1 前言
我們承鋼擁有世界上最大的釩鈦礦冶煉高爐，而新三號高爐又是最后投產(chǎn)的，較之新四和五號高爐來說，設備更加完善，設計更加合理，配備有儲鐵式大溝、十字測溫、銅冷旁通中部調水裝置等實用設備和先進技術，近幾年承鋼飛速發(fā)展同時，煉鐵廠也在與時俱進，不論從規(guī)模還是從技術指標，還是從人員素質都有了極大的提高，尤其新三號高爐更是走在了發(fā)展的最前沿，低硅鈦冶煉、大礦批礦焦同角、煤氣利用率大幅提高、爐況長周期穩(wěn)定等方面取得了良好的成績，但對堿金屬危害控制還處于起步階段，或者是剛剛認識到了重要性但還沒有形成符合實際要求的、與時俱進的、成體系的理論，而且現(xiàn)實中堿金屬危害嚴重制約著我們高爐長周期穩(wěn)定，由于其循環(huán)富集導致一定周期高爐較大幅度莫名波動，其實就是堿害影響。基于此，我們立此研究項目，要通過研究，實踐總結出大高爐釩鈦礦冶煉情況下堿金屬富集危害周期、現(xiàn)象、應對措施及最佳預防方案，并且要和上下部制度相配合，形成一整套完整調劑理論指導實踐，并且要向上游工藝延伸探究其預防辦法，從而穩(wěn)定煤氣流實現(xiàn)高爐長周期穩(wěn)定，同時也要實現(xiàn)提高煤氣利用率將低消耗的目的。
2 關鍵技術及創(chuàng)新
2.1 堿金屬的影響
2.1.1 對燒結礦的影響
（1）還原性
堿金屬能提高燒結礦的還原性能，其主要原因是堿金屬對還原反應的催化作用及堿金屬能增加燒結礦的氣孔率。從這一方面來看，堿金屬對降低焦比是有利的，但其作用有限。
（2）軟熔性能
高爐冶煉時要求燒結礦具有較高的軟熔溫度和較窄的軟熔溫度區(qū)間，使高爐內的軟熔帶處于較低的位置。當燒結礦堿度相同時，燒結礦中堿金屬含量越高，其軟熔溫度越低。原因在于堿金屬含量高時，將會和其它化合物反應而生成一些低熔點物質，從而使燒結礦軟熔溫度明顯降低。而釩欽燒結礦高爐冶煉過程中鈣、鐵、硅的氧化物在還原氣氛下固液反應生成的低熔點化合物鈣鐵橄欖石數(shù)量有限，其滴落溫度升高，從而使軟熔溫度區(qū)間變寬。
（3）還原粉化性能
堿金屬含量對低溫還原粉化率影響較小，對中溫還原粉化率則影響顯著。隨著堿金屬含量的增加，燒結礦的中溫還原粉化率增加。原因在于爐料中堿金屬氧化物含量的增加，加速了爐料還原過程的晶形轉變(Fe2O3三方晶系~Fe304立方晶系)，導致爐料體積膨脹，產(chǎn)生粉末，另外，K，N。揮發(fā)物冷凝沉積后與其他物料反應也使粉化率增加。
2.1.2 球團礦性能
堿金屬具有催化作用，能促進球團礦的還原，但過量的堿金屬會使球團礦膨脹，甚至出現(xiàn)開裂，強度變差等。惡化高爐料柱透氣性來破壞高爐的順行，從而導致焦比的升高。
2.1.3 焦炭性能
高爐解剖試驗發(fā)現(xiàn)，焦炭的氣孔中被鉀、鈉侵入，鉀、鈉在焦塊中心的富集量較外圍大，說明焦炭會吸附煤氣中的堿金屬使其本身的含堿量增加。堿金屬對焦炭氣孔壁產(chǎn)生侵蝕，使焦炭表面裂開和剝落;堿金屬對焦炭氣化反應的催化作用加速焦炭的解體。對攀鋼焦炭進行的抗堿侵蝕實驗表明，堿含量從1%升高到7%，焦炭反應性(CRI)升高，反應后強度(CSR)降低，特別是堿含量超過3%時，焦炭性能變化的速度較快。
2.2 減少排除堿金屬不良影響
（1）采用低硫、低堿的鐵礦石燒結，合理配礦，減少人爐堿負荷。
（2）適當增加燒結礦中MgO的含量，提高燒結礦強度，高MgO燒結礦的軟化開始溫度比高堿度燒結礦高70-140℃;并且軟化溫度區(qū)間窄，低溫還原粉化率低，有利于高爐改善透氣性。
（3）在燒結過程中加人CaC12對燒結礦進行氯化脫堿。CaC12既有利于提高燒結礦強度，又能與堿金屬反應生成KCl和NaCl而形成蒸汽隨燒結廢氣排出。對成品燒結礦進行鹵化物噴灑雖不能去除堿金屬，但能有效地降低燒結礦還原粉化率，改善料柱透氣性，也不失為控制堿害的良策之一。
2.3 提高爐渣的排堿能力
高爐內堿金屬主要通過高爐渣排出爐外，占排出總堿量的94%以上，因此，提高爐渣的排堿能力是減輕高爐堿金屬危害的主要方法。在提高爐渣排堿能力時要特別注意控制好爐溫和爐渣的堿度。條件允許時，盡量保持低爐溫、低堿度操作。爐渣堿度降低，使SiO2和TiO2的活度增
大，從而抑制了堿金屬硅欽酸鹽的高溫還原，使渣的溶堿能力提高。在總堿度不變的情況下，以MgO代替CaO造渣也有利于爐渣排堿。另一方面，可以考慮在爐料中加人硅石，改善K，Na與Si的反應條件，生成比較穩(wěn)定且容易進渣的K(Na)2SiO3，使爐渣帶走更多的堿金屬。
2.4 及時放渣
高爐渣的及時排放對高爐的正常生產(chǎn)和排堿至關重要，一方面由于，堿金屬在爐渣中均以固溶體的形式存在于各種物相中。及時放渣有利于堿金屬的排出;另一方面可以縮短含堿爐渣與爐缸焦炭反應的時間，減少堿金屬的還原和揮發(fā)。再者及時放渣有助于渣鐵的分離。爐渣在爐內停留時間長，渣中TiO:在高溫條件下生成TiC，TiN等高熔點化合物，這些化合物以固體狀態(tài)浮于液體渣中，使爐渣枯度增大，造成渣鐵分離困難。因此，及時放渣對排出堿金屬和降低鐵損具有重要意義。
2.5 改善焦炭熱性能
改善焦炭的熱性能向焦炭中添加鈍化劑（硼酸等），可以改善焦炭的熱性能，尤其是中等強度焦炭的改善效果較明顯。其機理是硼酸對焦炭的二氧化碳溶損反應具有負催化劑作用，抑制焦炭中的碳與二氧化碳反應。
2.6 優(yōu)化高爐操作
強化篩分管理，在改善原料的冶金性能的同時，減少人爐粉末;運用上下部調劑，形成合理煤氣流分布；控制冷卻強度，避免邊緣堆積或爐墻結厚。必要時采取硅石洗爐的辦法排除堿害。
3 運行效果
實施該項目后，有效地保證了高爐順行及長周期穩(wěn)定，降低了成本提高了效益，同時因減少爐況波動，減少了波動期間空氣污染、噪音污染（TRT停后調壓閥組噪音）等，創(chuàng)作了一定的經(jīng)濟效益和社會效益。
4 效益分析
4.1 經(jīng)濟效益計算
（1）排堿制度的應用可有效的提高渣皮穩(wěn)定性，減少內襯的侵蝕，預計爐役中后期，每三年可減少一次高爐噴涂造襯，每次用噴涂料400噸，噴涂料每噸5000元算，
年創(chuàng)效=400*5000/3=66萬元 
執(zhí)行定期排堿之后每年至少減少堿金屬相關爐況波動3次，每次波動都會持續(xù)半月，造成綜合焦比升高20kg/t*Fe，產(chǎn)量降低200噸/天。按正常日產(chǎn)5800噸生鐵，綜合燃料單價1400元/噸，生鐵成本2200元/噸計算）
年創(chuàng)效=3*（15*5600*20*1400/1000+15*200*2200)=2685萬元
該項目合計創(chuàng)效=（1）+（2）=2751萬元
4.2 社會效益
實施該項目成果后，有效地保證了高爐順行及長周期穩(wěn)定，降低了成本提高了效益，同時因減少爐況波動，減少了波動期間空氣污染、噪音污染（TRT停后調壓閥組噪音）等。