钢铁脱硫反应

1、钢铁脱硫反应desulfurization in iron and steel making在钢铁冶炼过程中脱除硫的化学反应。硫是钢中主要的有害杂质之一，它在铁液 中无限溶解，而在固体铁中溶解度很小（在rFe中最多溶解0.05%,在Fe和FeS共晶温度988 时，硫的溶解度仅为0.013%）。含硫较高的钢液凝固时，硫以化合物 kg2 FeSkg2等形态富集在晶粒间界上，形成Fe和kg2 FeSkg2的低熔共晶体，从而在热加工时造成钢锭及钢材的热脆”现象。钢铁生产过程中，硫来源于矿石（包括球团等）、金属料（包括铁合金）、熔剂及燃料，而主要是由燃料带入的。在钢铁冶炼的 每一阶段都应对原料和燃料的硫

2、含量有所限制，并且努力创造条件从钢铁产品中将硫脱除到合乎要求。生铁允许的最高含硫量为0.074%,大多数钢种中允许的含硫量为0.0150.045%,优质钢的含硫量小于0.02 %或更低（易切削钢除外）。高炉炼铁过程中生铁的脱硫反应高炉内的脱硫反应是整个钢铁生产中最重要的脱硫环节。高炉炉料中硫的载荷一般为每吨生铁46公斤，其中焦炭带入的硫约占总硫量的6080%,矿石带入硫量不超过总硫量的1/3。在冶炼过程中，约有520%的硫以CS及COS气体随高炉煤气排出炉外，其余的硫分配于炉渣与生铁两者之间。通过炉渣除去生铁中的硫的反应是最主要的脱硫反应：(CaO)+S+C-> (CaS)+C45-11

3、气)或可写作（O ）+S+C -> 0+CO 145-1气）式中圆括号表示炉渣中的组分，方括号表示铁液中的组分。发生在生铁液滴穿过炉渣层落入炉缸的过程中和在熔渣一生铁二液相界面上的脱硫反应，使90%以上的硫进入炉渣。即使炉渣中含硫量达到 0.71.5%,也可得到含硫量合格的生铁。熔渣的碱度kg2 174-01kg2高，有利于生铁脱硫。中国高炉渣碱度一般在1.01.2之间。炉缸操作温度高也有利于脱除硫。实际生产中硫在高炉渣与生铁二液相间的分配比174-02 的数值为 2080,kg2由于动力学原因炉缸内脱硫反应不会达到平衡。炼钢过程中钢液的脱硫反应炼钢过程的炉渣（电炉炼钢还原期炉渣除外）的

4、氧 化性质不利于钢液的脱硫，但形成高碱度的炉渣后，由于 O活度大，仍对钢液有一 定的脱硫的作用：S+(O ) -> O+(S)硫在碱性氧化性炉渣与钢水之间的分配比在kg2310kg2之间。电炉炼钢还原期炉渣中FeO含量小于0.5%,在有效地对钢液脱氧的同时，也对钢液进行脱硫：Fe+O-> (Fe )+(O )S+(O ) -> (S)+O硫在炉渣与钢液二相间分配比值可达3050。炼钢过程中通过气相氧对炉渣中硫的氧化作用：+汽) *5气)+ <0之=)174-032 E有部分硫以二氧化硫气体形式逸出，有益于钢液脱硫。炉外脱硫对生铁和钢液都可进行炉外脱硫(见铁水炉外脱硫)。

5、对生铁进行炉外脱硫比对钢液炉外脱硫更为容易，前者充分利用了生铁氧势低而且溶解于生铁中的 碳、硅和磷等元素使硫白活度系数增大46吾的有利因素。对高质量合金钢或所谓洁净钢；要求硫含量低于0.010.005%,可对钢液进行炉外脱硫。所用脱硫剂有碳酸钠、 碳化钙、固体或液体合成渣如CaO-CaF及Al O -kg2 CaF、合金粉料如硅钙合金及稀土合金，也有用浸镁焦作为炉外脱硫剂的。炉外脱硫反应可以写作：Na CO 145-7 - +S+2C-> NaS145-7仁+3CO145-1p -(CaO)+S+C-> (CaS)+C45-1 一CaC 272-1 - +S+2O-> (Ca

6、S)+2C(D45-1' -Ca145-6 e+S -> (CaS)外脱硫的操作方法有液流混合法、机 械搅拌法和喷射法。用僦气流将粒径小于kg2 0.5kg2毫米的硅钙合金粉料经由喷枪喷入钢水时，每吨钢的合金粉料用量为12千克，可在710分钟内使钢水硫含量自0.03%降至0.002%,脱硫效率达90%以上，并在脱硫的同时对钢水有进一步脱氧和改善 非金属夹杂物形态的作用(见喷射冶金)。脱硫反应的热力学表铁液(1600 )中主要元素对)中主要元素对"class=image>硫的相互作用系数 * " class=image>中列入铁液中主要元素对硫的活度

7、相互作用系数175-01吗。生铁中碳、硅及磷等元素使硫的活度系数增大46倍，从理论上说明钢铁冶炼过程中， 脱硫主要应在高炉炼铁时完成。根据已有的硫在铁液 中的热力学数据、炉渣的离子理论及一些经验数据，可以对铁（钢）-熔渣二液相间脱硫反应S+（O ） -> （S）+O所决定的硫在二相间的分配比进行计算：175-02&出+”肝-式中人为FeS在钢渣二相间分配反应的平衡常数，它与温度有关；175-03学F群+，唧站分别为炉渣中 Fe及S离 子的活度系数，可由半经验公式计算：lg7Fe2+ .VS2- - L53WN$g4- - 0.17 （炼钢渣）,1 75-04 Fe SJ S104, 或 1 75- 053=53. 5附+ 2.12 （后炉型7查）/必合六点门方-p"左4、fi+t ivi许先多将 为硫在钢液或铁液中的活度系数；