1、碱金属钾、钠元素对高炉生产操作的影响及解决措施高炉锰铁生产所用锰矿石当中（特别是个别品种的进口锰矿）含有以钾和钠为主的碱金属元素，钾和钠元素通过对对煤炭反应性、煤炭机械强度和煤炭结构产生有害影响，以致危害高炉操作，严重时会使高炉风口区焦碳粉末聚集、导致高炉风口挂渣不进风，处理不得当发展成冻结事故。下面就针对矿石中的碱金属在高炉内对焦炭破坏性影响进行分析，并提出解决办法，以保证锰铁高炉生产安全运行。一、碱金属钾和钠对焦炭影响：（1） 对煤炭反应性的影响。钾和钠元素对煤炭与 CO2 反应有催化作用。一般情况下，钾和钠元素在煤炭中每增加0.3%0.5%，煤炭与 CO2 的反应速度约提高 10%15%
2、。钾和钠元素还可以降低煤炭与 CO2 反应的开始温度。含 3%钾和钠元素的煤炭比含 0.1%0.3%钾和钠元素的煤炭的反应开始温度约降低 50100。2） 对煤炭结构的影响。煤炭与 CO2 反应过程中，钾和钠元素的催化作用使表面反应率有较大的增加。（3） 对高炉操作的不良影响。钾和钠元素对煤炭质量的影响也会给高炉生产带来不良后果：煤炭与 CO2 反应的开始温度降低，可导致高炉炼铁焦比升高；由于煤炭与 CO2反应速度增加，煤炭在高炉中的降解失重加剧，机械强度和块度急剧下降，导致煤炭在高炉下部高温区过多粉化，影响高炉顺行；钾和钠元素蒸气在高炉上部 CO2 CO2 反应生成碳酸盐而析出;这些碱金属碳
3、酸盐部分粘附在炉壁上,会侵蚀耐火材料,影响高炉寿命。（4） 对反应后强度的影响。钾和钠元素虽然对煤炭与 CO2反应其催化作用，但在同一反应程度下，强度并不因钾和钠元素的存在而下降更多，这是因为催化作用虽然增加了煤炭的表层反应，却减轻了煤炭的内部反应。但在的反应时间内，碱金属能使反应程度加深，导致块焦反应后强度明显下降。锰铁高炉生产当中炉内的钾和钠元素主要来源于入炉锰矿，特别是进口巴西锰矿矿、南非锰矿，焦炭、熔剂带入量极少。使用这些碱金属含量偏高锰矿石进行冶炼，23 天内影响不大，连续使用一周以上会造成高炉内碱金属循环富集，使高炉内碱金属碱金属负荷偏高，碱金属在炉内危害加强，在炉内将引起炉缸堆积
4、、炉料透气性恶化、结瘤及损坏炉墙等。二、预防和减轻高炉碱害的措施（1）加强入炉原料化学分析和精料入炉的管理。为减少碱金属危害，有计划地做好高炉炉料碱金属状况分析，了解掌握高炉碱金属负荷动态，做好入炉原燃料的稳定工作，配加低碱负荷矿石，稳定或降低入炉碱金属的负荷，减少焦末及矿末的入炉，为高炉操作（排碱）提供有利的条件。（2）控制煤气流分布在高炉冶炼中，煤气是热能和化学能的携带者和传递者，同时也是碱金属的携带者和传递者。煤气量大，温度高的地方炉料的含碱量也高。发展中心气流对排碱有利。(3)对炉料进行脱碱针对碱金属对高炉生产的影响，可以用氯化焙烧的方法进行烧结矿和球团矿的脱碱。烧结矿和球团矿中的碱金
5、属也可用此法将其分离出来。以硅酸盐状态的钠为例，当加入氯化钙（CaCl2）时，发生的反应式：Na2O.SiO2+CaCl2CaO.SiO2+2NaClGTO=415624-293.6T,J/mol(T=298-1700K。热力学计算表明，氯化钙加入烧结矿和球团矿中，能够将其中的碱金属变成相应的氯化物（氯化钠和氯化钾）。生成物的熔点很低（分别是800和 770），沸点也低（1465和 1437），而蒸汽压却很高，这对烧结矿和球团矿的脱碱是有利的。氯化钙加入方式是直接用烧结添加剂形式把氯化钙粉配加到烧结原料中，氯化钙用量的依据锰矿石碱金属含量化学分析结果和化学方应方程式：Na2O.SiO2+CaCl2CaO.SiO2+2NaCl。（4）适当降低炉渣二元碱度和增加 MgO 含量高炉排出碱金属的主要渠道是炉渣，炉渣中碱含量可达到入炉碱含量的 90。在保持一定炉温的情况下，随着炉渣碱度的降低，高炉的排碱能力相应提高。渣中适当增加MgO 含量，既利于改善渣的流动性又有利于排碱；结语：高炉生产中碱金属破坏作用不容忽视，特别是在使用进口锰矿石冶炼时在选择锰矿品种和使用过程中一定要进行碱金属元素分析并采取相应措施，才能确保锰铁高炉生产稳定、经济运行。2014 年 10 月 10 日
