堿金屬對原燃料的影響
1惡化焦炭冶金性能。
堿金屬首先吸附在焦炭的氣孔，而后逐漸向焦炭內(nèi)部的基質(zhì)擴(kuò)散，隨著焦炭在堿蒸汽內(nèi)暴露時間的延長，堿金屬的吸附量逐漸增多。向焦炭基質(zhì)部分?jǐn)U散的堿金屬會侵蝕到石墨晶體內(nèi)部，破壞了原有的層狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生層間化合物。當(dāng)生成層間化合物時，會產(chǎn)生比較大的體積膨脹，導(dǎo)致焦炭強(qiáng)度下降，塊度減小，產(chǎn)生較多碎焦和粉末。不同堿量條件下測定的焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度結(jié)果表明，加入鉀、鈉濃度增加后，焦炭的反應(yīng)性增加，而且鉀、鈉濃度越高，反應(yīng)性越大。這說明鉀、鈉對焦炭的碳溶反應(yīng)起正催化作用，而且鉀的催化作用高于鈉。有關(guān)資料測定表明焦炭含K2O量每增加1％，反應(yīng)性增加8％，焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度降低9.2％。同時，高爐冶煉統(tǒng)計表明，堿負(fù)荷每增加1kg/t,焦比平均上升18.75kg/t。
2堿金屬對燒結(jié)礦的影響
2.1堿金屬對還原性的影響
燒結(jié)礦的還原度均隨燒結(jié)礦含堿量（K2O）的增高而提高，但隨著含堿量的進(jìn)一步增加，燒結(jié)礦的還原度提高幅度較小。堿金屬能促進(jìn)燒結(jié)礦還原的原因：一是堿金屬對還原反應(yīng)的催化作用，二是堿金屬能增加燒結(jié)礦的氣孔率。
.2.2堿金屬對還原粉化率的影響
堿金屬使燒結(jié)礦中溫還原粉化率倍增的原因是：一是在還原過程中，堿金屬會進(jìn)入氧化鐵的晶格。當(dāng)還原到FeO時，堿金屬大量進(jìn)入FeO晶格，由于堿金屬對還原反應(yīng)的催化作用，使該區(qū)域的金屬鐵晶體生長較快，在相界面上產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力積累到一定程度，便產(chǎn)生大量的裂紋，導(dǎo)致粉化率升高；二是在還原過程中會發(fā)生含鉀礦物中鉀元素的遷出與再集中，遷出的鉀（或游離的鉀）與硅鋁等元素結(jié)合，生成鉀鋁硅酸鹽，由于析晶困難，往往形成一些超顯微的結(jié)晶，晶化愈強(qiáng)，結(jié)構(gòu)也會更加疏松。
2.3堿金屬對燒結(jié)礦軟熔性能的影響
燒結(jié)礦少量堿金屬可以提高燒結(jié)礦的軟熔溫度，使軟熔帶下移，但是堿金屬含量過多時，會使軟熔帶溫度區(qū)間變寬而不利于高爐冶煉。
3堿金屬對球團(tuán)礦的影響
堿金屬是球團(tuán)礦產(chǎn)生異常膨脹的重要原因。試驗發(fā)現(xiàn)，在球團(tuán)礦中加入少量堿金屬碳酸鹽（0.5K2O或Na2O）、硅酸鹽（Na2SiO3）后，都會是球團(tuán)礦產(chǎn)生災(zāi)難性的膨脹。原因是堿金屬和硅酸鹽中的K+、Na+侵入Fe2O3晶格，在還原過程中，晶格變形及產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力使球團(tuán)礦發(fā)生災(zāi)難性的膨脹。球團(tuán)礦還原膨脹率愈高，還原后的強(qiáng)度愈低，還原粉化率也愈高。
預(yù)防和減輕高爐堿害的措施
1有效的高爐堿負(fù)荷管理工作
堿金屬在爐內(nèi)危害極大，在爐內(nèi)將引起爐缸堆積、爐料透氣性惡化、結(jié)瘤及損壞爐墻等，為減少堿金屬危害，有計劃地做好高爐爐料堿金屬狀況分析，了解掌握高爐堿金屬負(fù)荷動態(tài)，做好入爐原燃料的穩(wěn)定工作，配加低堿負(fù)荷礦石，穩(wěn)定或降低入爐堿金屬的負(fù)荷，減少焦末及礦末的入爐，為高爐操作（排堿）提供有利的條件。
2控制煤氣流分布
在高爐冶煉中，煤氣是熱能和化學(xué)能的攜帶者和傳遞者，同時也是堿金屬的攜帶者和傳遞者。煤氣量大，溫度高的地方爐料的含堿量也高。發(fā)展中心氣流對排堿有利。八鋼高爐爐料結(jié)構(gòu)中球團(tuán)礦和燒結(jié)礦各占50％，由于球團(tuán)礦含量高，低溫還原粉化率高，邊緣溫度過高，礦石過早軟熔，一旦爐溫波動，就容易結(jié)瘤。在總結(jié)正反兩面的基礎(chǔ)上，得出高堿金屬負(fù)荷下高爐煤氣仍按保持“兩條通路”的規(guī)律。應(yīng)在適當(dāng)發(fā)展邊緣氣流的基礎(chǔ)上，同時疏通中心操作。
3對爐料進(jìn)行脫堿
有關(guān)資料顯示，針對堿金屬會對燒結(jié)礦和球團(tuán)礦造成粉化膨脹問題，可以用氯化焙燒的方法進(jìn)行燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的脫堿。燒結(jié)礦和球團(tuán)礦中的堿金屬也可用此法將其分離出來。以硅酸鹽狀態(tài)的鈉為例，當(dāng)加入氯化劑（CaCl2）時，發(fā)生的反應(yīng)式：Na2O.SiO2+CaCl2＝CaO.SiO2+2NaCl△GTO=415624-293.6T,J/mol(T=298-1700K)。熱力學(xué)計算表明，氯化鈣加入燒結(jié)礦和球團(tuán)礦中，能夠?qū)⑵渲械膲A金屬變成相應(yīng)的氯化物（氯化鈉和氯化鉀）。生成物的熔點很低（分別是800℃和770℃），沸點也低（1465℃和1437℃），而蒸汽壓卻很高，這對燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的脫堿是有利的。
氯化脫堿存在的問題是，脫堿產(chǎn)物會沉積在廢氣流經(jīng)的各種設(shè)備上，造成結(jié)瘤和腐蝕管道。廢氣中的脫堿產(chǎn)物也會污染大氣。
4控制爐渣堿度、渣量及爐溫
國內(nèi)外研究表明，高爐排出堿金屬的主要渠道是爐渣，爐渣中堿含量可達(dá)到入爐堿含量的90％。爐渣排堿可以關(guān)注以下幾個方面：（1）在保持一定爐溫的情況下，隨著爐渣堿度的降低，高爐的排堿能力相應(yīng)提高。有資料表明，爐渣堿度降低0.1％則增加渣中（K2O+Na2O）0.21％；（2）堿金屬硅酸鹽的還原是一個強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，在合適的脫硫狀況下，保持渣堿度不變，適當(dāng)降低生鐵含硅，可以提高高爐排堿能力。鐵水含硅降低0.1％，渣中堿金屬氧化物增加0.045％；（3）提高渣中MgO（8％－12％）含量，特別是對于原料中Al2O3含量較高（15％－18％），降低渣中K2O、Na2O的活度，從而提高排堿率，渣中MgO±1％，影響渣中堿金屬氧化物±0.21％，所以，渣中適當(dāng)增加MgO含量，既利于改善渣的流動性又有利于排堿；（4）提高（MnO）／Mn比，可提高渣中堿金屬氧化物；(5)增加渣中含氟1％，相應(yīng)減少渣中堿金屬氧化物0.16％，用CaF2洗爐提高渣中堿的活度，加快堿金屬氧化物的還原，從而加大堿金屬在爐內(nèi)的循環(huán)富集，而高錳礦則沒有副作用，相反，還有利于排堿。
增加渣量能增加爐渣的排堿量是無須贅述的事實，但渣量的增加對降焦比不利，因此這一措施只在必要時采用。
(鋼訊)
