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摘要：在钢铁厂的生产环节中，钢产品在制作时会出现一定锌循环，当其经过高炉系统时，会发生比较明显的化学反应过程。通常情況下锌会在高炉内部循环富集，进而出现较高的锌负荷，在生产过程产生较大的危害。鉴于此，本文探究钢铁厂在生产阶段所出现的锌循环，分析其在高炉内部的循环路径，讨论负荷变化情况，并阐述其对高炉所产生的危害性，最后提出有效的控制措施，旨在防治高炉中的锌量过多，保障钢铁制造流程的有序性和高效性。
关键词：锌;钢铁厂;循环;危害
前言
对于钢铁制造流程来说，锌是不可获取的一种原料，在生产环节具有较大的消耗量。在正常钢铁厂内，每年消耗的镀锌钢管产品中，可消耗将近一半的有色金属锌。同时在钢材料达到生命周期后，其所残留的锌会随着废钢而重新进入到制造环节。在当前形势下，铁矿石原料的供应出现明显不足的现状，对入炉的锌含量控制也呈现日益放松的趋势。导致高炉内富集锌量日益增加，从而产生了较大的危害性。因此相关钢铁厂应当采取有效措施，严格控制锌的循环和危害，旨在保障钢铁制品的质量得到提升，降低对高炉的损害。
1锌在钢铁厂内的循环
1.1高炉锌循环路径
在钢铁厂生产环节，锌会在制造系统中形成相应的循环路径。一般来说，对于钢铁制品的制造，包含两个闭合状态的循环路径，其中一种则是锌在高炉系统中的循环。在钢铁厂中，锌量的来源多是高炉内的入炉炉料，如生矿、煤粉、烧结矿以及焦炭等。当其在高炉内部接触其他反应物质后，能够促使锌循环进入到制造系统的烟气除尘装置。利用高炉进行炼铁时，产生的粉尘以及污泥中，会含有大量的碳元素和铁元素。因此在钢铁厂中为实现资源高效利用，会将具有使用价值的原料进行烧结。这一过程中，锌护随着烧结原料进入到高炉中，以此形成循环路径[1]。
1.2转炉锌循环路径
目前在钢铁制造流程中，转炉炼钢的应用比较普及。在该生产模式下，锌在系统内的闭合循环路径仍然存在。其来源大多是铁水及废钢中含有的锌，在一系列反应后会出现挥发，从而进入到烟尘处理系统中。当尘泥返回进行烧结利用环节，锌会进入到高炉中循环，也有部分锌会进入到铁水中，能够回到转炉中形成锌循环。在该路径中，铁水中的锌溶解度相对较低，虽然铁水量较大，但参与循环的锌量很少。同时钢水和钢渣的排放，可能会排处一部分锌，所以以转炉为中心的炼钢循环，锌总量较少，对转炉以及其他设备等产生的腐蚀作用不显著。
1.3电炉锌循环路径
近年来，随着科学技术的不断进步，在钢铁厂的生产环节内，电炉炼钢逐渐占有一定比例，在生产时其所产生的粉尘也将会形成锌循环路径。这是由于电炉炼钢系统中，其粉尘中含有大量的锌，来源则是废钢残留。因此循环中的锌含量直接取决于废钢的附带锌含量。同时在镀锌钢铁制品的数量逐渐增加，导致镀锌材料在达到使用后期后，可进入到回收系统中，当炼钢时随产生的尘泥，其含有含锌量将会大量增加。所以综合来说，钢铁厂内锌循环富集的环节，则是粉尘和尘泥返回炉内进行烧结使用，其最终会富集在高炉内，所以为减少和避免高炉内部的循环富集，则应当将其路径进行切断。比如将含锌量较高的尘泥等进行集中收集后进行专门处理，减少烧结使用。或者是严格控制其他炉料的入炉量，以此减少锌循环[2]。
2锌在高炉内的循环及负荷
2.1锌在高炉内的循环
高炉内部出现的锌循环一般会呈现多种形式而存在，比如铁酸盐、硅酸盐、氧化物或者硫化物等。所以，当高炉内部的温度达到相应条件值时，将会促生一系列的化学反应。而根据锌的特性而言，其熔点为420℃左右，并且因为锌的蒸汽压相对较高，当高炉温度达到900℃时，蒸汽压值与标准大气压值相接近，在高炉内部则会通过化学反应有效的还原锌，进而出现气化现象。同时当锌蒸汽在高炉上升气流的作用下，会进入到高炉的上部位置。此时大量的锌会随着烟气及粉尘等进入到除尘系统中。一部分锌会在装置内发生化学反应，也有部分锌会受冷凝影响，形成固态的颗粒状物质，当炉料下降后，可形成循环。也有部分锌蒸汽会在炉衬上出现冷却，进而出现结瘤[3]。
2.2锌在高炉内的负荷
如果锌在高炉内部出现过量富集，则会对其运行产生较大的负担。为解决这一问题，钢铁厂重视运用高炉生产方式，将吨铁所需的原料全部带入到高炉内，促使锌含量达到平均值，目的是准确衡量锌在系统内的聚集程度。因此对锌负荷的计算，主要是在锌物料平衡的基础上，跟踪记录7天内入炉炉料的相关数据，比如入炉锌含量、投入量、产出物附着锌含量等，以便于更为直观的发现锌来源，便于开展有效的针对性控制措施。
3锌对高炉的危害
锌对钢铁厂的危害主要体现在其大量富集，对高炉及其附属设备产生较大的腐蚀危害。其具体如下：
（1）锌在炉喉钢砖或者炉身的中上部位会形成炉瘤，一旦其形态过大，就会严重影响高炉上部的煤气流发生紊乱，进而会引发悬料崩料等情况，增大高炉的操作难度，促使高炉无法正常开展生产作业。
（2）高炉内出现大量的锌富集，最为直接的影响则是破坏炉衬，严重情况会致使高炉的炉皮发生开裂。并且在高温条件下进行还原锌，还能够出现一定的挥发现象。比较常见的则是锌蒸汽在高炉炉皮的焊接位置、接缝处等发生冷凝反应，生成熔点低的锌铁合金，从而将会导致炉皮强度大幅下降，促使其裂缝很难被焊补。
（3）在煤气上升管内锌发生冷凝或者积聚，将会导致其管内堵塞。同时锌会在高炉风口位置出现大量沉积，当其渗入到风口的砖缝中，就会腐蚀风口的耐火材料，致使出现砖体输送的情况，很容易形成肿瘤形状的侵蚀体，造成风口受损。
4控制锌在高炉内部循环富集的有效措施
结合锌在高炉内部的循环路径和负荷以及危害等分析，则应当严格控制锌的富集情况。不过在当前阶段，所采取的措施基本都会对高炉的正常生产操作产生影响。因此在实践中，应当以尽量维护高炉稳定的控制措施为主，具体包括以下几个方面：
（1）建立健全高炉内锌负荷检测机制。即是开展实时分析和预测活动，对锌负荷的情况进行掌握，有效控制入炉炉料中锌的含量，将其限制在150g/t以下，确保高炉的顺利运行和正常使用寿命。
（2）加强粉尘及污泥处理技术，并强调对高锌含量条件的考虑。比如在回收利用废钢时，应当先进行合理的锌回收工艺，保障粉尘和污泥不必再次返回到高炉内，防止烧结过程中出现大量的锌富集，在根本上切断锌含量的来源。
（3）规范高炉操作流程，保证煤气流的合理分布，进而改善和延缓锌积聚的速度。并注重应用中心气流，以此降低软熔带，促使在炉腹位置减少对锌的聚集，避免过量的锌对高炉及其附属设备产生严重危害。
（4）基于钢铁厂内部锌的化学反应、循环路径等，研发高炉内脱锌及减锌的有效方法，通过周期性的洗炉以对锌量进行控制，避免对高炉产生危害。
结束语
综上所述，由于锌含量在高炉内部的大量聚集，会对其生产设备产生较大的腐蚀。而分析循环路径中的锌来源，主要是因为镀锌废钢以及含锌尘泥等返回烧结，促使锌在高炉内出现聚集。为有效控制锌含量，应当建立健全高炉内锌负荷检测机制、注重研发应用高锌含量的粉尘和污泥处理工艺、规范高炉操作流程、周期性洗炉等，避免含锌粉尘和污泥的烧结，防范锌的循环富集，保障钢铁厂生产制造具有高效性和安全性。
参考文献
[1]杨冬伟，郭键柄，张琪，陈正.钢铁厂含锌粉尘的危害与处理技术[J].甘肃冶金，2017，39（04）：82-85+95.
[2]付筱芸，王碧侠，刘欢，马红周.钢铁厂含锌粉尘处理技术和锌的回收[J].热加工工艺，2019，48（02）：10-13.
[3]金永龙，何志军，湛文龙，庞清海.固体碳直接还原钢铁厂含锌固废的理论与实践[J].钢铁，2019，54（10）：111-116+133.
关键词：锌;钢铁厂;循环;危害
前言
对于钢铁制造流程来说，锌是不可获取的一种原料，在生产环节具有较大的消耗量。在正常钢铁厂内，每年消耗的镀锌钢管产品中，可消耗将近一半的有色金属锌。同时在钢材料达到生命周期后，其所残留的锌会随着废钢而重新进入到制造环节。在当前形势下，铁矿石原料的供应出现明显不足的现状，对入炉的锌含量控制也呈现日益放松的趋势。导致高炉内富集锌量日益增加，从而产生了较大的危害性。因此相关钢铁厂应当采取有效措施，严格控制锌的循环和危害，旨在保障钢铁制品的质量得到提升，降低对高炉的损害。
1锌在钢铁厂内的循环
1.1高炉锌循环路径
在钢铁厂生产环节，锌会在制造系统中形成相应的循环路径。一般来说，对于钢铁制品的制造，包含两个闭合状态的循环路径，其中一种则是锌在高炉系统中的循环。在钢铁厂中，锌量的来源多是高炉内的入炉炉料，如生矿、煤粉、烧结矿以及焦炭等。当其在高炉内部接触其他反应物质后，能够促使锌循环进入到制造系统的烟气除尘装置。利用高炉进行炼铁时，产生的粉尘以及污泥中，会含有大量的碳元素和铁元素。因此在钢铁厂中为实现资源高效利用，会将具有使用价值的原料进行烧结。这一过程中，锌护随着烧结原料进入到高炉中，以此形成循环路径[1]。
1.2转炉锌循环路径
目前在钢铁制造流程中，转炉炼钢的应用比较普及。在该生产模式下，锌在系统内的闭合循环路径仍然存在。其来源大多是铁水及废钢中含有的锌，在一系列反应后会出现挥发，从而进入到烟尘处理系统中。当尘泥返回进行烧结利用环节，锌会进入到高炉中循环，也有部分锌会进入到铁水中，能够回到转炉中形成锌循环。在该路径中，铁水中的锌溶解度相对较低，虽然铁水量较大，但参与循环的锌量很少。同时钢水和钢渣的排放，可能会排处一部分锌，所以以转炉为中心的炼钢循环，锌总量较少，对转炉以及其他设备等产生的腐蚀作用不显著。
1.3电炉锌循环路径
近年来，随着科学技术的不断进步，在钢铁厂的生产环节内，电炉炼钢逐渐占有一定比例，在生产时其所产生的粉尘也将会形成锌循环路径。这是由于电炉炼钢系统中，其粉尘中含有大量的锌，来源则是废钢残留。因此循环中的锌含量直接取决于废钢的附带锌含量。同时在镀锌钢铁制品的数量逐渐增加，导致镀锌材料在达到使用后期后，可进入到回收系统中，当炼钢时随产生的尘泥，其含有含锌量将会大量增加。所以综合来说，钢铁厂内锌循环富集的环节，则是粉尘和尘泥返回炉内进行烧结使用，其最终会富集在高炉内，所以为减少和避免高炉内部的循环富集，则应当将其路径进行切断。比如将含锌量较高的尘泥等进行集中收集后进行专门处理，减少烧结使用。或者是严格控制其他炉料的入炉量，以此减少锌循环[2]。
2锌在高炉内的循环及负荷
2.1锌在高炉内的循环
高炉内部出现的锌循环一般会呈现多种形式而存在，比如铁酸盐、硅酸盐、氧化物或者硫化物等。所以，当高炉内部的温度达到相应条件值时，将会促生一系列的化学反应。而根据锌的特性而言，其熔点为420℃左右，并且因为锌的蒸汽压相对较高，当高炉温度达到900℃时，蒸汽压值与标准大气压值相接近，在高炉内部则会通过化学反应有效的还原锌，进而出现气化现象。同时当锌蒸汽在高炉上升气流的作用下，会进入到高炉的上部位置。此时大量的锌会随着烟气及粉尘等进入到除尘系统中。一部分锌会在装置内发生化学反应，也有部分锌会受冷凝影响，形成固态的颗粒状物质，当炉料下降后，可形成循环。也有部分锌蒸汽会在炉衬上出现冷却，进而出现结瘤[3]。
2.2锌在高炉内的负荷
如果锌在高炉内部出现过量富集，则会对其运行产生较大的负担。为解决这一问题，钢铁厂重视运用高炉生产方式，将吨铁所需的原料全部带入到高炉内，促使锌含量达到平均值，目的是准确衡量锌在系统内的聚集程度。因此对锌负荷的计算，主要是在锌物料平衡的基础上，跟踪记录7天内入炉炉料的相关数据，比如入炉锌含量、投入量、产出物附着锌含量等，以便于更为直观的发现锌来源，便于开展有效的针对性控制措施。
3锌对高炉的危害
锌对钢铁厂的危害主要体现在其大量富集，对高炉及其附属设备产生较大的腐蚀危害。其具体如下：
（1）锌在炉喉钢砖或者炉身的中上部位会形成炉瘤，一旦其形态过大，就会严重影响高炉上部的煤气流发生紊乱，进而会引发悬料崩料等情况，增大高炉的操作难度，促使高炉无法正常开展生产作业。
（2）高炉内出现大量的锌富集，最为直接的影响则是破坏炉衬，严重情况会致使高炉的炉皮发生开裂。并且在高温条件下进行还原锌，还能够出现一定的挥发现象。比较常见的则是锌蒸汽在高炉炉皮的焊接位置、接缝处等发生冷凝反应，生成熔点低的锌铁合金，从而将会导致炉皮强度大幅下降，促使其裂缝很难被焊补。
（3）在煤气上升管内锌发生冷凝或者积聚，将会导致其管内堵塞。同时锌会在高炉风口位置出现大量沉积，当其渗入到风口的砖缝中，就会腐蚀风口的耐火材料，致使出现砖体输送的情况，很容易形成肿瘤形状的侵蚀体，造成风口受损。
4控制锌在高炉内部循环富集的有效措施
结合锌在高炉内部的循环路径和负荷以及危害等分析，则应当严格控制锌的富集情况。不过在当前阶段，所采取的措施基本都会对高炉的正常生产操作产生影响。因此在实践中，应当以尽量维护高炉稳定的控制措施为主，具体包括以下几个方面：
（1）建立健全高炉内锌负荷检测机制。即是开展实时分析和预测活动，对锌负荷的情况进行掌握，有效控制入炉炉料中锌的含量，将其限制在150g/t以下，确保高炉的顺利运行和正常使用寿命。
（2）加强粉尘及污泥处理技术，并强调对高锌含量条件的考虑。比如在回收利用废钢时，应当先进行合理的锌回收工艺，保障粉尘和污泥不必再次返回到高炉内，防止烧结过程中出现大量的锌富集，在根本上切断锌含量的来源。
（3）规范高炉操作流程，保证煤气流的合理分布，进而改善和延缓锌积聚的速度。并注重应用中心气流，以此降低软熔带，促使在炉腹位置减少对锌的聚集，避免过量的锌对高炉及其附属设备产生严重危害。
（4）基于钢铁厂内部锌的化学反应、循环路径等，研发高炉内脱锌及减锌的有效方法，通过周期性的洗炉以对锌量进行控制，避免对高炉产生危害。
结束语
综上所述，由于锌含量在高炉内部的大量聚集，会对其生产设备产生较大的腐蚀。而分析循环路径中的锌来源，主要是因为镀锌废钢以及含锌尘泥等返回烧结，促使锌在高炉内出现聚集。为有效控制锌含量，应当建立健全高炉内锌负荷检测机制、注重研发应用高锌含量的粉尘和污泥处理工艺、规范高炉操作流程、周期性洗炉等，避免含锌粉尘和污泥的烧结，防范锌的循环富集，保障钢铁厂生产制造具有高效性和安全性。
参考文献
[1]杨冬伟，郭键柄，张琪，陈正.钢铁厂含锌粉尘的危害与处理技术[J].甘肃冶金，2017，39（04）：82-85+95.
[2]付筱芸，王碧侠，刘欢，马红周.钢铁厂含锌粉尘处理技术和锌的回收[J].热加工工艺，2019，48（02）：10-13.
[3]金永龙，何志军，湛文龙，庞清海.固体碳直接还原钢铁厂含锌固废的理论与实践[J].钢铁，2019，54（10）：111-116+133.