高炉锌平衡及含锌尘泥的回收利用

第 39卷 第 12期 2 0 0 4年 1 2月 钢 铁 IRON AND STEEL Vo1．39，No．12 December 2004 高炉锌平衡及含锌尘泥的回收利用 王雪松 付元坤 李肇毅 姜伟忠 (1．安徽工业大学冶金与资源学院，马鞍山 243002；2．宝钢股份公司炼铁厂，上海 200941) 摘 要 分别对宝钢 2BF、3BF的原燃料、重力灰、集成灰、生铁、炉渣、污泥、污水、煤气进行取样，测定各试样中的 锌含量，结合高炉生产数据对 2BF、3BF进行锌平衡计算。计算结果表明：烧结矿锌含量是影响高炉锌负荷的主要 因素；高炉污泥和重力灰带走的锌占2BF全部锌支出的88．11 ；而 3BF中的锌主要由渣、铁(包括集成灰)带走； 高炉尘泥需进行脱锌处理才能配入烧结料中。 关键词 高炉 锌含量 锌平衡 污泥 回收利用 中图法分类号 TF553．2 文献标识码 A Calculating Zinc Balance and Reutilizing Dust Slime with Zinc in Blast Furnace WANG Xuesong ，FU Yuankun ，LI Zhaoyi ，JIANG Weizhong (1．School of M etallurgy and Resource of Anhui University of Technology，Ma’anshan 243002； 2．Ironmaking Plant of Baoshan Iron and Steel Co．，Ltd．，Shanghai 200491) ABSTRACT The raw material，the fuel，the gravitational dust，the assembled dust，the pig iron，the slag，the sludge，the sewage and the gas of 2BF and 3BF in Baosteel have been sampled and analysed respectively．The zinc balance of 2BF and 3BF was calculated by assaying the zinc content of these samples in the production．The calculation result shows：the zinc content in sinter ore is the main factor that affects the in the productio zinc load of blast furnace；the zinc content carried off by sludge and gravitational dust accounts for 88．1 1％ of the full zinc content payout of 2BF，but to 3BF，the zinc content carried off mainly by slag and iron (including assembled dust)；blast furnace dust and sludge shall be dezinced before being mixed with sintered charge． KEY W ORDS BF，zinc content，zinc balance，sludge，reutilization 1 前言 锌是高炉原料中的一种微量元素，通常以氧化 物或硫化物形式进入高炉。锌的化合物在高炉内易 被还原 ，在高温下汽化，进入煤气而随之上升。其中 部分锌蒸汽在高炉上部低温区氧化后沉积，与炉料 一 起下降，如此周而复始形成炉内锌的循环积累，即 所谓的“小循环”。但大部分锌蒸汽随煤气进入煤气 清洗系统，其中的大部分锌进入污泥，若污泥回收再 利用而使锌重新进入高炉，就形成了高炉炼铁系统 锌的 “大循环”[1--3]。因此，当原料中锌含量达到一 定水平时，污泥中锌含量超标而给污泥回收再利用 造成困难 ]。 宝钢 2DL、3DL两台烧结机生产的烧结矿分别 供给 2BF、3BF使用，由于 2DL烧结系统配有小球 收修 日期 ：2004—04—02；联系人：王雪松，副教授 ，wangxs@ahut．edu．cn 团工艺和 OG泥加入装置，虽然停止使用 2BF污 泥，其烧结矿中锌含量仍较高；3DL烧结料中配入 3BF自产污泥，其烧结矿中锌的含量相对较低。因 此，有必要研究高炉锌的来源及其去向、锌的平衡状 态及对高炉冶炼的影响，为解决含锌尘泥的回收利 用提供基础数据。本次研究选择 2BF、3BF进行高炉 锌平衡测定，测定期间高炉生产正常。 2 取样 在宝钢炼铁厂的协助下，分别对宝钢 2BF和 3BF进行了现场取样，每次现场取样均为 3天。高炉 用原燃料(烧结矿、球团矿、块矿、焦炭)在槽下振动 筛下料口取样，每天上下午各取一次，每次取 20 kg 经人工混匀缩分，最后取 1～2 kg试样供制样 用。喷吹煤粉从煤粉取样点取样，重力灰、集尘灰从 维普资讯 http://www.cqvip.com 钢 铁 第 39卷 各自放灰口取样，污泥从脱水机室污泥脱水机上取 样，这些试样每天上下午各取一次，每次 1～2 kg， 每天 2个样品。生铁、炉渣分别从炉前铁、渣沟中取 样，每天取 2个试样。污水从沉淀池溢水口取样，每 天取 1个水样。净煤气取样采用吸收液吸收的方法 进行，从二文后引出煤气经调压阀、流量计进入吸收 瓶 1、吸收瓶 2进行二次吸收。煤气 流量控制在 3 L／rain，每次取样时间为 240 min。 测定期间生铁产量、炉渣量以及各种原燃料(烧 结矿、球团矿、块矿、焦炭、煤粉)用量根据高炉 日报 表提供数据进行计算，高炉产生重力灰、污泥(高炉 二次灰)和炉顶煤气数量采用月平均值进行计算，集 尘灰采用 3座高炉当月月平均值进行计算。VS洗 涤水(V5水)绝大部分循环使用，其损耗主要由蒸发、 冲渣和污泥带走造成的，难以直接进行计量，其消耗 量按测定期间的补充水量间接计算。 3 试样的锌含量测定 2BF和 3BF各种试样的化验结果分别如表 1 表 1 2BF各试佯的锌含量 Table 1 Zinc content of the samples of 2BF 注：(1)球团～里澳多西球团矿；海南～海南块矿；钮曼 尘灰 和表 2所示。 钮曼山块矿；(2)污泥～高炉二次灰；污水--VS洗涤水；集尘灰一高炉出铁场除 4 高炉锌平衡计算 根据 表 1、表 2并结合 高炉生产数据，进行 2BF、3BF锌平衡计算，计算结果分别见表 3和表 4 所示(以每吨生铁为计算单位)。2BF与 3BF锌支出 分布对比见图 1。 图 1 2BF和 3BF锌的支出分布对比图 Fig．1 Distribution comparison of zinc payout of 2BF、3BF 1一由生铁、炉渣和集尘灰三者带走的锌占高炉锌总支出的 百分比；2～由重力灰、污泥 、污水和煤气带走的锌占高炉 锌总支出的百分比 从表 3、表 4和图 1可以看到以下几点。 (1)2BF、3BF锌 平 衡 的相 对 误 差分 别 为 19．66 和 18．16 9／5，这个误差在工业生产上是允 许的，Et本高炉在进行锌平衡计算时其相对误差通 常也在 10 以上。导致高炉锌平衡误差的主要因素 是高炉内循环锌量的变化，高炉内锌在不同生产阶 段有一个积累过程和集中排出过程，炉况或操作条 件波动时，循环锌量相应波动，造成高炉表观锌收支 的不平衡。2BF、3BF的锌负荷分别为每吨铁 130 g 和 40 g左右，与国外部分高炉比较_6。]，目前宝钢 2BF锌负荷处于中等水平，而 3BF的锌负荷相对较 低 。 (2)2BF、3BF烧结矿带入的锌分别占到全部 锌收入的 87．99 和 85．07 ，位居第二位的是焦 炭，分别占到 5．02 和 8．60 ，位居第 3位是煤 粉，分别占到 3．60 和 2．30 ，而位居第 4位分别 是钛矿(2．55 )和哈矿(2．18 )。从以上分析可 以看出，虽然 2BF、3BF的锌负荷差异很大，但主要 来源都是烧结矿。 (3)高炉污泥和重力灰带走的锌分别占到 2BF 全部锌支出的 72．39 和 15．72 9／5，分列支出项的 第 1位和第 2位，二者 之和占到 2BF锌 支出的 8 8．11 ；而3BF污泥和重力灰带走的锌分别占 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 12期 王雪松等 ：高炉锌平衡及含锌尘泥的回收利用 表 3 2BF锌的分布与平衡 Table 3 Zinc distribution and balance of 2BF 收入项 量／t 锌 百 支出项 k ／1锌 百 烧结矿 1 202．55 0．009 8 118．21 87．99 生铁 1 000 0．00023 2．30 1．43 球团矿 30．8 0．000 2 0．06 0．05 炉渣 256 0．001 2．56 1．59 钮曼山 150．7 0．000 4 0．60 0．45 重力灰 2O．59 0．123 25．26 15．72 OBFNR 15O．7 0．000 3 0．45 0．34 污泥 12．25 0．950 116．33 72．39 海南矿 26．4 0 0 0 污水／mg·L～ 200 3．96 0．79 0．49 钛矿 17．2 0．020 3．44 2．55 煤气／mg·m～ 1 406 0．08 0．12 0．07 焦炭 337．4 0．00Z 6．75 5．02 集尘灰 3．12 0．428 13．35 8．31 煤粉 161．2 0．003 4．84 3．60 总 计 134．35 100．0 总 计 160．7 1O0．0 绝对误差一134．35—160．76=一26．41(g／t)，相对误差一26．41／134．35=19．66(％) ：污泥一高炉二次灰；污水一Vs洗涤水；集尘灰一出铁场除尘灰 表 4 3BF锌的分布与平衡 Table 4 Zinc distribution and balance of 3BF 收入项 锌 百 支出项 k ／1锌 百 烧结矿 1 232．13 0．003 36．96 85．07 生铁 1 000 0．000 47 4．7 13．22 萨维奇 63．15 0．000 3 0．2 0．48 炉渣 250．67 0．001 5 3．76 10．57 里澳多西 31．6