谢明辉1 ，张伟 2 ，李建军 1 ，曾宇 1 ，李晓春 1
（ 1. 鞍钢股份有限公司炼铁总厂，辽宁 鞍山 114021 ； 2. 鞍钢集团钢铁研究院，辽宁 鞍山 114009 ）
摘要： 介绍了鞍钢股份有限公司炼铁总厂各高炉锌负荷的基本情况， 分析了高炉锌负荷
源头，得出高炉中锌主要来源于烧结矿，烧结矿中的锌主要来源于混料。 通过采取制定入炉原燃料控制标准和烧结工序停止配加高锌物料等控制措施，有效降低了高炉锌负荷。
关键词： 高炉；锌负荷；源头分析；控制
高炉锌危害主要是其在炼铁系统内不断循环富集造成的。 目前基于成本和环保压力，多数钢铁企业的尘泥料都回配烧结， 造成有害元素重新进入烧结矿返回高炉。 鞍钢股份有限公司炼铁总厂（以下简称炼铁总厂）高炉锌负荷普遍超标，为降低高炉锌负荷，采取了从源头控制的手段，结合业内控制高炉锌危害的实践经验， 制定入炉原燃料控制标准，即根据合理的高炉锌负荷标准，设定原燃料锌含量上限， 进一步反推烧结原料锌含量上限或配料比例上限，以实现高炉锌的逐级控制。
1 高炉锌负荷基本情况
对炼铁总厂近期高炉原燃料进行取样分析。1 # ~11 # 高炉锌负荷的初步统计情况见表 1 。 由表 1可以看出，1 #、2 #、3 # 高炉锌负荷较高，超过 0.7 kg/t ，5 #、7 #、10 #、11 # 高炉锌负荷在 0.6 kg/t 左右，4 #高炉锌负荷最低。 对照行业通用标准， 即锌负荷≤0.15 kg/t ，炼铁总厂高炉锌负荷普遍超标 3～5 倍。
2 高炉锌负荷源头分析
2.1 高炉中锌的主要来源
高炉入炉原燃料包括烧结矿、球团矿、块矿、焦炭、煤粉等。 根据高炉入炉原燃料的含锌量及各物料对应的吨铁单耗，可以在计算锌负荷的同时，确定锌的主要来源物料。 锌负荷及单种物料带入锌量权重比例的计算公式如下：
式中，MZn 为高炉锌负荷，kg/t；Zni为每种入炉原燃料中锌的质量百分含量，% ；fi为每种入炉原燃料的吨铁消耗，kg/t；n为入炉物料的种类数。
表 2 为炼铁总厂1 # 高炉锌负荷及单种物料带入锌量权重比例。由表2可以看出，1 # 高炉中的锌约有 96% 是由烧结矿带入， 其余物料带入的锌量均较少。 同时，从实际化验结果可知，球团、块矿含锌均极低（低于 0.005% 的检测下限），焦炭和煤粉含锌也极少，且球团、块矿和燃料带入高炉的锌量基本固定。 故 1 # 高炉中锌主要来源于烧结矿。
对其它高炉所用原燃料进行化验分析， 发现存在与 1 # 高炉相同的规律。因此，炼铁总厂高炉中锌主要来源于烧结矿， 控制高炉锌负荷的关键即控制烧结矿的含锌量。
2.2 烧结矿中锌的主要来源
进一步对烧结工序进行锌负荷统计分析。表 3为三烧各原料带入烧结的锌量及比例。 由表 3 可以看出， 三烧烧结矿中的锌约有 79% 是由混料带入，由于铁矿、熔剂含锌均按 0.005% 计算 ( 化验值 <0.005%) ， 因此实际由混料带入锌的比例应该更高。 同时，从实际化验结果可知，炼铁总厂使用的铁矿原料中，除了关宝山精矿含锌 0.006% ，其余铁矿原料含锌均低于 0.005% 的检测下限，且熔剂（生石灰、石灰石、镁石）基本不含锌，燃料含锌也极少。 故三烧烧结矿中的锌主要来源于混料。
由于炼铁总厂的烧结工序中， 仅东烧不使用尘泥混料，含锌 <0.005% ，其余各烧结工序烧结配料情况基本相同， 因此炼铁总厂烧结矿中的锌主要来源于混料。
2.3 烧结混料情况
烧结配用的混料构成相当复杂， 其涉及物料涵盖炼铁、 炼钢、 轧钢等各工序除尘和收集的固废，包括烧结机头电场灰、烧结机尾灰、高炉瓦斯泥、高炉干法灰、高炉重力灰、转炉泥、转炉二次尘、球团机头灰、球团机尾灰、线材铁皮、无缝铁皮、厚板铁皮等，且各物料没有固定配比，产生量多少就配多少，各物料本身成分无法控制，混料成分自然也波动极大。
2017 年 10 月和 2018 年 1 月的二烧、 三烧烧结用混料成分见表 4 ， 可以看出混料成分不稳定，含锌量波动大。
烧结用混料涉及到的各物料的含锌情况见表 5 。 经过排序对比，含锌最高的物料是高炉干法灰和瓦斯泥，之后是高炉重力灰、烧结灰、转炉泥，铁皮类物料和球团除尘灰含锌极少。 经计算，混料中的干法灰和瓦斯泥带入高炉的锌负荷达到0.4 kg/t ，占全部锌负荷的 70%。
3 高炉锌源头控制措施
3.1 制定入炉原燃料控制标准
高炉中的锌主要来源于烧结矿， 而烧结矿中的锌主要来源于烧结混料，因此，结合炼铁总厂用料实际情况， 初步制定高炉锌负荷及入炉原燃料两级控制标准（见表 6 ）和对应的烧结原料锌含量上限（见表 7 ）。 由于球团、烧结用铁矿原料等含锌都极低、无需限定，日常应重点监控混料。 混料中锌主要来自高炉干法灰、瓦斯泥，只要烧结工序停止配加这三种物料，即可切断锌的循环路径，逐步降低高炉锌负荷。
3.2 烧结工序停止配加高锌物料
从大循环角度分析， 钢铁系统中的锌初始来源于铁矿原料和炼钢中使用的含锌废钢， 由于锌具有易还原挥发的特点， 大都不进入渣铁而集中在炉尘， 含锌粉尘回配烧结导致锌不断循环积累没有出口， 从而造成系统中的锌量只增不减。 因此，减轻高炉锌负荷必须将高锌粉尘料开路处理。
通过对混料涉及的物料化验可知， 混料中涉及的轧钢铁皮类物料和球团除尘灰含锌极少、铁含量最高，能够完全回用烧结。 而其它物料若严格参考控制标准，均不能回配。 但停用混料在实际生产中存在困难。 由于每年尘泥产生量约为钢铁产量的 10% 左右，依据国家环保法，大量的尘泥物料既不能一直堆存，也不能随意外排处理。 目前，仅将含锌较高的干法灰、瓦斯泥外销，在一定程度上减少了高炉的锌富集。
4 实践效果
炼铁总厂自 2017 年 12 月起， 将含锌较高的干法灰、瓦斯泥外销，并依据原燃料控制标准，对原燃料实现逐级控制。 采取措施后 1 # ~11 # 高炉锌负荷情况见表 8 。
由表 8 可以看出，相比于 2017 年 12 月， 2018年 3 、 6 、 7 月各高炉锌负荷均有所下降， 高炉锌负荷 平 均 值 分 别 降 低 了 0.237 kg/t 、 0.085 kg/t 、0.191 kg/t 。
5 结语
鞍钢股份有限公司炼铁总厂高炉中的锌主要来源于烧结矿，而烧结矿中的锌主要来源于混料，为了解决高炉锌负荷普遍超标的问题， 采取了将含锌较高的干法灰、瓦斯泥外销，并依据原燃料控制标准，对原燃料实现逐级控制的措施。 采取措施后，高炉锌负荷均有所降低，各高炉锌负荷平均值降低了 0.085~0.237 kg/t 。