0 前言

高品位矿石产量减少，使用进口矿石又会产生巨大的成本，大部分钢铁厂开始使用低品位矿石。低品位矿是高于边界品位低于工业品位的那部分矿产资源。铅以PbSO4、PbS的形态存在矿石中，PbSO4、PbS在高炉中会被C,CO及Fe还原，生成单质铅。铅的密度(11.343 7 g/cm3)比铁水大，铅会迅速下降渗入炉底的砖缝中和炭砖发生反应，形成的复杂化合物能修复炉底砖衬缺陷，但是进入到炭砖内部，会是炭砖膨胀变形，促进碱金属元素对底砖的侵蚀，影响高炉寿命。一部分铅(沸点1 750 ℃)到达高炉高温区会气化，形成的铅蒸汽会随着煤气上升，但上升到低温区又会被氧化成氧化铅，又随着炉料下降进入高温区，从而使铅在高炉内循环，给高炉冶炼带来不利的影响，影响高炉寿命[1]。国内现如今对此也做了大量的研究，但都只是介绍了铅对高炉的整体影响，对高炉具体的影响，对高炉具体各部分的研究以及铅的具体渗透原理还未完善，需要进行进一步的研究。通过对A钢厂的数据进行分析，总结出铅在高炉中的形态、收入支出比以及铅在高炉中的侵蚀机理，介绍了铅对高炉部分耐火材料的影响。

1 铅在高炉各部的形态

1)进入。随着烧结矿、球团矿、焦炭以及矿石进入高炉主要形态为：PbS、PbO、PbSO4，在高炉中极易被碳、铁和一氧化碳还原。

目前尚无随机研究证实子宫畸形的外科矫正术可以预防早孕期的习惯性流产。子宫纵隔合并复发性流产者可考虑行纵隔切除术。子宫黏膜下肌瘤可在宫腔镜下做肌瘤切除术,宫腔粘连可在宫腔镜下做粘连分离术,术后放置宫内节育器3个月,同时进行雌激素、孕激素周期治疗,以促进子宫内膜增殖并预防再粘连。

2)块状带、软熔带。氧化为氧化铅，主要进行的化学反应为：

综上所述，肥胖患者超声引导下中心静脉穿刺置管术由于其“可视化”技术，相对于传统的盲穿方法，理论知识掌握更牢固，操作成功率更高，并发症发生率更低，耗时更短，教学效果更加满意。

2PbS+3O2→2PbO+2SO2

(1)

PbS+Fe→FeS+Pb

(2)

PbO+CO→Pb+CO2

(3)

一部分PbS氧化成PbO和PbSO4，生成的PbO和PbSO4再与PbS反应生成金属铅。

PbSO4+2C→PbS+2CO2

(4)

2PbO+PbS→3Pb+SO2

河南省山洪灾害防治县级非工程措施建设项目的实施，对积极主动防御山洪灾害，减少人员伤亡和财产损失，尤其是有效避免群死群伤事件发生起到积极作用。在2012年汛期试运行中，河南省依靠山洪灾害防治县级非工程措施项目建立的防御体系，深入落实“监测到点、预警到户、预案到村、责任到人”的防灾抗灾机制，在迎战多次暴雨山洪过程中发挥了突出作用，社会和经济效益十分显著。

(5)

从图3可以看出，每个月的带入铅量和带出铅量的差值较大，有大量的铅留在高炉内，大约为0.286 12 kg/t，平均每个月带入0.389 12 kg/t的铅，而排出量仅为0.102 3 kg/t，只占到带入量的26.29%，并且随着每个月产量不一样，所带入的铅量也不一样，产量高带入铅量也多，反之，这就说明了在提高产量的同时也是带入铅量高，残留在高炉中的铅量多的问题。

(6)

通过2.3可以看出，每月都有部分铅留在高炉中，并且会随着时间增长而越来越多。当炉内温度高于1 890 K时，碳和气态氧化铅反应生成气态单质铅。铅在高炉的炉缸和炉底主要以气态和液态的形式存在，这两种形态为铅向砖衬孔隙的渗透创造了条件。渗透进砖体的铅有聚集成片和星点状两种分布形态，此时金属铅会填充炭砖空隙，使得炭砖更加致密[4]。但是少部分铅会滴穿渣铁层到达高炉炉缸死铁层与炉底耐火材料之间，此部分铅由于高温高压的条件会升华成气态渗入炭砖并在适宜的温度区域再次凝结呈液态在炉底耐火材料中赋存[5]，这也就导致铅的进入量与排出量之间存在差值，但由于入炉料中铅负荷变化较大，即使排铅率相同，残留量也不尽相同，差值也就不同。对高炉的一些具体影响如下所述。

(7)

从表2和图1可以看出，入炉的铅主要由烧结矿带入，铅负荷波动大与烧结矿和高炉配料有关，适当的改变高炉原料的成分和用量可以改变高炉的带入铅量。

相对比基础组患者神经症状改善情况，联合组患者神经痛症状缓解及治愈时间更短，差异有统计学意义，P＜0.05，详情见表2。

前述PSO在迭代中易出现早熟现象，基于此本文提出将两种算法融合的GA-PSO算法，并做相应的改良，提高了快速性和准确性。

3)滴落带、燃烧带。由于铅的密度比铁的密度大得多。铅液会滴穿渣铁层；部分由于高温气化而成的铅蒸汽会随着煤气上升，但上升到低温区又会被氧化成氧化铅，又随着炉料下降进入高温区，少部分挥发进入煤气或结瘤，还原量过多时随铁渣溢出炉外[2]。

4)渣铁盛聚带。在高温高压的状态下，铅在炉底升华以气态形式渗入炉底碳砖，并在适宜的温度区域再次凝结为液态在炉底耐火材料中赋存。

3)将桌面型或嵌入式数据库转换为Client/Server架构数据库，服务器端无需安装数据库服务器，如SQL Server，客户端无需单独安装数据库驱动，并且做到网络线路上只有请求流和结果流，能更有效地利用网络带宽，从而达到高性能。

5)排出。少量以气态铅的形式跟随高炉煤气排出高炉，进入瓦斯灰中;在炉体耐火材料中的沉积；如果设有排铅孔，炉底的液态铅会从排铅孔排出;混在铁水、炉渣、污泥中排出[3]。

2 铅在高炉中的收入支出比

2.1 铅进入高炉时各部分所需量

Pushover study of three loading modes based on multi-modal

 

表1 A钢厂高炉生产单位铁各原料所需量

  

项目烧结矿/(kg·t-1)A球团/(kg·t-1)B球团/(kg·t-1)钒钛矿/(kg·t-1)C球团/(kg·t-1)合计/(kg·t-1)1月1232．56150．98402．85001786．392月1276．96304．07268．73001849．763月1274．05270．17281．6618．3401844．224月1241．44204．47096．63227．611770．155月1223．83113．06050．24368．991756．126月1254．11103．8000452．731810．64合计7502．951146．55953．24165．211049．3310817．28平均1250．49191．09317．7455．07349．771802．88

 

表2 A钢厂高炉各部带入铅含量

  

项目烧结矿/(kg·t-1)A球团/(kg·t-1)B球团/(kg·t-1)钒钛矿/(kg·t-1)C球团/(kg·t-1)合计/(kg·t-1)1月0．230450．120780．07645000．427682月0．306470．027360．04837000．382203月0．369470．024310．036610．00091700．431304月0．310360．0122600．0057910．029580．357995月0．244760．0079100．0030140．077480．333176月0．288440．00073000．113180．40235合计1．749950．193350．161430．0097210．220242．33471平均0．291650．032230．053810．0032410．073410．38912

图1 A钢厂高炉铅带入量分布

铅在低温区以PbS、PbO、PbSO4的形态进入，PbSO4被C还原成PbS,然后一部分PbS、PbO分别被Fe和CO还原成Pb，另一部分PbS氧化成PbO和PbSO4，生成的PbO和PbSO4再与PbS反应生成金属铅。

2.2 铅排出高炉时各部分所占的百分比

A钢厂高炉各部分带出铅量见表3，高炉铅排出分布如图2所示。

2.3 平衡计算

根据A钢厂高炉铅进入和排除情况进行铅平衡计算得到的折线图，如图3所示。

 

表3 A钢厂高炉各部分带出铅含量

  

项目生铁/(kg·t-1)炉渣/(kg·t-1)除尘灰/(kg·t-1)污泥/(kg·t-1)煤气/(kg·t-1)合计/(kg·t-1)1月0．0220．0230．0080．0550．00610．11412月0．0200．0190．00730．050．00580．10213月0．0210．0210．00810．0530．00610．10924月0．0190．0170．00690．0480．00560．09655月0．0170．0160．0060．0440．00540．08846月0．0210．0190．00760．0530．0070．1076合计0．1200．1150．04390．3030．0360．6179平均0．0200．01920．007310．05050．0060．1023

图2 A钢厂高炉铅排出分布

  

图3 A钢厂高炉铅平衡计算

PbS+2O2→PbSO4

2.4 铅对耐火材料的侵蚀机理

PbSO4+PbS→2Pb+2SO2

1)复合棕刚玉砖：A钢厂高炉使用的复合棕刚玉砖是以电熔棕刚玉和SiC为主要原料,用磷酸盐或粘土为粘结剂,成型后在1 480 ℃下烧成的[6]。复合棕刚玉砖内部没有铅侵入的迹象,铅只是存在复合棕刚玉砖的表层,形成银白色附着层。只有在砖体受到K、Na侵蚀后，铅才能渗入砖内。铅不能进入新砖和受到中等侵蚀的砖体，进入的都是受侵蚀比较严重的砖体，并且此时的铅已经渗透和贯穿了整个砖体，使砖发生严重的膨胀和变形。此时砖体变成黑色的粉末，这中粉末遇水后变成油腻的泥浆状混合物[7]。

2)风口组合砖：高炉风口区是高炉生产中经受温度高、热负荷大等苛刻条件的区域。风口砖是指风口周围砌筑的耐火砖,从热风炉来的高温高压鼓风,由此进入高炉,风口砖承受高温、温差急变以及炉内含碱气氛的侵蚀。当风口砌体不稳定时,将使风口设备变形和漏风,影响高炉寿命;为提高风口砌体的稳定性,一般采用组合砖结构[8]。在组合砖体内却没有发现铅的存在，而在受重度侵蚀的砖体中检测到铅的存在，形成了肿瘤状的侵蚀体,因此只有当砖样受侵蚀较严重,产生缝隙时,铅才能进入到砖体内部。

3)炭砖：炭砖是以炭质、半石墨质、石墨质等原料为骨料及粉料，或添加少量其他材料，以煤沥青为黏结剂，经成型、焙烧(石墨块需经石墨化)和机械加工制成的用于砌筑高炉内衬的炭质、半石墨质或石墨质耐火材料。炭块多数砌在高炉的炉底及炉缸部位，有时炉腹及炉身内衬也使用炭块砌筑，高炉以外的出铁槽、出渣槽也可使用炭质耐火材料[9]。铅会影响炭砖强度、抗氧化性、抗碱性等性能。金属铅或氧化铅呈弧立点状分布在用后炭砖基质中，大部分填充了炭砖的小气孔，少部分沿裂隙充填。铅只会填充炭砖的气孔，不会与炭砖中的C、SiO2和Al2O3发生反应，因此铅不会侵蚀炭砖。但是铅有很强的渗透能力，会渗入砖衬的孔隙和裂纹中，所以可以在炉底设置排铅孔让高炉内的铅排出。而且铅的渗透对炉底炭砖和炉缸下部的炭砖都有很强的破坏作用。原因是 Pb煤气接触时生成 PbO，反应为:

Pb +CO→PbO+C

以A钢厂实际数据为基础进行铅的收入量计算，生产单位铁各原料所需量和各原料铅带入量分别见表1和表2，A钢厂高炉铅带入量分布如图1所示。

(8)

Pb+CO2→PbO+CO

(9)

该反应产生体积膨胀使炭砖碎裂，对于炉底漏煤气的高炉，这样的氧化反应会很容易发生[10]。所以即使铅不会侵蚀炭砖，但是排出高炉内的铅还是很有必要，以减少铅对高炉炭砖的破坏，增长高炉寿命。

按国家GB5497-85标准，将称重后的物料样品放置于托盘中，置于在烘箱中恒温(105℃)加热，直到物料样品达到恒定质量。含水率计算公式为[3]

综上所述，为减少铅对耐火材料的侵蚀，应在入炉原料时精减原料，从而减少铅的入炉量；减小耐火材料的缝隙，减小铅的渗透；设置冷却系统，尽量使炉底的铅呈固态，减小铅的循环；设置排铅孔，使炉内的铅及时排出，抑制 铅的循环富集。

3 结论

1)铅以PbS、PbO、PbSO4的形态随着烧结矿、球团矿、焦炭以及矿石进入高炉；随高炉煤气溢出最终进入除尘器的瓦斯灰;渗入炉体耐火材料中沉积；渗入炉底的液态铅从炉底排铅孔排出;混在铁水、炉渣、污泥中排出。

察尔汗盐湖是我国最大可溶性钾镁盐矿床。1958年，第一批盐湖人深入戈壁荒漠，正式开启我国钾肥工业生产序幕。60年来，我国钾肥工业从无到有、从小到大、从弱到强，形成了科研、设计、设备制造、施工安装、生产、销售、农化服务等一套完整工业体系，产品市场竞争力不断增强，钾肥生产技术和单套生产能力均达国际领先水平。

2)高炉排出铅量仅占带入量的26.29%，大量残存在高炉内部的铅会随着时间累积，从而直接或间接的影响高炉，因此，减少高炉铅的带入或者增大铅的排出量，减小铅在高炉内的赋存很有必要。

3)残留在高炉内部的铅会渗入炉底的砖缝中，进入碳砖内部，会使砖发生膨胀变形，加快对炉衬的侵蚀从而影响高炉寿命。

4)铅很难单独渗入砖体，铅在砖体受K，Na，Zn侵蚀出现孔隙后才进入砖体，对复合棕刚玉砖、风口组合砖构成侵蚀；铅不侵蚀炭砖，而是反应产生PbO体积膨胀使炭砖碎裂。

4 参考文献

[1] 薛飞.高炉中铅元素的循环富集及抑制措施[J].山东冶金，2014，36(2):44-45.

[2] 杨金福，王霞，张英才，等.高炉中有害元素的平衡分析及其脱除[J].中国冶金.2007,17(11):36-40.

[3] 王成立.顾林娜.铅在高炉冶炼过程中的变化和分配[J].冶金丛刊，2008,6(178):6-9.

[4] 丁跃华，罗志俊，宁哲等.有害元素(K,Na，Zn，Pb)对高炉耐火砖的侵蚀实验[J].昆明理工大学学报(理工版)，2009,34(1):19-22.

[5] 袁国翠，丁跃华，代林晴.高炉炉衬侵蚀机理的研究[J].矿冶，2013,22(4):85-90.

[6] 丁跃华,唐启荣,王涛.炉缸复合棕刚玉砖蚀损机理的探讨[J].钢铁研究，2008,36(1):1-4.

[7] 杨雪峰，杨光景，储满生.铅在高炉内渗透机理的研究[J].安徽工业大学学报,2005，22(4):501-504.

[8] 邹祖桥,邓棠,宋木森.武钢风口组合砖材质的改进[J].武钢技术，2010,48(4):1-4.

[9] 李圣华.钢铁冶金用炭素材料(一)(续4)[J].炭素技术.1996(1)：20.

[10] 李继铮,木森,彦文.铅对炉底炭砖的侵蚀机制[T].耐火材料，2012, 46(1)：37-40.