碱金属对高炉生产的影响和解决办法.doc

碱金属钾、钠元素对高炉生产操作的影响及解决措施 高炉锰铁生产所用锰矿石当中（特别是个别品种的进口锰矿）含有以钾和钠为主的碱金属元素，钾和钠元素通过对对煤炭反应性、煤炭机械强度和煤炭结构产生有害影响，以致危害高炉操作，严重时会使高炉风口区焦碳粉末聚集、导致高炉风口挂渣不进风，处理不得当发展成冻结事故。下面就针对矿石中的碱金属在高炉内对焦炭破坏性影响进行分析，并提出解决办法，以保证锰铁高炉生产安全运行。 一、碱金属钾和钠对焦炭影响： （1） 对煤炭反应性的影响。钾和钠元素对煤炭与CO2反应有催化作用。一般情况下，钾和钠元素在煤炭中每增加0.3%~0.5%，煤炭与CO2的反应速度约提高10%~15%。钾和钠元素还可以降低煤炭与CO2反应的开始温度。含3%钾和钠元素的煤炭比含0.1%~0.3%钾和钠元素的煤炭的反应开始温度约降低50~100℃。 2） 对煤炭结构的影响。煤炭与CO2反应过程中，钾和钠元素的催化作用使表面反应率有较大的增加。 （3） 对高炉操作的不良影响。钾和钠元素对煤炭质量的影响也会给高炉生产带来不良后果：煤炭与CO2反应的开始温度降低，可导致高炉炼铁焦比升高；由于煤炭与CO2反应速度增加，煤炭在高炉中的降解失重加剧，机械强度和块度急剧下降，导致煤炭在高炉下部高温区过多粉化，影响高炉顺行；钾和钠元素蒸气在高炉上部CO2 CO2反应生成碳酸盐而析出;这些碱金属碳酸盐部分粘附在炉壁上,会侵蚀耐火材料,影响高炉寿命。 （4） 对反应后强度的影响。钾和钠元素虽然对煤炭与CO2反应其催化作用，但在同一反应程度下，强度并不因钾和钠元素的存在而下降更多，这是因为催化作用虽然增加了煤炭的表层反应，却减轻了煤炭的内部反应。但在的反应时间内，碱金属能使反应程度加深，导致块焦反应后强度明显下降。 锰铁高炉生产当中炉内的钾和钠元素主要来源于入炉锰矿，特别是进口巴西锰矿矿、南非锰矿，焦炭、熔剂带入量极少。使用这些碱金属含量偏高锰矿石进行冶炼，2~3天内影响不大，连续使用一周以上会造成高炉内碱金属循环富集，使高炉内碱金属碱金属负荷偏高，碱金属在炉内危害，在炉内将引起炉缸堆积、炉料透气性恶化、结瘤及损坏炉墙等预防和减轻高炉碱害的措施 为减少碱金属危害，有计划地做好高炉炉料碱金属状况分析，了解掌握高炉碱金属负荷动态，做好入炉原燃料的稳定工作，配加低碱负荷矿石，稳定或降低入炉碱金属的负荷，减少焦末及矿末的入炉，为高炉操作（排碱）提供有利的条件。 控制煤气流分布 在高炉冶炼中，煤气是热能和化学能的携带者和传递者，同时也是碱金属的携带者和传递者。煤气量大，温度高的地方炉料的含碱量也高。发展中心气流对排碱有利。对炉料进行脱碱 针对碱金属对可以用氯化焙烧的方法进行烧结矿和球团矿的脱碱。烧结矿和球团矿中的碱金属也可用此法将其分离出来。以硅酸盐状态的钠为例，当加入氯化（CaCl2）时，发生的反应式：Na2O.SiO2+CaCl2＝CaO.SiO2+2NaCl△GTO=415624-293.6T,J/mol(T=298-1700K。热力学计算表明，氯化钙加入烧结矿和球团矿中，能够将其中的碱金属变成相应的氯化物（氯化钠和氯化）。生成物的熔点很低（分别是800℃和770℃），沸点也低（1465℃和1437℃），而蒸汽压却很高，这对烧结矿和球团矿的脱碱是有利的。Na2O.SiO2+CaCl2＝CaO.SiO2+2NaCl4）适当降低炉渣碱度增加MgO含量高炉排出碱金属的主要渠道是炉渣，炉渣中碱含量可达到入炉碱含量的90％。在保持一定炉温的情况下，随着炉渣碱度的降低，高炉的排碱能力相应提高。渣中适当增加MgO含量，既利于改善渣的流动性又有利于排碱；