酒钢铁前系统氯元素迁移行为_蒋心泰.pdf
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1、 第5 8卷 第6期 2 0 2 3年6月钢 铁I r o na n dS t e e lV o l.5 8,N o.6,p 5 3-6 0 J u n e2 0 2 3 D O I:1 0.1 3 2 2 8/j.b o y u a n.i s s n 0 4 4 9-7 4 9 x.2 0 2 2 0 8 0 0酒钢铁前系统氯元素迁移行为蒋心泰1,鲁逢霖1,施煌禹2,王 翠3,张建良2(1.酒泉钢铁(集团)公司宏兴股份公司,甘肃 嘉峪关7 3 5 1 0 0;2.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京1 0 0 0 8 3;3.北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室,北京1 0 0 0 8
2、 3)摘 要:铁前系统氯元素迁移行为对高炉氯负荷及高炉原燃料冶金性能、煤气管道系统、T R T发电系统、热风炉耐火材料等具有重要影响。高炉大型化、集约化发展趋势日益显著,大容积高炉占比逐年提高,氯元素侵蚀给企业带来较大经济损失。为了理清高炉中氯元素的来源和排出途径,明晰氯元素的侵蚀机理,将铁前系统作为整体,研究氯元素的迁移路径,为降低高炉氯负荷及其对高炉和附属系统的危害提供理论依据十分必要。以酒钢某高炉为研究对象,对选矿、烧结、高炉3个工序所使用及产出的物料进行取样,采用离子色谱法对样品氯含量进行检测。通过氯元素平衡分析计算发现,选矿工序中的黑沟矿带入了大部分的氯元素;在烧结工序中自产精矿带入
3、的氯元素占大部分;而在高炉系统中含铁炉料是酒钢高炉氯元素的最大来源,其次是焦炭和煤粉。高炉系统中的氯元素除了高炉煤气带出外,其余布袋灰带出氯元素的比例也较高。针对酒钢高炉的氯负荷现状,从源头上降低氯元素进入到选矿工序、烧结工序和高炉系统的量,通过喷吹低氯含量的煤粉和配加低氯含量的焦炭来限制高炉中氯元素的入炉负荷,在烧结工序对除尘灰的氯元素进行脱除,并降低氯元素在高炉内的循环富集,可大大减轻氯元素给高炉及其附属设备带来的危害。关键词:氯元素;迁移行为;高炉;烧结;选矿文献标志码:A 文章编号:0 4 4 9-7 4 9 X(2 0 2 3)0 6-0 0 5 3-0 8M i g r a t i
4、 o nb e h a v i o ro f c h l o r i n e e l e m e n t s i n i r o n-m a k i n gp r o c e s so fJ i u q u a nI r o na n dS t e e l(G r o u p)C o.,L t d.J I ANGX i n t a i1,L UF e n g l i n1,S H IH u a n g y u2,WANGC u i3,Z HANGJ i a n l i a n g2(1.H o n g x i n g I r o na n dS t e e lC o.,L t d.,J i u
5、 q u a n I r o na n dS t e e l(G r o u p)C o.,L t d.,J i a y u g u a n7 3 5 1 0 0,G a n s u,C h i n a;2.S c h o o l o fM e t a l l u r g i c a l a n dE c o l o g i c a lE n g i n e e r i n g,U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yB e i j i n g,B e i j i n g1 0 0 0 8 3,C h i n a;3
6、.S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fA d v a n c e dM e t a l l u r g y,U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yB e i j i n g,B e i j i n g1 0 0 0 8 3,C h i n a)作者简介:蒋心泰(1 9 7 1),男,大学本科,高级工程师;E-m a i l:j i a n g x i n t a i j i u g a n g.c o m;收稿日期:2 0 2 2-1 2-2 5通信作者:张建良(1 9 6 5)
7、,男,博士,教授;E-m a i l:z h a n g.j i a n l i a n g h o t m a i l.c o mA b s t r a c t:T h em i g r a t i o nb e h a v i o ro f c h l o r i n e i nt h e i r o n-m a k i n gp r o c e s sh a sa ni m p o r t a n t i n f l u e n c eo nt h ec h l o r i n el o a do f t h eb l a s tf u r n a c e,t h em e t a l
8、l u r g i c a lp e r f o r m a n c eo fr a w m a t e r i a l sa n df u e l s,t h eg a sp i p e l i n es y s t e m,t h eT R Tp o w e rg e n e r a t i o ns y s t e m,a n d t h e r e f r a c t o r yo f t h eh o t s t o v e.W i t h t h eo b v i o u sd e v e l o p m e n t o f l a r g e-s c a l e a n di n
9、 t e n s i v eb l a s t f u r n a c e s,t h ep r o p o r t i o no f l a r g e-s c a l eb l a s t f u r n a c e s i n c r e a s e sy e a rb yy e a r,a n dt h ee r o s i o no f c h l o-r i n ee l e m e n t sb r i n g sg r e a t e c o n o m i c l o s s e s t os t e e l e n t e r p r i s e s.T oc l a r
10、i f y t h ev a r i o u s s o u r c e s a n dd i s c h a r g e so f c h l o-r i n ee l e m e n t s i nt h eb l a s t f u r n a c e a n dt h e e r o s i o nm e c h a n i s m,i t i sn e c e s s a r y t o t a k e t h e t h r e ep r o c e s s e so f o r eb e n e-f a c t i o n,s i n t e r i n ga n db l a
11、s t f u r n a c ea saw h o l ea n ds t u d y t h em i g r a t i o np a t ho f c h l o r i n ee l e m e n t s,w h i c hc a np r o v i d ea t h e o r e t i c a lb a s i s f o r r e d u c i n g t h e c h l o r i n e l o a do f t h eb l a s t f u r n a c e a n d i t sh a z a r d s t o t h eb l a s t f u
12、 r n a c e a n da u x i l i a r ys y s t e m.T a k i n gab l a s t f u r n a c eo f J i u q u a n I r o na n dS t e e l(G r o u p)C o.,L t d.(J i u q u a nS t e e l)a s t h e r e s e a r c ho b j e c t,t h em a t e r i a l sc h a r g e da n dp r o d u c e d i nt h e t h r e ep r o c e s s e so fo r
13、eb e n e f a c t i o n,s i n t e r i n ga n db l a s t f u r n a c ew e r es a m-p l e d,a n dt h ec h l o r i n ec o n t e n to ft h es a m p l e sw a sd e t e c t e db yi o nc h r o m a t o g r a p h y.T h r o u g hc h l o r i n ee q u i l i b r i u mc a l c u l a t i o n,i tw a s f o u n d t h a
14、tm o s t o f t h e c h l o r i n ew a sb r o u g h t i nb y t h eH e i g o uo r e i n t h e o r eb e n e f i c i a t i o np r o c e s s,m o s to f t h ec h l o r i n ew a sb r o u g h t i nb yt h es e l f-p r o d u c e dc o n c e n t r a t ei nt h es i n t e r i n gp r o c e s s,a n di r o n-c o n t
15、 a i n i n gb u r d e n sw e r e t h e l a r g e s t s o u r c eo f c h l o r i n e,f o l l o w e db yc o k e a n dp u l v e r i z e dc o a l i n t h eb l a s t f u r n a c e.I na d d i t i o n t ot h ec h l o r i n eb r o u g h t o u tw i t h t h eb l a s t f u r n a c eg a s,t h ep r o p o r t i o
16、 no f c h l o r i n eb r o u g h t o u t b y t h e r e s t o f t h eb a ga s hi sa l s oh i g h.G i v e nt h ec h l o r i n e l o a do f t h eb l a s t f u r n a c e i nJ i u q u a nS t e e l,t h ea m o u n to fc h l o r i n ee n t e r i n gt h eo r e钢 铁第5 8卷b e n e f a c t i o np r o c e s s,s i n
17、t e r i n gp r o c e s sa n db l a s t f u r n a c e s y s t e ms h o u l db e r e d u c e df r o mt h es o u r c e,a n dt h e c h l o r i n er e m o v a l o fd u s t a s hs h o u l db ec a r r i e do u t i nt h es i n t e r i n gp r o c e s s,a n dt h ec i r c u l a t i o ne n r i c h m e n to f c
18、h l o r i n e i nt h eb l a s t f u r n a c es h o u l db er e d u c e d,w h i c hc o u l dg r e a t l yr e d u c e t h eh a z a r d sc a u s e db yc h l o r i n e t ot h eb l a s t f u r n a c ea n di t sa n c i l l a r ye q u i p m e n t.K e yw o r d s:c h l o r i n e;m i g r a t i o nb e h a v i
19、o r;b l a s t f u r n a c e;s i n t e r i n g;o r eb e n e f a c t i o n 出于对资源、环保问题的重视,高炉湿法除尘工艺逐步被干法除尘工艺所取代,原本被湿法除尘工艺煤气洗涤水吸收的H C l及其他酸性气体,对干法除尘工艺高炉煤气管道、附属设备等产生了积尘、腐蚀等危害1-5,通过不同途径进入到高炉中的氯化物不仅会对高炉的原燃料性能产生影响,同时会腐蚀高炉后的煤气管道,造成T R T叶片结厚,使热风炉耐火材料严重变形,从而影响高炉的正常生产及其附属设备构件的寿命6-9,给钢厂带来严重的经济损失。因此,查明氯元素在铁前系统的迁移规
20、律对降低氯元素给高炉及其附属设备带来的危害意义重大1 0-1 1。本文通过对酒钢铁前系统的选矿工序、烧结工序、高炉系统中各项物料的氯元素含量进行检测分析和平衡计算,系统地分析和评价酒钢铁前系统氯元素的迁移规律以及高炉系统氯元素平衡富集情况,从而提出降低氯元素对酒钢高炉及其附属设备的危害措施。1 选矿工序氯元素平衡选矿工序所用原料包括黑沟矿和预选矿,产物为综精、废石、总尾和废水。为了研究氯元素在酒钢选矿工序中的平衡情况及脱除率,主要采用G B/T6 7 3 0.6 92 0 1 0离子色谱法(I C S-5 0 0 0)检测试样中的氯元素含量,并对检测结果进行数据分析,检测结果见表1和表2。表1
21、 酒钢一选工序氯平衡T a b l e1 C h l o r i n eb a l a n c eo f t h e f i r s t o r eb e n e f a c t i o np r o c e d u r e项目品种质量分数/%质量/k g氯质量分数/%氯元素质量/(gt-1)氯元素所占比例/%原矿黑沟矿5 05 0 00.0 6 843 4 2.0 06 8.8 1预选矿5 05 0 00.0 3 101 5 5.0 03 1.1 9合计1 0 010 0 04 9 7.0 01 0 0.0 0精矿一选综精4 74 7 00.0 2 341 0 9.9 85 2.2 3一选废
22、石44 00.0 1 977.8 83.7 4一选总尾4 54 5 00.0 2 069 2.7 04 4.0 3合计9 69 6 02 1 0.5 61 0 0.0 0表2 酒钢二选工序氯平衡T a b l e2 C h l o r i n eb a l a n c eo f t h e s e c o n do r eb e n e f a c t i o np r o c e d u r e项目品种质量分数/%质量/k g氯质量分数/%氯元素质量/(gt-1)氯元素所占比例/%原矿黑沟矿5 05 0 00.0 6 843 4 2.0 06 8.8 1预选矿5 05 0 00.0 3 10
23、1 5 5.0 03 1.1 9合计1 0 010 0 04 9 7.0 01 0 0.0 0精矿二选综精4 74 7 00.0 2 621 2 3.1 45 2.4 5二选废石44 00.0 4 731 8.9 28.0 6二选总尾4 54 5 00.0 2 069 2.7 03 9.4 9合计9 69 6 02 3 4.7 61 0 0.0 0 选矿工序的物料损失为4%,由表1可知,一选工序原矿中的 黑沟矿和 预 选 矿 质 量 分 数 分 别 为5 0%,其中黑沟矿中的氯质量分数较高,为0.0 6 84%,预选矿中氯质量分数为0.0 3 10%。每吨原矿中有3 4 2.0 0g的 氯 元
24、 素 来 自 黑 沟 矿,所 占 比 例 为6 8.8 1%;1 5 5.0 0g的氯元素来自预选矿,所占比例为3 1.1 9%。经过一选工序,精矿质量分数为4 7%,废石质量分数为4%,尾矿质量分数为4 5%,3种矿的氯含量较为接近,而每吨原矿中有1 0 9.9 8g的氯元素进入精矿,所占比例为5 2.2 3%;7.8 8g的氯元45第6期蒋心泰,等:酒钢铁前系统氯元素迁移行为素进入废石,所占比例为3.7 4%;9 2.7 0g的氯元素进入尾矿,所占比例为4 4.0 3%。一选工序氯元素滞留率为4 2.3 7%,脱除率为5 7.6 3%,即每吨原矿石中带入的氯元素为4 9 7.0 0g,一选
25、工序后由精矿、废石和总尾带出的氯元素为2 1 0.5 6g,其余进入废水中,为2 8 6.4 4g。由表2可知,二选废石中氯质量分数最高,为0.0 4 73%;精矿中氯质量分数次之,为0.0 2 62%;尾矿中氯质量分数最低,为0.0 2 06%。每吨原矿经过二选工序之后,有1 2 3.1 4g的氯元素进入精矿,所占比例为5 2.4 5%;有1 8.9 2g的氯元素进入废石,所占比例为8.0 6%;有9 2.7 0g的氯元素进入尾矿,所占比例为3 9.4 9%。二选工序氯元素滞留率为4 7.2 4%,脱除率为5 2.7 6%,即每吨原矿石中带入的氯元素为4 9 7.0 0g,二选工序后由精矿、
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