铁水脱硫技术

1、铁水脱硫技术的研究进展摘要：介绍了近几年我国铁水脱硫预处理技术的应用发展情况及达到的效果。对铁水脱硫预处理的不同工艺、不同技术装备作了对比介绍，分析了不同处理工艺和不同装备的特点，提出了脱硫工艺的选择思路。关键字：铁水;脱硫；扒渣；脱硫剂Abstract： China's desulphurization pretreatment technology development and achieve results in recent years are Introduced. Hot metal desulphurization pretreatment different proc

2、ess, technology and equipment are compared. Analyzed the different treatment processes and the characteristics of different types of equipment as well as proposed desulfurization process of selection idea.key wods hot metal; desulphurization;slag skimming; Desulfurizer硫在生铁中是有害元素，它促使铁与碳 的结合，使铁硬脆，并与铁化

3、合成低熔点的 硫化铁，使生铁产生热脆性和减低铁液的流 动性。对大多数钢种，硫都能使其加工性能 和使用性能变坏。一般钢种要求含硫量不得 超过0.05%,优质钢种要求含硫量不得超过 0.02人0.03 ,超低 硫钢要 求含硫量小于 0 .005%。20世纪5060年代世界上有的钢厂由 于铁水含硫高（大于0.08%）,而对铁水脱硫 进行了研究和应用。70年代由于二次世界石 油危机使生产成本大幅提高，世界钢产量1978年突破7亿t后到1982年下降到6.46 亿t,这时，汽车工业为减重节能对钢材性能 提出了更高要求。因此,7080年代以降低成 本、提高质量和开发品种为主的新工艺、新 技术得到广泛研究和

4、迅速应用，连铸和炉外 精炼技术发展很快。在西欧 60年代后期、 日本70年代初期对铁水预处理研究工作的 基础上，于70年代后期用于生产，80年代在 发达国家获得广泛应用，并成为钢铁生产中 必不可少的工序，完善钢铁生产工艺最有效 的技术之一3、生产低硫磷（S、P 不大于0.015%）和超低硫磷钢（S、P不 大于0.005%）的必要手段，是实现经济炼钢 的必要前提。我国武钢、太钢、宝钢、攀钢 和宣钢等非常重视铁水预处理技术，70年代后期就引进了这一技术并进行了研究，80年代陆续投入生产。以后又有十几个钢铁企业 做了大量工作，但由于长期以来突出产量，忽视质量品种，直到1998年我国铁水预处理 比才达

5、22底右。我们由钢铁大国向钢铁强 国的转变过程中，铁水预处理技术必然会获 得应有白地位，取得重大发展。 对大多数钢 种，硫都能使其加工性能和使用性能变坏。一般钢种要求含硫量不得超过 0.05%,优质 钢种要求含硫量不得超过 0.02%,超低硫钢 要求含硫量小于 0 .005%。目前，由于铁矿石和焦炭以及喷吹燃料 含硫量高，只靠高炉和转炉冶炼难以达到低 硫钢和超低硫钢要求的含硫指标。为了解放高炉，减轻转炉负担，铁水予脱硫具有现实 意义。近一、二十年，许多冶金工作者在铁 水脱硫剂的研制和铁水脱硫方法的改进方 面，做了大量的试验研究工作。本文是在这 一基础上，从冶金反应的热力学和动力学角 度，进一步

6、对铁水脱硫反应进行了分析讨 论。目前，广泛使用的铁水脱硫方法，一是通过浸人铁水申的喷枪往铁水中喷人脱硫 剂的喷射脱硫法，另一种是在铁水巾转动用 耐火材料制的搅拌叶轮，将脱硫剂与铁水充 分搅拌混合进行脱硫的 KR法。在设备费用 方面，以构造简单的喷射法比较便宜，但此法一旦喷人的脱硫剂浮到铁水液面上就几 乎不再发生反应，以致会残留大最未起反应的生石灰，脱硫剂单位消耗量相当大。而 KR法则由于不断搅拌使铁水与脱硫剂充分混 合， 故有生石灰利用效率高并可将铁水脱硫 到硫含量很低的优点。1 喷射法喷射法是利用惰性气体为载体将脱硫粉剂喷入铁水中, 使细小的脱硫剂尽可能均匀的分散在铁水中, 载气形成气泡搅动

7、铁水,从而大大提高脱硫速度、脱硫率和脱硫剂利用率。CaCZ（电石粉）。其优点有：有很强的 脱硫能力；脱硫反应是放热反应，有利于 减少温降; 消耗量少，渣量少 ; 脱硫产物疏松，扒渣方便，对铁水罐内衬侵蚀轻。缺点 有：极易吸潮劣化，降低反应效果，且使 运输、贮存困难；价格昂贵，成本高。 （2）CaO（ 石灰粉 ） 。其优点有: 有较强的脱硫能力；脱硫产物疏松，扒渣方便，对罐 衬侵蚀轻; 资源广，价格低，易加工 . 使用安全。缺点有: 耗量大，渣量大 ; 流动性差，在料罐中易“架桥”堵塞 ; 极易吸潮 劣化，降低反应效果，且使运输、贮存较为 困难。（3）NaZCO3（苏打）。其优点有：有很 强的脱

8、硫能力; 脱硫的同时还能脱磷; 处理后渣中的苏打呈水溶性，可回收利用。缺点有 : 在1250以上易挥发、分解，铁水温降大，污染环境; 对罐衬侵蚀严重; 来源短缺，成本高。（4）Mg。优点有：脱硫 能力很强，反应快，渣量少 ；沸点低，在 铁水中气化，形成气泡，增强脱硫效果; 可溶于铁水，有利于脱硫和防止回硫。缺点有 : 在高温下气化，难于加入铁水中; 价格高，处理成本高。由于铁水常用脱硫剂各有优点和不足，故将它们组合起来，取长补 短， 形成高效复合脱硫剂成了当今脱硫剂研 制开发的重点。随着铁水脱硫技术的不断发展，脱硫剂的研制与应用呈现两个基本趋势: 一是以石灰基为主的脱硫剂; 二是发展配加石灰、

9、电石、焦炭等的金属镁脱硫剂。为改善环境，在复合脱硫剂中配加工业废渣（ 如转炉渣）也将越来越受到重视。在脱硫剂的选购及使用上，将不再单纯迫求高脱硫率，而是更多地考虑消耗、渣铁分离的难易程度等技术经济指标以及综合经济效益。为了降低铁水处理成本, 进行了喷吹纯镁工艺的技术改造。该工艺系统由贮料罐、喷吹给料罐、 喷枪架、喷枪、 称量装置、输送管道、阀门及控制系统组成, 贮料罐、喷枪架及辅助的扒渣、除尘设施都利用原有设备, 喷吹罐体积小（ 容积约0.53 m3）, 现有平台空间及结构载荷能适应新工艺技术改造的需要,工艺技术改造的工程量不大, 改造工期仅一个多月, 改造期间基本不影响正常生产。2001 年

10、底投入使用, 在生产中不断进行优化改进。（1） 建立喷吹模型。通过对脱硫率、铁水条件、脱硫深度、载气流量、喷吹强度等数据整理分析, 建立了喷吹模型, 实现了计算机自动控制喷吹操作, 不断优化操作程序 , 脱硫终点目标命中率达到86 %。 （2） 喷枪的改进。 优选耐材材质, 改进制作程序, 对气化室内壁喷脱渣涂料, 气化室内铁渣容易清理脱落 , 避免内腔受损, 很好地解决了内壁粘渣问题, 使喷枪处理频率和劳动强度大为降低 , 喷枪寿命平均120 次 , 比原工艺提高2.43 倍。 同时保证了气化室内腔正常形状尺寸 , 镁得以充分气化, 促进脱硫反应。（3） 优化操作模式, 提高实用性。由于喷吹

11、强度低,前渣对脱硫操作影响不大, 除有大块高炉渣需扒除外, 取消扒前渣工序。为解决脱硫后渣稀少 , 扒除操作困难问题, 开发了粘渣操作工艺 , 基本满足了快速扒除干净的要求,提高了操作实用性 KR搅拌式脱硫法是日本新日铁广烟制铁所于1963年开始研究、1965年应用于工业生产的一种铁水炉外脱硫技术。 这种脱硫方法是以一个外衬耐火材料的搅拌器浸入铁水罐内进行旋转搅动铁水，使二以水产生旋涡同时加入脱硫剂使其卷入铁水内部进行充分反应，从而达列铁水脱硫的目的。它具有脱硫效率高，脱硫剂耗少、铁水温降小、作业时间短，金属损耗低以及耐火材料消耗低等特点。首先， 将从高炉区域运输到炼钢车间的12701350

12、c铁水通过铁水罐倾翻车运输至喷吹处理位置，测温、 取样分析铁水中初始硫含量，然后根据钢种要求的目标硫含量确定其Mg粉和CaO粉的喷吹量，下降喷枪通过助吹气体将两者粉剂在喷吹管道内按 比例混合后喷入铁水中，在喷吹的过程中， 铁水也被助吹的气体搅拌从而使脱硫剂和 铁水中的S 充分接触生产硫化物夹杂物，通过扒渣机将上浮至铁水表明的脱硫渣扒 除。最后，开出铁水罐倾翻车，将处理后的铁水直接兑入炼钢转炉内。喷吹铁水预处理因其明显的经济价值，已经引起了各个钢铁企业的重视，可以肯定在未来的几年内该技术将会成为炼钢前必不可少的一道工序，所以该技术在国内有着广阔的发展空间。铁水复合喷吹脱硫工艺、设备简单，占地少，

13、投资省。并且该工艺具 有温降小、不易回硫、良好的反应动力学条 件和处理时间短等优点。而且我国的镁资源相当丰富，大量使用镁基脱硫是我国钢铁工业难得有利条件。因此， 复合喷吹铁水脱硫方式是值得推广和普遍采用的高效脱硫技术。2 KR法KR脱硫工艺对脱硫处理前、后的铁水均要进行扒渣作业，以保证脱硫效率。其扒渣作业由扒渣机按自动或手动两种控制方式 进行。扒渣机使用压缩空气作动力，压力为0.55 一 0.7MPa（ 表 压 ） ， 气 体 耗 量 为 14m3/min（ 最大操作耗量） ， 空压机设计选用螺杆式，能力为 27.sma/min ， 压力0.7MPa，马达容量160kw,自带后冷却器及贮气罐等

14、 设备。扒渣机扒渣时前后行程为3m（最大6m）,行进速度为1.01.sm/s（可调），通常 使用 0.5 一 1.0m/s ， 扒渣板上下行程900mm，可用千斤顶调整高度，其调整范围为 1000m，。扒渣板由16mmB的普通钢板制成， 其尺寸为450 又 400X16mm。 此外，为扒除铁水罐边部的熔渣，扒渣机前端的机械手可以参考文献 ：左右旋转，旋转角度为士12.5 。 。使用的专用铁水罐容量为100t ， 每一处理周期扒渣两次 （ 高炉铁水渣和脱硫渣） ，每次作业时间5一 10mhi。扒渣作业通常采用手动控制。当铁水面外露约2 邝以上时，扒渣操作即停止。扒渣机的扒渣能力约60okg。 2

15、. 搅拌器搅拌器是KR脱硫装置中的重要部件，它是由棒芯及十字型的叶片组成。其表面分别炼钢门1 涂一层不同理化性能的浇注耐火材料。搅拌器的外形尺寸示意如图，搅拌器在铁水脱硫处理过程中要承受高温铁水、熔渣的冲刷、浸蚀、急冷急热等物理及化学作用。因此搅拌器用的浇注料及耐火涂料要具有耐高温、耐冲刷、耐浸蚀、耐热震等性能。同时耐火涂料（ 修补用料） 还要具有粘结性好、热硬性好、修补方便、使用次数多等特点。搅拌器的使用次数与所用脱硫剂的种类有关。原引进专利J中采用 CaC:作脱硫剂，搅拌器使用次数一般为90 一 100 次。在使用过程中视搅拌器损坏部位和程度予以修补，使用后期修补次数较多。一般铁水脱硫处理

16、，用耐火材料衬里，实际上使用42%A1203含量的粘土质的时候很多，在这种情况下，碳化钙脱硫处理后，长时间持续与耐火材料衬里接触，会充分发生上述反应，因此要考虑耐火材料衬里必须用高铝质耐火材料林换。但在高铝质耐火材料的实际使用中，耐崩裂性等等其他的一些物理性能，也必须充分加以考虑。铁水脱硫应朝着高效节能，经济实用，减少环境污染的方向发展。铸造用铁水的碳、 硅、 锰等元素含量高，有利于脱硫反应。为进一步提高铁水质量，开发反应动力学性能良好的脱硫剂及其相适合的脱硫方法仍然是非常必要的。1肖忠敏，陈复汉，KR铁水脱硫技术的应用，（武汉钢铁公司），1990年2 马传凯，李镇，张志文，张国垣，鞍钢铁水脱硫扒渣发展综述3 刘炳宇，不同铁水脱硫工艺方法的应用效果，2004 年 6 月4 吴义生，高广才，宫玉秀，金庆珍，国内外铁水脱硫预处理技术发展概况，2000 年 4 月5 常旭，近几年我国铁水脱硫预处理的发展及应用，2006 年 10 月6 李小平，陈东，铁水脱硫，1987 年7 文凡，铁水脱硫，1990 年 11 月8 王惠斌，铁水脱硫的理论分析9 袁以中，铁水脱硫的研究，198310 赵志玲，铁水脱硫工艺开发的新进展，2001 年 12 月11 启明，铁水脱硫技术的改进，1993 年12 CHARLES J K, GREGORY B O