【正文】 ZnO 含量升高后，燒結(jié)礦的 RDI+，而 。 研究焦炭中 ZnO 含量對焦炭反應(yīng)性 和反應(yīng)后強度的影響見圖 1： 0. 0 0. 5 1. 0 1. 5 2. 0 2. 5 3. 0253035404550556065■ ■ : C R I 。● ● : C SRCRI, CSR / %ZnO % 圖 1 焦炭 ZnO 含量對焦炭反應(yīng)性（ CRI）和反應(yīng)后強度（ CSR）的影響 研究燒結(jié)礦中 ZnO 含量對燒結(jié)礦低溫還原粉化性能的影響見圖 2： 0 1 2 3 41020304050■ ■ : RD I + 6. 3。● ● : RD I 3. 15。▲ ▲ : RD I 0. 5RDI %ZnO % 圖 2 燒結(jié)礦 ZnO 含量對燒結(jié)礦低溫還原粉化性能的影響 研究球團(tuán)礦 ZnO 含量對球團(tuán)礦低溫還原粉化性能的影響見圖 3： 5 0. 0 0. 5 1. 0 1. 5 2. 0 2. 5 3. 0 3. 501020304050607080■ ■：RDI +6. 3；● ●：RDI 3. 15；▲ ▲：RDI 0. 5RDI %ZnO % 圖 3 ZnO 含量對球團(tuán)礦低溫還原粉化性能的影響 堿金屬的還原及危 害研究 堿金屬還原耗熱研究 堿金屬主要是以硅酸鹽的形態(tài) 存在?，F(xiàn)以硅酸鉀為例，說明堿金屬還原過程。當(dāng)爐料下達(dá)高溫區(qū)或爐缸時，硅酸鉀將進(jìn)行以下反應(yīng)： 2K2Si03+2C=4K+2Si02+2CO 還原出來的金屬鉀形成鉀蒸氣，隨煤氣流上升到爐身下部的中溫區(qū)，部分鉀蒸氣氧化后隨煤氣流逸出爐頂，另外一部分鉀蒸氣被下降的爐料吸收氧化形成K2Si03隨爐料下降，達(dá)到高溫區(qū)再次被還原 [6]。 堿金屬危害研究 堿金屬對高爐的危害要比鋅嚴(yán)重 的多 ，含量越高危害越嚴(yán)重。堿金屬在爐內(nèi)的危害表現(xiàn)為 :是焦炭溶損反應(yīng)的催化劑，焦炭反 應(yīng)性提高，反應(yīng)后強度急劇下降且粉化 [7]； 堿 金屬使燒結(jié)礦的還原粉化率劇增，使球團(tuán)礦還原后的強度降低，產(chǎn)生 膨脹，出現(xiàn)異常粉化； 導(dǎo)致爐墻結(jié)瘤，又能直接破壞磚襯。 堿金屬在高溫區(qū)被還原后，并立即汽化，在隨煤氣上升的過程中一部分被爐料吸收，一部分附在磚襯表面與磚襯反應(yīng)生成新的化合物，產(chǎn)生體積膨脹，另一部分蒸氣與煤氣沿磚縫、裂紋、氣孔滲入磚襯內(nèi)部，反應(yīng)生成大量的沉積炭，堿金屬還與磚中的莫來石反應(yīng)生成鉀霞石化合物，產(chǎn)生體積膨脹，從而破壞磚襯。 6 堿金屬的循環(huán)富集研究 還原出來的堿金屬蒸氣隨煤氣上升，到中溫區(qū)，與渣中 Fe0 和 Si02反應(yīng)又生成堿金屬硅酸鹽。此反應(yīng)生成的堿金屬硅酸鹽被下降的爐料所吸收，到高爐下部高溫區(qū)再次被還原成堿金屬蒸氣，隨煤氣上升，被爐料吸收并隨同爐料下降到高溫區(qū)，在高溫區(qū)又被還原成堿金屬蒸氣，再次隨煤氣流上升到中溫區(qū) [8]。這樣不斷下降、上升與氣化吸收 ，爐料中堿金屬含量在爐內(nèi)不斷增加，這就是堿金屬“循環(huán)富集”過程，對高爐的危害越來越嚴(yán)重 [9]。 氯元素危害研究 氯元素在高爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的研究 研究表明， CaCl2發(fā)生水解反應(yīng)的起始溫度在 700℃，且水解率隨燃燒時間和溫度的增加而增加。也有研究表明， CaCl2 在氮氣和水蒸氣的混合氣體中分別在840℃、 900℃、 950℃ 發(fā)生水解反應(yīng)。上述理論說明在高爐 冶煉環(huán)境中，部分 CaCl2分解生成 HCl 是 可能的。 對煤氣脫水器內(nèi)壁上的類似晶體、淺黃色的粘接物送檢國家鋼鐵材料測試中心化驗表明，粘接物主要成分是 NH4Cl,說明 進(jìn)入高爐內(nèi)的 CaCl2與 N H2O反應(yīng)生成氯化銨。 氯元素危害研究 高爐煤氣中的氯進(jìn)入 煤氣 管道 ，對金屬管道構(gòu)件產(chǎn)生腐蝕作用，降低使用壽命；并且它還 隨煤氣進(jìn)入熱風(fēng)爐 與熱風(fēng)爐的耐火材料 發(fā)生如下反應(yīng)： Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O SiO2+4HCl=SiCl4+2H2O 2Al2O3+4Cl=4AlCl+3O2 SiO2+Cl=SiCl+O2 Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O 2Fe2O3+4Cl=4FeCl+3O2 上述反應(yīng)的氯化產(chǎn)物均為低熔點物質(zhì)，因 此它們對熱風(fēng)爐耐火材料質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響，導(dǎo)致熱風(fēng)爐耐火材料破碎、塌陷， 縮短熱風(fēng)爐壽命。氯元素對熱風(fēng)爐格子磚的影響見圖 4： 7 圖 4 氯元素對熱風(fēng)爐格子磚的影響 硫、磷的還原及危害研究 硫在鐵礦石和石灰石中以黃鐵礦（ FeS2）和硫酸鹽（ CaSO4）形態(tài)存在。燒結(jié)礦和球團(tuán)礦中的硫主要以 FeS 形態(tài)存在，焦炭中的硫有三種形態(tài)：有機硫、硫化物、硫酸鹽。 硫在高爐內(nèi)發(fā)生一系列的變化后，一部分成為 CaS、 FeS 等隨爐料下降，另一部分成為 CS SO H2S等隨煤氣上 升，在上升過程中被爐料、渣鐵吸收 。 磷在高爐原料中主要以磷酸鈣（ CaO） 3P2O5，有時也以藍(lán)磷礦 [（ FeO） 3 P2O5]8H2O形態(tài)存在。磷是一個比較難還原的元素 ，在高爐冶煉普通生鐵時，爐料中的磷幾乎完全被還原進(jìn)入生鐵。 硫、 磷對高爐危害不大，但是 它們是鋼材中的有 害元素。硫升高后，使鋼材產(chǎn)生“熱脆”， 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，煉鋼生鐵含硫量不 超過 %，鑄造鐵含硫量不超過 %。 8 3 排除有害元素的研究 燒結(jié)球團(tuán)生產(chǎn)排鋅的研究 燒結(jié)生產(chǎn)工藝過程中排鋅率很低，只有 2~20%左右。只有通過降低燒結(jié)礦鋅含量才能降低高爐鋅負(fù)荷，減輕對高爐的危害。由于球團(tuán)生產(chǎn)工藝特點，脫鋅率比燒結(jié)低，幾乎全部進(jìn)入成品球團(tuán)礦中而進(jìn)入高爐 [10]。 高爐排鋅能力研究 爐渣堿度與爐渣排鋅能力的關(guān)系見圖 5所示： 0 .8 0 .9 1 .0 1 .1 1 .2 1 .30 .0 0 0 40 .0 0 0 80 .0 0 1 20 .0 0 1 60 .0 0 2 00 .0 0 2 4ZnO / %C aO/SiO2 圖 5 爐渣堿度與爐渣排鋅能力的關(guān)系 堿度由 升高到 時，爐渣含鋅量下降幅度很大，爐渣堿度超過 時，爐渣含鋅量變化不大。由試驗和鋅反應(yīng)熱力學(xué)可知，堿度升高，爐渣中自由CaO 數(shù)量增高，它與 ZnSiO3中的 SiO3發(fā)生反應(yīng)，使 Zn容易還原，因此隨爐渣堿度升高，爐渣含鋅量降低。 爐渣排鋅能力與爐渣反應(yīng)溫度之間的關(guān)系圖 6 所示： 1380 1400 1420 1440 1460 1480 1500 1520 1540 15600 .00 00 .00 20 .00 40 .00 60 .00 80 .01 0ZnO / %T / ℃ 圖 6 爐渣排鋅能力與爐渣反應(yīng)溫度之間的關(guān)系 由圖 8可知，爐渣排 鋅量與反應(yīng)溫度有很強的規(guī)律性，即隨溫度的升高爐渣 9 含鋅量降低 。因此降低爐溫能夠提高爐渣排鋅能力 ，但它受高爐實際操作的限制，在生產(chǎn)中應(yīng)用很難。 所以對 高爐除塵灰 進(jìn)行脫鋅加工是減少鋅在高爐內(nèi)的富集主要途徑 [11]。 高爐排堿研究 隨著爐溫水平的提高，高爐排堿能 力呈下降趨勢。因為爐溫高有利于高爐內(nèi)堿金屬的硅酸鹽的還原 ，而進(jìn)入高爐渣中的堿金屬的硅酸鹽就少，排堿率自然也低。 爐渣堿度是排堿能力的主要影響因素，堿度低有利于排堿。因為堿度低，渣中 (SiO2)含量相對較高，不利于堿金屬的硅酸鹽還原，從而提高爐渣排堿率。在實際生產(chǎn)過程中，在保證生產(chǎn)出合格生鐵的前提下，為提高爐渣排堿量，應(yīng)盡量采用較低二元堿度渣操作 [12]。 高爐排出氯元素的研究 在成品燒結(jié)礦表面噴灑一定濃度的 CaCl2溶液，一方面阻礙了還原氣體與燒結(jié)礦表面的接觸，從而抑制了燒結(jié)礦表面的還原；另一方面 CaCl2薄膜堵塞了還原氣體進(jìn)入燒結(jié)礦的通道，阻礙了燒結(jié)礦內(nèi)部的繼續(xù)還原，減緩了燒結(jié)礦的還原速度，從而降低了還原粉化率。研究表明，由于噴灑上去的 CaCl2只吸附在燒結(jié)礦表面，并沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，燒結(jié)礦在高爐內(nèi)下降到 600℃以上溫度區(qū)時， CaCl2便開始揮發(fā)，至 900℃時對燒結(jié)礦的還原速度便不再產(chǎn)生影響。 所以 氯元素 主要是通過高爐煤氣排出爐外的。 降低燒結(jié)球團(tuán)、高 爐生鐵中硫磷途徑的研究 在燒結(jié)生產(chǎn)過