内科大钢铁冶金原理课件07硫的脱除

第七章硫的脱除

——脱硫反应的热力学与动力学

（1）硫的危害§7.1硫对钢铁的危害硫是铸造生铁及钢中的有害元素。铸铁：[S]↑→钢：Fe+FeS共晶体在988℃析出→热脆；若含氧量高，Fe+FeS+FeO共晶体，熔点940℃，危害更大。式中：

：原料带入总流量，kg；ws、wm：熔渣、金属液重量，kg；Vg、Sg：煤气量、含硫量，m3、kg/m3；↑→流动性↓→铸造性↓→强度↓在炼铁、炼钢、炉外精炼过程中，硫的平衡为：对于高炉冶炼过程进一步写为：式中：渣铁比；（2）钢铁含硫要求分配比。合格铁：[S]≤0.07%；特类：[S]≤0.02%；一类（优质）：[S]≤0.03%；二类：[S]≤0.05%三类：[S]≤0.07%。普通钢：[S]≤0.05%；（一般钢[S]：0.015～0.045%）优质钢：[S]≤0.03%；高级优质钢：[S]≤0.02%钢中允许[S]：0.001～0.05%

硫负荷：冶炼一吨生铁由炉料带入的硫量，4～6kg/t-p；焦炭含硫：0.6～0.8%，焦炭带入炉内的硫占硫负荷的70～80%。炼铁生产中进入生铁的硫<5%，进入熔渣的硫80～85%，随着炉气逸出的硫占5～10%。炼钢过程硫主要来自金属料，以炉渣脱硫为主。如氧气顶吹转炉，炉渣脱硫约占80～90%气化脱硫约占10～20%。1)降低硫负荷，即原料含硫量；2）增大渣量及炉渣脱硫量，但会使热负荷增大；3）增大炉渣脱硫能力；（3）降低金属含硫量的措施：高炉LS的平衡值：100，实际：30～50；碱性氧化渣炼钢LS实际：4～10；酸性氧化渣炼钢LS实际：0.5～1.5；因而高炉脱硫具有得天独厚的有利条件，钢铁冶炼过程中主要在炼铁过程中除硫。

硫的各种化合物：硫是活泼的非金属元素，可形成多种化合物，冶金中出现的硫化物：焦炭中60～80%为有机硫，15～40%为硫化物。铁矿石中的硫以FeS、FeS2、CaSO4、BaSO4等硫化物及硫酸盐形式存在。铁水中的硫以元素[S]状态存在。在钢铁冶金过程中气态的硫化物有：还原气氛：CS、CS2、COS、H2S、HS；氧化气氛：SO、SO2、SO3。

气化脱硫指硫以气态硫化物或硫蒸气的形式脱除。转炉内：CO2：8～18%；CO：81～91%；H2：0.5～1.5%。只有在炼钢初期。炉气中O2多时才发生气化脱硫（10～20%）。§7.2气化脱S

硫在炉气——炉渣间的分配平衡：钢铁冶金：K/——包括了从到（%S）转换系数在内的平衡常数。硫容量CS：炉渣容纳吸收硫的能力。（经验式）令：§7.3炉渣脱S§7.3.1硫容量CS高炉内：§7.3.2硫分配系数LS——包括了从到（%S）转换系数在内的平衡常数。（熔渣脱硫能力）硫分配系数LS：（1）温度：脱硫是吸热反应，热效应不大。T↑→KS↑→LS平↑；温度影响动力学，T↑→石灰熔化↑→→LS实↑。（2）炉渣成分：脱硫的热力学分析或影响LS的因素（热力学条件）：高炉渣（%FeO）<1%→LS平↑约100（3）金属液成分：[Si]、[C]↑→→fs↑→Ls平↑；炼铁过程中铁水中的[Si]、[C]远大于钢水中的含量；铁水中fs：4-6，钢水中fs：1-1.5，故铁水中的[S]容易脱除。⑴[S]由金属液向熔渣——金属液界面传质：[S]→[S]*；⑵界面化学反应：[S]*+(O2-)*→(S2-