高炉中铅元素的循环富集及其抑制措施

薛 飞

（济钢集团国际工程技术有限公司，山东 济南250101）

1 前言

铅是高炉原料中的一种微量元素，在矿石中主要以PbSO4、PbS形式存在，在高炉内易被C、CO及Fe还原生成Pb，由于铅的密度比铁水大得多，而熔点（327℃）却很低，故铅能够迅速渗入炉底的砖缝中，若与炉底碳砖反应形成金属化合物，则有修复砖衬缺陷的作用，若进入碳砖内部，则会使砖发生膨胀变形，破坏炉底砖的整体性，加快对炉衬的侵蚀，给高炉冶炼带来不利的影响，危机高炉寿命［1-2］。

铅的沸点为1 540℃，在高炉高温区会部分发生气化进入煤气中，当上升到低温区时又被氧化为氧化铅再随炉料下降，因此使铅在高炉中形成循环富集。在高炉冶炼条件下无法控制铅的还原，因此只能控制铅的入炉量和定期排除沉积的铅［3-4］。

2 高炉中铅元素的平衡计算及分析

通过对某钢厂4#高炉在休风期间，2#风口部位滴出的白色金属液体进行现场取样，对该高炉中铅元素进行了平衡计算，见表1。

根据表1对4#高炉进行铅平衡计算分析，可以看出，铅的带入主要是烧结矿，其次是焦炭，烧结矿和焦炭带入铅量达到80%以上；球团，澳矿，矽石和煤粉影响较小。铅的排出主要靠布袋灰，其次是重力灰，其余所占比例较小。

根据4#高炉内积累的铅量进行计算得出：高炉吨铁积累的铅量（A）：该钢厂4#高炉某月份产铁152 455.21 t，则炉内积累铅量为6 723.3 kg，可见铅在炉内积累量之大。

表1 某钢厂4#高炉铅的分布与平衡

3 高炉生产中铅的行为规律

4#高炉在休风期间，对2号风口部位滴出白色金属液体进行取样化验发现Zn、Pb含量较高，对风口流出的白色金属液体凝固后进行成分分析，结果见表2，扫描电镜和能谱分析见图1、图2、表3。

表2 风口白色金属液体试样化学成分 %

图1 试样总貌元素分析

从扫描电镜检测结果分析及图2可以看出，少量铅主要分布在图2中的白点处，而且以单质形式存在。含量具有重要意义，降低焦比对于防治铅害也十分重要。

表3 总貌元素分析结果

图2 试样元素分析二次电子像

2）提高高炉排铅率。控制含铁炉料和焦炭的粒度，尽量减少低粒度烧结矿、球团矿和焦炭的比例，以降低对铅蒸气的吸附率，从而改善其冶金性能和提高煤气排铅率。

3）在高炉内设置排铅孔。排铅孔无需贯穿整个炉底，只达到炉缸与炉底交界处的正下方即可，设置在炉底冷却系统的下面，由于在冷却系统上方设置贯穿型的排铅孔将形成较大的热阻，降低了炉底耐火材料的导热系数，不利于传热和高炉长寿，而炉底冷却系统则可以使铅尽快凝固，阻止其进一步向下渗透。

4 结语

根据现场取样调查结果的分析，高炉吨铁积累铅量为44.054 g/t，表明排出的铅只是少量，大部分铅循环渗透到炉底。为防治铅的循环富集对高炉造成的危害，需采取以下措施：

1）减少入炉原料的铅含量。降低铅在炼铁—烧结之间的大循环是减少入炉铅量的有效措施，对高炉炉尘进行烧结前的脱铅处理以降低烧结矿铅

［1］ 鲁德昌，刘达伦.重钢高炉生产中炉底排铅技术浅析［J］.四川冶金，1997（3）：17-19.

［2］ 沈峰满，杨雪峰，杨光景，等.铅在高炉内的渗透机理［J］.东北大学学报（自然科学版），2006（27）：1 003-1 006.

［3］ 高爱民，李明，孙丽芬，等.高炉炉料吸附铅蒸汽规律及对炉料冶金性能的影响［J］.钢铁研究，2007（10）：6-8.

［4］ 王成立，顾林娜.Pb在高炉冶炼过程中的变化与分配［J］.冶金丛刊，2008（6）：5-8.