鹼金屬鉀、鈉元素對高爐生產操作的影響及解決措施
高爐錳鐵生產所用錳礦石當中（特別是個別品種的進口錳礦）含有以鉀和鈉為主的鹼金屬元素，鉀和鈉元素通過對對煤炭反應性、煤炭機械強度和煤炭結構產生有害影響，以致危害高爐操作，嚴重時會使高爐風口區焦碳粉末聚集、導致高爐風口掛渣不進風，處理不得當發展成凍結事故。下面就針對礦石中的鹼金屬在高爐內對焦炭破壞性影響進行分析，並提出解決辦法，以保證錳鐵高爐生產安全執行。
一、鹼金屬鉀和鈉對焦炭影響：
（1） 對煤炭反應性的影響。鉀和鈉元素對煤炭與co2反應有催化作用。一般情況下，鉀和鈉元素在煤炭中每增加0.
3%~0.5%，煤炭與co2的反應速度約提高10%~15%。鉀和鈉元素還可以降低煤炭與co2反應的開始溫度。
含3%鉀和鈉元素的煤炭比含0.1%~0.3%鉀和鈉元素的煤炭的反應開始溫度約降低50~100℃。
2） 對煤炭結構的影響。煤炭與co2反應過程中，鉀和鈉元素的催化作用使表面反應率有較大的增加。
（3） 對高爐操作的不良影響。鉀和鈉元素對煤炭質量的影響也會給高爐生產帶來不良後果：煤炭與co2反應的開始溫度降低，可導致高爐煉鐵焦比公升高；由於煤炭與co2反應速度增加，煤炭在高爐中的降解失重加劇，機械強度和塊度急劇下降，導致煤炭在高爐下部高溫區過多粉化，影響高爐順行；鉀和鈉元素蒸氣在高爐上部co2 co2反應生成碳酸鹽而析出;這些鹼金屬碳酸鹽部分粘附在爐壁上,會侵蝕耐火材料,影響高爐壽命。
（4） 對反應後強度的影響。鉀和鈉元素雖然對煤炭與co2反應其催化作用，但在同一反應程度下，強度並不因鉀和鈉元素的存在而下降更多，這是因為催化作用雖然增加了煤炭的表層反應，卻減輕了煤炭的內部反應。但在的反應時間內，鹼金屬能使反應程度加深，導致塊焦反應後強度明顯下降。
錳鐵高爐生產當中爐內的鉀和鈉元素主要**於入爐錳礦，特別是進口巴西錳礦礦、南非錳礦，焦炭、熔劑帶入量極少。使用這些鹼金屬含量偏高錳礦石進行冶煉，2~3天內影響不大，連續使用一周以上會造成高爐內鹼金屬迴圈富集，使高爐內鹼金屬鹼金屬負荷偏高，鹼金屬在爐內危害加強，在爐內將引起爐缸堆積、爐料透氣性惡化、結瘤及損壞爐牆等。
二、預防和減輕高爐鹼害的措施
（1）加強入爐原料化學分析和精料入爐的管理。為減少鹼金屬危害，有計畫地做好高爐爐料鹼金屬狀況分析，了解掌握高爐鹼金屬負荷動態，做好入爐原燃料的穩定工作，配加低鹼負荷礦石，穩定或降低入爐鹼金屬的負荷，減少焦末及礦末的入爐，為高爐操作（排鹼）提供有利的條件。
（2）控制煤氣流分布
在高爐冶煉中，煤氣是熱能和化學能的攜帶者和傳遞者，同時也是鹼金屬的攜帶者和傳遞者。煤氣量大，溫度高的地方爐料的含鹼量也高。發展中心氣流對排鹼有利。
(3)對爐料進行脫鹼
針對鹼金屬對高爐生產的影響，可以用氯化焙燒的方法進行燒結礦和球團礦的脫鹼。燒結礦和球團礦中的鹼金屬也可用此法將其分離出來。以矽酸鹽狀態的鈉為例，當加入氯化鈣（cacl2）時，發生的反應式：
na2o.sio2+cacl2＝cao.sio2+2nacl△gto=415624-293.
6t,j/mol(t=298-1700k。熱力學計算表明，氯化鈣加入燒結礦和球團礦中，能夠將其中的鹼金屬變成相應的氯化物（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，這對燒結礦和球團礦的脫鹼是有利的。
氯化鈣加入方式是直接用燒結新增劑形式把氯化鈣粉配加到燒結原料中，氯化鈣用量的依據錳礦石鹼金屬含量化學分析結果和化學方應方程式：na2o.sio2+cacl2＝cao.
sio2+2nacl。
（4）適當降低爐渣二元鹼度和增加mgo含量
高爐排出鹼金屬的主要渠道是爐渣，爐渣中鹼含量可達到入爐鹼含量的90％。在保持一定爐溫的情況下，隨著爐渣鹼度的降低，高爐的排鹼能力相應提高。渣中適當增加mgo含量，既利於改善渣的流動性又有利於排鹼；
結語：高爐生產中鹼金屬破壞作用不容忽視，特別是在使用進口錳礦石冶煉時在選擇錳礦品種和使用過程中一定要進行鹼金屬元素分析並採取相應措施，才能確保錳鐵高爐生產穩定、經濟執行。
2023年10月10日
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