王维深化锌在高炉上部行为的认识.ppt

深化对锌在高炉上部行为的认识 武汉科技科大学材料与冶金学院 毕学工 教授 * 2016年全国炼铁生产技术会暨炼铁学术年会 锌在高炉上部的行为 1 锌对炉料某些冶金性能的影响 2 3 4 锌对高炉初渣形成和下部锌收入的影响 锌对生成渣皮厚度的影响 5 结论 * 铁矿石、焦炭（ ZnS、ZnO、ZnFe2O4等） ZnO Zn ZnO 随煤气排出炉外 随煤气排出炉外 锌在高炉上部循环富集示意简图 * 滴落初渣和熔铁 锌对高炉冶炼的不利影响 恶化炉料的冶金性能，阻碍铁矿石的还原和促进焦炭的气化，并增加粉末产生量 对高炉初渣形成产生不利影响，最终表现在软熔带位置、软融层厚度与透气性的变化上面 粘结渣皮更容易粘结于冷却壁上，难以被清除。且上部锌循环富集过于严重时，下部的锌量大幅度增加，加重炉底炉缸耐火材料的破坏和引起风口上翘 * 锌在高炉上部的行为 1 锌对炉料某些冶金性能的影响 2 3 4 锌对高炉初渣形成和下部锌收入的影响 锌对生成渣皮厚度的影响 5 结论 * 向铁矿石和焦炭样品中加锌的方法 熏蒸和喷洒ZnSO4溶液 在醋酸锌溶液中浸泡（本文采用） 熏蒸法成本高，加入量不易控制 ZnSO4在650℃时才分解，故不适合用于研究Zn对铁矿石RDI的影响 ZnSO4在1100 ℃时分解产生 SO3，它对焦炭气化也有催化作用 方法简单，加入量容易控制，不引入其他有害物质 试验名称 试样编号 浸泡液浓度/% 煮沸时间/min ZnO增量/% 烧结矿 低温还原 粉化率测试 RDI-1 25 30 0.31 RDI-2 33 30 0.48 RDI-3 40 30 0.60 烧结矿 还原性 测试 RI-1 饱和浓度 1 0.25 RI-2 饱和浓度 15 0.39 RI-3 饱和浓度 30 0.54 焦炭 热性能 测试 COKE-1 饱和浓度 1 0.68 COKE-2 饱和浓度 15 1.10 COKE-3 饱和浓度 30 1.37 COKE-4 饱和浓度 45 3.45 锌对炉料冶金性能影响的实验方案 * 加锌对烧结矿低温还原粉化性能的影响 随烧结矿中ZnO含量增加，低温还原粉化指数RDI+3.15和还原强度指数RDI+6.3均减小，而磨损指数RDI-0.5明显增大，表明烧结矿低温还原粉化性能变差 分析：推测ZnO与Fe2O3反应生成铁酸锌（等轴晶系），它与赤铁矿（六方晶系）在晶体结构和密度方面存在差异，所以容易脱落，导致烧结矿的低温还原粉化性能变差，特别是引起磨损指数RDI-0.5大幅度增加 * 加锌对烧结矿还原性的影响 试样失重量随时间的变化 加锌对烧结矿还原性度的影响 随着烧结矿中锌含量的增加，烧结矿的还原性变差，且ZnO增量对RI值的影响基本上是线性的，增幅为-7.13%(RI)/1%(w(ZnO)) 分析：1）粘附在烧结矿颗粒表面和开口气孔壁上的ZnO粉末，妨碍了氧化铁与CO的接触；2）ZnO与Fe2O3反生成的铁酸锌难以还原分解，故对铁矿石的还原有阻碍作用 失重速率明显变慢 * 加锌对焦炭热态性能的影响 实验编号 反应性CRI 反应后强度CSR COKE-0 25.442 61.619 COKE-1 26.894 58.920 COKE-2 27.157 59.295 COKE-3 26.954 58.404 COKE-4 28.886 57.424 表4 焦炭试样的CRI和CSR(单位：%) 焦炭试样的CRI和CSR的测试结果(单位：%) 随着ZnO增量的增加，焦炭的CRI值呈增大的趋势，而CSR值相应地呈降低趋势，表明ZnO对焦炭热性能有负面影响 分析：影响焦炭反应性因素一是焦炭微观结构（石墨化程度、炼焦煤种类等），二是外在因素（焦炭的气孔率、气孔结构和内在矿物质）。一方面，加锌焦炭中ZnO在实验条件下易被还原使焦炭因为失碳而气孔率增加，增大CRI；另一方面，与碱土金属类似，金属锌和ZnO之间的转化符合电子迁移理论和氧迁移理论的条件，一定程度上也催化了气化反应。 CSR则由于焦炭气孔率增大和气化反应增强而减小。 * 锌在高炉上部的行为 1 锌对炉料某些冶金性能的影响 2 3 4 锌对高炉初渣形成和下部锌收入的影响 锌对生成渣皮厚度的影响 5 结论 * 锌对高炉初渣形成和下部锌收入的影响实验方案 矿石种类 分析项目及含量/% SiO2 Al2O3 CaO MgO TiO2 Zn TFe FeO K2O Na2O 烧结 6.56 2.08 12.68 2.07 0.13 0.055 53.88 6.94 0.09 0.04 球团 6.24 1.44 1.47 1.13 0.20 0.035 62.21