謝明輝1 ，張偉 2 ，李建軍 1 ，曾宇 1 ，李曉春 1
（ 1. 鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧 鞍山 114021 ； 2. 鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院，遼寧 鞍山 114009 ）
摘要： 介紹了鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠各高爐鋅負(fù)荷的基本情況， 分析了高爐鋅負(fù)荷
源頭，得出高爐中鋅主要來(lái)源于燒結(jié)礦，燒結(jié)礦中的鋅主要來(lái)源于混料。 通過(guò)采取制定入爐原燃料控制標(biāo)準(zhǔn)和燒結(jié)工序停止配加高鋅物料等控制措施，有效降低了高爐鋅負(fù)荷。
關(guān)鍵詞： 高爐；鋅負(fù)荷；源頭分析；控制
高爐鋅危害主要是其在煉鐵系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)富集造成的。 目前基于成本和環(huán)保壓力，多數(shù)鋼鐵企業(yè)的塵泥料都回配燒結(jié)， 造成有害元素重新進(jìn)入燒結(jié)礦返回高爐。 鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠（以下簡(jiǎn)稱(chēng)煉鐵總廠）高爐鋅負(fù)荷普遍超標(biāo)，為降低高爐鋅負(fù)荷，采取了從源頭控制的手段，結(jié)合業(yè)內(nèi)控制高爐鋅危害的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 制定入爐原燃料控制標(biāo)準(zhǔn)，即根據(jù)合理的高爐鋅負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定原燃料鋅含量上限， 進(jìn)一步反推燒結(jié)原料鋅含量上限或配料比例上限，以實(shí)現(xiàn)高爐鋅的逐級(jí)控制。
1 高爐鋅負(fù)荷基本情況
對(duì)煉鐵總廠近期高爐原燃料進(jìn)行取樣分析。1 # ~11 # 高爐鋅負(fù)荷的初步統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表 1 。 由表 1可以看出，1 #、2 #、3 # 高爐鋅負(fù)荷較高，超過(guò) 0.7 kg/t ，5 #、7 #、10 #、11 # 高爐鋅負(fù)荷在 0.6 kg/t 左右，4 #高爐鋅負(fù)荷最低。 對(duì)照行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)， 即鋅負(fù)荷≤0.15 kg/t ，煉鐵總廠高爐鋅負(fù)荷普遍超標(biāo) 3～5 倍。
2 高爐鋅負(fù)荷源頭分析
2.1 高爐中鋅的主要來(lái)源
高爐入爐原燃料包括燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、塊礦、焦炭、煤粉等。 根據(jù)高爐入爐原燃料的含鋅量及各物料對(duì)應(yīng)的噸鐵單耗，可以在計(jì)算鋅負(fù)荷的同時(shí)，確定鋅的主要來(lái)源物料。 鋅負(fù)荷及單種物料帶入鋅量權(quán)重比例的計(jì)算公式如下：
式中，MZn 為高爐鋅負(fù)荷，kg/t；Zni為每種入爐原燃料中鋅的質(zhì)量百分含量，% ；fi為每種入爐原燃料的噸鐵消耗，kg/t；n為入爐物料的種類(lèi)數(shù)。
表 2 為煉鐵總廠1 # 高爐鋅負(fù)荷及單種物料帶入鋅量權(quán)重比例。由表2可以看出，1 # 高爐中的鋅約有 96% 是由燒結(jié)礦帶入， 其余物料帶入的鋅量均較少。 同時(shí)，從實(shí)際化驗(yàn)結(jié)果可知，球團(tuán)、塊礦含鋅均極低（低于 0.005% 的檢測(cè)下限），焦炭和煤粉含鋅也極少，且球團(tuán)、塊礦和燃料帶入高爐的鋅量基本固定。 故 1 # 高爐中鋅主要來(lái)源于燒結(jié)礦。
對(duì)其它高爐所用原燃料進(jìn)行化驗(yàn)分析， 發(fā)現(xiàn)存在與 1 # 高爐相同的規(guī)律。因此，煉鐵總廠高爐中鋅主要來(lái)源于燒結(jié)礦， 控制高爐鋅負(fù)荷的關(guān)鍵即控制燒結(jié)礦的含鋅量。
2.2 燒結(jié)礦中鋅的主要來(lái)源
進(jìn)一步對(duì)燒結(jié)工序進(jìn)行鋅負(fù)荷統(tǒng)計(jì)分析。表 3為三燒各原料帶入燒結(jié)的鋅量及比例。 由表 3 可以看出， 三燒燒結(jié)礦中的鋅約有 79% 是由混料帶入，由于鐵礦、熔劑含鋅均按 0.005% 計(jì)算 ( 化驗(yàn)值 <0.005%) ， 因此實(shí)際由混料帶入鋅的比例應(yīng)該更高。 同時(shí)，從實(shí)際化驗(yàn)結(jié)果可知，煉鐵總廠使用的鐵礦原料中，除了關(guān)寶山精礦含鋅 0.006% ，其余鐵礦原料含鋅均低于 0.005% 的檢測(cè)下限，且熔劑（生石灰、石灰石、鎂石）基本不含鋅，燃料含鋅也極少。 故三燒燒結(jié)礦中的鋅主要來(lái)源于混料。
由于煉鐵總廠的燒結(jié)工序中， 僅東燒不使用塵泥混料，含鋅 <0.005% ，其余各燒結(jié)工序燒結(jié)配料情況基本相同， 因此煉鐵總廠燒結(jié)礦中的鋅主要來(lái)源于混料。
2.3 燒結(jié)混料情況
燒結(jié)配用的混料構(gòu)成相當(dāng)復(fù)雜， 其涉及物料涵蓋煉鐵、 煉鋼、 軋鋼等各工序除塵和收集的固廢，包括燒結(jié)機(jī)頭電場(chǎng)灰、燒結(jié)機(jī)尾灰、高爐瓦斯泥、高爐干法灰、高爐重力灰、轉(zhuǎn)爐泥、轉(zhuǎn)爐二次塵、球團(tuán)機(jī)頭灰、球團(tuán)機(jī)尾灰、線材鐵皮、無(wú)縫鐵皮、厚板鐵皮等，且各物料沒(méi)有固定配比，產(chǎn)生量多少就配多少，各物料本身成分無(wú)法控制，混料成分自然也波動(dòng)極大。
2017 年 10 月和 2018 年 1 月的二燒、 三燒燒結(jié)用混料成分見(jiàn)表 4 ， 可以看出混料成分不穩(wěn)定，含鋅量波動(dòng)大。
燒結(jié)用混料涉及到的各物料的含鋅情況見(jiàn)表 5 。 經(jīng)過(guò)排序?qū)Ρ?，含鋅最高的物料是高爐干法灰和瓦斯泥，之后是高爐重力灰、燒結(jié)灰、轉(zhuǎn)爐泥，鐵皮類(lèi)物料和球團(tuán)除塵灰含鋅極少。 經(jīng)計(jì)算，混料中的干法灰和瓦斯泥帶入高爐的鋅負(fù)荷達(dá)到0.4 kg/t ，占全部鋅負(fù)荷的 70%。
3 高爐鋅源頭控制措施
3.1 制定入爐原燃料控制標(biāo)準(zhǔn)
高爐中的鋅主要來(lái)源于燒結(jié)礦， 而燒結(jié)礦中的鋅主要來(lái)源于燒結(jié)混料，因此，結(jié)合煉鐵總廠用料實(shí)際情況， 初步制定高爐鋅負(fù)荷及入爐原燃料兩級(jí)控制標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表 6 ）和對(duì)應(yīng)的燒結(jié)原料鋅含量上限（見(jiàn)表 7 ）。 由于球團(tuán)、燒結(jié)用鐵礦原料等含鋅都極低、無(wú)需限定，日常應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控混料。 混料中鋅主要來(lái)自高爐干法灰、瓦斯泥，只要燒結(jié)工序停止配加這三種物料，即可切斷鋅的循環(huán)路徑，逐步降低高爐鋅負(fù)荷。
3.2 燒結(jié)工序停止配加高鋅物料
從大循環(huán)角度分析， 鋼鐵系統(tǒng)中的鋅初始來(lái)源于鐵礦原料和煉鋼中使用的含鋅廢鋼， 由于鋅具有易還原揮發(fā)的特點(diǎn)， 大都不進(jìn)入渣鐵而集中在爐塵， 含鋅粉塵回配燒結(jié)導(dǎo)致鋅不斷循環(huán)積累沒(méi)有出口， 從而造成系統(tǒng)中的鋅量只增不減。 因此，減輕高爐鋅負(fù)荷必須將高鋅粉塵料開(kāi)路處理。
通過(guò)對(duì)混料涉及的物料化驗(yàn)可知， 混料中涉及的軋鋼鐵皮類(lèi)物料和球團(tuán)除塵灰含鋅極少、鐵含量最高，能夠完全回用燒結(jié)。 而其它物料若嚴(yán)格參考控制標(biāo)準(zhǔn)，均不能回配。 但停用混料在實(shí)際生產(chǎn)中存在困難。 由于每年塵泥產(chǎn)生量約為鋼鐵產(chǎn)量的 10% 左右，依據(jù)國(guó)家環(huán)保法，大量的塵泥物料既不能一直堆存，也不能隨意外排處理。 目前，僅將含鋅較高的干法灰、瓦斯泥外銷(xiāo)，在一定程度上減少了高爐的鋅富集。
4 實(shí)踐效果
煉鐵總廠自 2017 年 12 月起， 將含鋅較高的干法灰、瓦斯泥外銷(xiāo)，并依據(jù)原燃料控制標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)原燃料實(shí)現(xiàn)逐級(jí)控制。 采取措施后 1 # ~11 # 高爐鋅負(fù)荷情況見(jiàn)表 8 。
由表 8 可以看出，相比于 2017 年 12 月， 2018年 3 、 6 、 7 月各高爐鋅負(fù)荷均有所下降， 高爐鋅負(fù)荷 平 均 值 分 別 降 低 了 0.237 kg/t 、 0.085 kg/t 、0.191 kg/t 。
5 結(jié)語(yǔ)
鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠高爐中的鋅主要來(lái)源于燒結(jié)礦，而燒結(jié)礦中的鋅主要來(lái)源于混料，為了解決高爐鋅負(fù)荷普遍超標(biāo)的問(wèn)題， 采取了將含鋅較高的干法灰、瓦斯泥外銷(xiāo)，并依據(jù)原燃料控制標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)原燃料實(shí)現(xiàn)逐級(jí)控制的措施。 采取措施后，高爐鋅負(fù)荷均有所降低，各高爐鋅負(fù)荷平均值降低了 0.085~0.237 kg/t 。