轻高炉锌负荷必须将高锌粉尘料开路处理。

通过对混料涉及的物料化验可知，混料中涉及的轧钢铁皮类物料和球团除尘灰含锌极少、铁含量最高，能够完全回用烧结。而其它物料若严格参考控制标准，均不能回配。但停用混料在实际生产中存在困难。由于每年尘泥产生量约为钢铁产量的10%左右，依据国家环保法，大量的尘泥物料既不能一直堆存，也不能随意外排处理。目前，仅将含锌较高的干法灰、瓦斯泥外销，在一定程度上减少了高炉的锌富集。

4 实践效果

炼铁总厂自2017年12月起，将含锌较高的干法灰、瓦斯泥外销，并依据原燃料控制标准，对原燃料实现逐级控制。采取措施后1#～11#高炉锌负荷情况见表8。

表8 1#～11#高炉锌负荷情况 kg/t

由表8可以看出，相比于2017年12月，2018年3、6、7月各高炉锌负荷均有所下降，高炉锌负荷平均值分别降低了 0.237 kg/t、0.085 kg/t、0.191 kg/t。

5 结语

鞍钢股份有限公司炼铁总厂高炉中的锌主要来源于烧结矿，而烧结矿中的锌主要来源于混料，为了解决高炉锌负荷普遍超标的问题，采取了将含锌较高的干法灰、瓦斯泥外销，并依据原燃料控制标准，对原燃料实现逐级控制的措施。采取措施后，高炉锌负荷均有所降低，各高炉锌负荷平均值降低了 0.085～0.237 kg/t。