積鐵

由於煉鋅電爐內具有很高的溫度和很強的還原性氣氛，在ZnO被還原的過程中，鐵的氧化物不可避免地被還原為氧化亞鐵（FeO）和少量金屬鐵（Fe）。對於金屬Fe，如控制不當，它將和低熔點物結合沉於爐底，形成積鐵。

基本介紹

• 中文名：積鐵
• 外文名：Deposition of iron
• 學科：冶金工程
• 領域：冶煉
• 發生於：煉鋅電爐內
• 用於：金屬Fe控制不當

積鐵形成的機理

電爐煉鋅爐料中的鐵主要呈三氧化二鐵（Fe₂O₃）和四氧化三鐵（Fe₃O₄）等形式存在，鐵的氧化物在高溫和還原性氣氛條件下，按下列順序發生變化：

Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe

3Fe₂O3+CO=2Fe₃O₄+CO₂ （1）

Fe₃O₄+CO=3FeO+CO₂ （2）

FeO+CO=Fe+CO₂ （3）

由於煉鋅電爐內具有很高的溫度和很強的還原性氣氛，在ZnO被還原的過程中，鐵的氧化物不可避免地被還原為氧化亞鐵（FeO）和少量金屬鐵（Fe）。對於金屬Fe，如控制不當，它將和低熔點物結合沉於爐底，形成積鐵。

影響積鐵的因素

影響積鐵的主要因素有：

1.爐料成分。爐料中鐵含量的高低對爐底積鐵有一定影響。

2.工藝參數控制。爐溫、電極插人的深淺、渣型、還原劑配比等的控制對積鐵形成的速度有直接影響。

防止積鐵形成的措施

嚴格控制爐料中鐵的含量

1.選用鐵含量低的焙砂

焙砂中鐵的氧化物含量越高，反應過程中鐵被還原出來的幾率就越大，如果控制不當，必將造成積鐵。所以在生產實踐中，儘量選用鐵含量低的焙砂。

2.低鐵焙砂與高鐵焙砂搭配使用

隨著優質礦源的逐漸枯竭，優質鋅精礦的供應日漸減少，低鐵含量的焙砂供應正逐年下降，已不能滿足市場需要，取而代之的是高鐵含量的焙砂，給電爐煉鋅行業的生產帶來很大困難。在生產實踐中尋求好的解決辦法，但都不理想，後將低鐵含量的焙砂與高鐵含量的焙砂按比例搭配使用，效果比較顯著。

3.嚴格控制焦炭中鐵的含量

還原劑焦炭中的鐵含量一直以來很少被電爐煉鋅行業關注。在生產實踐中發現，有的廠家供應的焦炭鐵含量比較高，對積鐵的產生有一定影響。為此，在生產過程中嚴格控制焦炭中鐵的含量。

嚴格工藝操作

1.爐溫

電爐溫度對積鐵形成的速度有一定的影響。當爐頂溫度超過1200℃時，爐內熔體表層實際溫度已達1500-1600℃，由於爐內還原性氣氛很強，在此溫度下，很容易造成渣中大量鐵生成，此時如熔體底部溫度較低，將造成爐底積鐵。所以生產中爐頂溫度一般控制在1050-1150℃。

2.電極插入的深度

同一工作電壓下，電極插入的深淺對積鐵形成的速度有著直接影響。正常情況下，煉鋅電爐電極插入的深度為渣層的1/3-1/2，這樣可使熔池內的熔體充分攪拌，使還原出來的單質鐵隨時從渣口排出，避免爐底積鐵。電極插人過淺，會造成上層渣溫度高，下層渣溫度低，底渣攪動不起來，使渣分層，造成鐵的沉積。電極應適度插人深一些，這樣電流在熔體下部分布密集，上部分布稀少，上層溫度低下層溫度高，而且冷料投人致使上層溫度更低，上下層熔體形成較大的重力差，促使熔渣充分攪拌，既可以把還原出來的鐵帶出，也可以把熔體底部的積鐵翻動起來，從渣口排出。但電極不宜插得過深，以免燒壞爐底。

3.渣型

在電爐煉鋅過程中，渣型的控制除考慮酸鹼度對爐襯材料特性的影響外，還要考慮渣型對積鐵形成的影響。渣型偏鹼，易造成積鐵;渣型偏酸，易形成泡沫渣。另外渣中FeO含量對積鐵形成也有一定影響，渣中FeO含量低，有利於ZnO的還原和降低渣中Zn含量，但渣中FeO含量過低，將降低渣的導電率；FeO含量過高，在還原鋅時，大量Fe被還原出來，這是應該避免的。本廠電爐煉鋅爐渣的化學成分一般控制在：Zn 3%-7%，CaO 16%-29%，MgO 1.5%-3%，SiO₂18%-30%，FeO 16%-32%，Al₂O₃7%-9% 。

4.還原劑的配比

煉鋅電爐原料中Fe的含量一般在6%-10%左右，甚至更高，在熔煉過程中應避免大量Fe被還原出來。這樣，還原劑配比成為控制煉鋅電爐積鐵的

關鍵。在配料時，碳質還原劑要適量，防止大量鐵被還原為金屬FeO還原劑常規配比大於理論值，往往造成爐底積鐵。本廠採用的還原劑配比，使渣中Fe含量比常規約高6%，這樣爐底積鐵較少，渣中Fe也隨渣排出，有利於爐況的穩定。

5.底渣排放次數

煉鋅電爐傳統的做法兩三個月換一次底渣，本廠在生產實踐中，根據渣中FeO含量的變化趨勢，結合放渣情況，隨時進行換渣。換渣最長為6個月，爐底沒什麼積鐵。而且所採用的方法使換底渣工作輕鬆自如，最大限度地降低了換渣對電爐生產的影響。

總結

降低爐底積鐵是電爐煉鋅行業比較關注的課題，它是降低產品成本的關鍵因素之一。銅鋅廠在降低爐底積鐵方面做了一定的努力，取得了一些成績，但爐底積鐵對於煉鋅電爐是不可避免的問題。