近幾年隨著煉鐵用原燃料資源緊張且價格高漲，低價、低品位劣質(zhì)料進(jìn)入市場并在邯鋼使用，帶入的K、Na、Zn量增加。另外，煉鐵、煉鋼、軋制工序產(chǎn)生的塵泥回收到鐵前系統(tǒng)，參與配料、焙燒入爐利用，形成K、Na、Zn的“大循環(huán)”。高爐承受的堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷逐漸增加，直至導(dǎo)致爐況失?；蛑芷谛允С＃瑩p失修重。邯鋼有1座1000m3高爐、2座2000m3高爐、3座3200m3高爐，其中3200m3高爐的堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷控制尤為重要。為此，對高爐中K、Na、Zn等有害元素平衡分析及其排出進(jìn)行透析分析，采取措施切斷“大循環(huán)”、減弱“小循環(huán)”，利于高爐長周期穩(wěn)定順行。

2012年邯鋼高爐堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷波動大，見表1。2012年2~4月堿負(fù)荷在3.0kg/t以下，其他月份超3.0kg/t標(biāo)準(zhǔn)，甚至達(dá)到6.0kg/t。鋅負(fù)荷時則在200g/t以下，有時超過400g/t。與國內(nèi)先進(jìn)鋼廠的控制標(biāo)準(zhǔn)（堿負(fù)荷不超過3.0kg/t、鋅負(fù)荷不超過150g/t）相比，邯鋼高爐堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷存在階段性超標(biāo)。

堿負(fù)荷在高爐內(nèi)循環(huán)富集，催高焦炭反應(yīng)性，破壞焦炭和燒結(jié)礦強(qiáng)度，惡化爐內(nèi)料柱透氣性，升高壓差，輕則加大高爐操作難度，重則導(dǎo)致爐況失常。鋅負(fù)荷在高爐內(nèi)循環(huán)富集，導(dǎo)致風(fēng)口二套變形上翹，甚至造成爐墻黏結(jié)，加快爐襯的侵蝕速度，危害高爐長壽。

取樣方法：燒結(jié)礦和球團(tuán)礦在燒結(jié)球團(tuán)車間出料口取樣，焦炭在上高爐運(yùn)輸皮帶上取樣，董石、硅石、錳礦、南非礦、澳礦在高爐槽下振動篩下料口取樣，煤粉在噴吹分煤瓶出口處取樣，重力灰、布袋灰在卸灰口取樣，爐渣在爐前渣溝中取樣。

化驗方法：對高爐原料及產(chǎn)出物采用熱電ICP光譜儀分析方法，測定K、Na、Zn含量。

噸鐵消耗量/排出量：根據(jù)測定期間高爐各種原燃料消耗量、鐵產(chǎn)量、出渣量、重力灰和布袋灰排出量，折算到噸鐵。

從表2可以看出：

（1）收入項。鉀負(fù)荷為1.772kg/t時，燒結(jié)礦中K的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為46.38%；球團(tuán)中K的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.73%；焦炭中K的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.89%；煤粉中K的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.87%，高爐配錳礦時帶入的K也占有一定比例。鈉負(fù)荷為1.838kg/t時，燒結(jié)礦中Na的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為39.75%；焦炭中Na的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26.27%；球團(tuán)中Na的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.74%；煤粉中Na的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.65%；南非礦、澳礦中Na的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.02%、1.38%；鋅負(fù)荷為255g/t時，燒結(jié)礦中Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為80.58%；球團(tuán)中Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.11%；焦炭中Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.10%；澳礦中Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.61%，其他較少。

（2）支出項。高爐渣排鉀率為91.99%，排鈉率為93.21%，而重力灰和布袋灰只占極少部分；鋅排出率中布袋灰占73.43%，重力灰占25.01%，高爐渣占1.56%。

（3）堿排出率為92.82%，鋅排出率為67.84%。

（4）燒結(jié)礦是堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷最高的收入項，占總量的1/2，甚至更多。

（5）球團(tuán)和焦炭是堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷的另一重要收入項。

（6）噴吹煤也是堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷較重要的收入項。

（7）高爐渣是排堿的主要途徑，布袋灰是排鋅的主要途徑。

2.2.1堿（K₂O+Na₂O）含量

燒結(jié)、球團(tuán)原料中輔料K₂O、Na₂O含量較高其中白煤、石灰石粉中ωK₂O+ωNa₂O達(dá)到0.6%，焦粉、混合灰中ωK₂O+ωNa₂O為0.3%～0.4%，膨潤土含量最高，ωK₂O+ωNa₂O達(dá)到4%以上。含鐵原料中南非礦粉堿金屬含量最高，ωK₂O+ωNa₂O在0.3%左右，本地精粉及精粉中ωK₂O+ωNa₂O在0.15%～0.2%，其他國產(chǎn)精粉中ωK₂O+ωNa₂O在0.1%以下。進(jìn)口礦粉堿金屬含量均較低，澳系礦中ωK₂O+ωNa₂O在006%左右，巴系礦最低，ωK₂O+ωNa₂O在0.05%以下。另外，廢物料中，燒結(jié)機(jī)頭除塵灰的堿金屬含量太高，達(dá)到17.40%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），高爐出鐵場除塵灰、高爐布袋灰、煉鋼粗灰、煉鋼細(xì)灰、氧化鐵皮偏高，個別超過0.50%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（表3）。

2.2.2ZnO含量

燒結(jié)、球團(tuán)原料中精粉ZnO含量較高，在0.1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）左右，本地精粉中ωZnO在0.03%左右，其他國產(chǎn)精粉中ωZnO在0.01%左右，進(jìn)口礦粉中ωZnO在0.01%以下。另外，廢物料中除鋼渣鋅含量較低外，其他品種鋅含量均偏高，特別是高溫場回收的灰，如高爐布袋灰中ωZnO=1.48%、高爐出鐵場除塵灰中ωZnO=0.25%、煉鋼細(xì)灰中ωZnO=0.17%（表3）。

借鑒其他先進(jìn)鋼廠的經(jīng)驗，總結(jié)邯鋼近年高爐順行與堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷的相關(guān)性，區(qū)別爐容大小，分級制定邯鋼高爐堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。堿負(fù)荷（K₂O+Na₂O）不超過3.5kg/t，上限為4.0kg/t；鋅負(fù)荷（ZnO）為3200m2高爐中不超過370g/t，2000m2高爐中不超過430g/t，1000m2高爐中不超過500g/t。

（1）控制進(jìn)廠精粉堿、鋅含量，把好采購關(guān)。制定單品種精礦粉的堿、鋅含量驗收標(biāo)準(zhǔn)（ωK₂O+ωNa₂O≤0.20%，ωZnO≤0.08%），從資源認(rèn)證、進(jìn)廠檢驗及抽查等環(huán)節(jié)加強(qiáng)管理，杜絕超高堿、鋅的原料進(jìn)廠。

（2）鐵鋼軋工序含鐵廢物料回收利用，要分工序、分流程區(qū)別回收。低堿、低鋅的廢物料直接回一次料場參與配料。高堿、高鋅的廢物料，采取引進(jìn)脫鋅、脫堿工藝（旋流脫鋅技術(shù)、弱磁強(qiáng)磁選處理瓦斯泥流程、浮選-磁選或重選-浮選-磁選聯(lián)合工藝、火法或酸浸法）脫除堿、鋅，再回一次料場參與配料，切斷“大循環(huán)”。

（3）降低燒結(jié)礦和自產(chǎn)球團(tuán)礦的堿金屬和鋅含量，能有效地降低高爐堿負(fù)荷和鋅負(fù)荷。首先優(yōu)化燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的配料結(jié)構(gòu)，控制高堿高鋅品種配比，減少配入量，特別是嚴(yán)格控制廢物料配入量，其次改善料場配料工藝和操作，保證配料均衡不偏析。

（4）降低燃料比是降低高爐堿負(fù)荷和鋅負(fù)荷的另一重要措施，高爐通過自身調(diào)劑，選擇合理的操作制度，達(dá)到邊緣和中心的合理分布，提高高爐煤氣利用率，降低燃料比。

（5）錳礦、黃石和砂石的堿金屬和鋅含量在所有物料中是最高的，所以應(yīng)減少噸鐵耗量，甚至不用。這樣，一方面降低堿負(fù)荷和鋅負(fù)荷；另一方面有利于降低鐵元素消耗和燃料比，降低生鐵成本。采取上述措施后，邯鋼高爐堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷得到有效控制，到達(dá)控制標(biāo)準(zhǔn)，波動幅度減小，詳見表4。

（1）改善高爐上部爐料平均粒度，減少堿、鋅吸附。吸附反應(yīng)取決于反應(yīng)界面積大小。提高爐內(nèi)焦炭、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦的平均粒度，減少粉末，可使界面積降低，減少堿蒸氣、鋅蒸氣在爐料上的吸附，增加爐頂排出量。為此，一方面要加強(qiáng)高爐槽下振篩管理，減少小于5mm粉末的含量到5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以下；另一方面要優(yōu)化配料，提高焦炭、燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的高溫冶金性能，減少在高爐上部的粉化。另外，調(diào)整高爐操作參數(shù)，提高爐頂煤氣的流速、爐頂溫度也能增加爐頂煤氣通過爐塵帶走的鋅。

（2）抑制堿、鋅在高爐下部還原，增加爐渣帶出量。在高爐下部1500℃以上的高溫區(qū)，堿的還原反應(yīng)為：

降低爐渣中ωCaO/ωSiO₂。爐渣中CaO的含量降低，促使?fàn)t渣中SiO₂。的活度升高，這將抑制爐渣中堿金屬硅酸鹽的還原，增加爐渣中的堿金屬含量，提高爐渣的排堿能力。

由此，對高爐堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷實施在線監(jiān)控，對出現(xiàn)富集超標(biāo)的高爐采取集中降低爐渣中ωCaO/ωSiO₂、增加渣量排堿量措施。

另外，盡可能地增加出鐵、出渣次數(shù)，縮短堿金屬在爐渣中的還原時間，抑制堿金屬在爐渣中的還原和揮發(fā)，也能達(dá)到提高爐渣排堿能力的效果。

（1）K、Na、Zn平衡計算表明，燒結(jié)礦、球團(tuán)和焦炭是高爐堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷的主要來源。優(yōu)化配料結(jié)構(gòu)，減少高堿、高鋅原料配比，可有效降低高爐堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷。

（2）重力灰和布袋灰是高爐排鋅的主要途徑，爐渣是高爐排堿的主要途徑。

（3）鐵鋼軋廢物料中高堿、高鋅部分，在參與燒結(jié)配料前要進(jìn)行脫堿、脫鋅處理，切斷“大循環(huán)”。

（4）提高高爐的排堿率可以降低爐渣堿度、增加渣鐵比以及減少堿金屬在高爐上部的吸附來實現(xiàn)。而高爐排鋅也是靠減少其在高爐上部的吸附來實現(xiàn)的。