鐵水脫硫效果的影響因素 張 勇 （攀 枝花 鋼釩 有限公司 ） 摘 要 : 介紹了 水預(yù)處理工藝與裝置，分析了鐵水溫度、鐵水初始硫含量、攪拌時間、脫硫劑加入量以及扒 渣和 脫硫后扒 渣對 脫硫效果的影響，對開展 水預(yù)處理操作具有一定的參考價值。 關(guān)鍵詞 :；鐵水預(yù)處理；脫硫效果；扒 渣； 鐵水溫度 0 引言 某些特殊用鋼 ,對鋼中硫含量要求嚴(yán)格 ,特別是管線鋼、厚船板鋼、汽車用板等鋼種 ,其成品鋼中的S 必須不大于 或更低。要實(shí)現(xiàn)如此低的硫含量 ,單靠轉(zhuǎn)爐或爐外精煉等工序是無法或者很難實(shí)現(xiàn)的。 因?yàn)槿绻D(zhuǎn)爐采用高硫鐵水冶煉低硫鋼，勢必采用造高堿度渣，并經(jīng)多次扒渣、再造渣操作，這樣必然造成后吹，嚴(yán)重影響鋼的質(zhì)量，使?fàn)t齡降低 ,而且也不能把 S脫到較低的水平。 生產(chǎn)應(yīng)用表明，采用 將鐵水硫脫至 右。 可以減輕轉(zhuǎn)爐脫硫負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)少渣冶煉，大大改善轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 963年研發(fā)，在 1965年實(shí)際應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。日本鉆石工程株式會社的 脫硫裝置在日本、韓國、中國眾多鋼廠得到 廣泛應(yīng)用。 1 硫工藝 置的主體設(shè)備 主要包括： 備料系統(tǒng)，加料系統(tǒng)，地面車輛系統(tǒng)，扒渣系統(tǒng)，攪拌系統(tǒng) 。 備料系統(tǒng)有料倉下旋轉(zhuǎn)給料器、料倉振打器、布袋除塵器、料倉流態(tài)化切斷閥、調(diào)節(jié)閥等；加料系統(tǒng)有稱量斗稱、流態(tài)化切斷閥和調(diào)節(jié)閥、升降溜槽、稱量斗下旋轉(zhuǎn)給料器以及壓力、流量檢測儀表等；地面車輛系統(tǒng)有鐵水罐車行走機(jī)構(gòu)、渣罐車行走機(jī)構(gòu)、鐵水罐傾翻機(jī)構(gòu)等；扒渣系統(tǒng)采用成套扒渣機(jī)，與鐵水罐車保持一定的連鎖關(guān)系；攪拌系統(tǒng)有攪拌頭升降機(jī)構(gòu)、攪拌頭旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降小車夾緊裝置、翻板軌道、鐵水罐車 防塵門、渣罐車防塵門、除塵閥門等；液壓系統(tǒng)有液壓主泵、電加熱器、電磁閥等。 械攪拌法脫硫就是將耐火材料制成的攪拌器插入鐵水罐液面下一定深處，并使之旋轉(zhuǎn)。當(dāng)攪拌器旋轉(zhuǎn)時，鐵水液面形成 “V”形旋渦 (中心低，四周高 )，此時加入脫硫劑后，脫硫劑微粒在漿葉端部區(qū)域內(nèi)由于湍動而分散，并沿著半徑方向 “吐出 ”，然后懸浮，繞軸心旋轉(zhuǎn)和上浮于鐵水中，也就是說，借這種機(jī)械攪拌作用使脫硫劑卷入鐵水中并與接觸，混合、攪動，從而進(jìn)行脫硫反應(yīng)。當(dāng)攪拌器開動時，在液面上看不到脫硫劑，停止攪拌后，所生成的干稠狀渣浮到鐵水面上，扒渣后即 達(dá)到脫硫的目的。 脫硫技術(shù)的主要特點(diǎn)為：可以對熔池進(jìn)行高速強(qiáng)力攪拌，鐵水脫硫的動力學(xué)條件較好；攪拌過程中熔池不存在 “死區(qū) ”，脫硫鐵水的回硫量通常較?。荒軡M足預(yù)處理深脫硫工藝要求，鐵水硫含量可脫至 2 影響 硫效果的因素 鐵水溫度 在脫硫劑成分等參數(shù)相同的情況下，脫硫率隨初始鐵水溫度的升高而增加。由于石灰脫硫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此從熱力學(xué)角度看，升高溫度有利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。且溫度升高有助于石灰溶解，有利于獲得堿度高，均勻性好的熔渣，同時改善熔渣流動性，提高硫在鐵水及熔渣中 的擴(kuò)散系數(shù)，因此溫度升高也有利于改善脫硫的動力學(xué)條件。 從動力學(xué)角度來講 ,高溫有利動力學(xué)條件的改善 ,在鐵水溫度低于 1300 對脫硫率、扒渣、回硫有極大負(fù)面影響 ,從馬鋼鐵水預(yù)處理的應(yīng)用實(shí)踐來看 ,鐵水溫度在1300 1400 為佳 ， 因?yàn)闇囟雀咴龃髠髻|(zhì)系數(shù) ， 改攀 鋼 技 術(shù) 35 善動力學(xué)條件 ,對提高脫硫率、扒渣是有利的，見 圖11。 圖 1 脫硫前鐵水溫度對脫硫率的影響 脫硫劑單耗的影響 隨脫硫劑用量的增加 ,鐵水脫硫率增大；但當(dāng)脫硫劑用量增加到一定量時再增大脫硫劑用量 ,脫硫率 提高甚微。即在鐵水初始硫含量一定時 ,脫硫劑用量達(dá)最佳值后，再繼續(xù)增加脫硫劑用量 ,對提高脫硫率作用不大 ,反而增加脫硫預(yù)處理費(fèi)用，還會帶來更多的渣量，增大扒渣難度和溫降。 武鋼二煉鋼廠脫硫工藝采用石灰系脫硫劑 ,其脫硫劑加入量與脫硫率的關(guān)系曲線如 2 圖所示。由圖 2 可知 ,脫硫率隨脫硫劑加入量的增加而升高 , 當(dāng)脫硫劑加入量為 600 時 , 脫硫率接近 100%, 再繼續(xù)增加脫硫劑用量 , 對脫硫已不起作用 2。 圖 2 脫硫劑加入量與脫硫率關(guān)系 加入量過大，在硫向渣鐵界面擴(kuò)散傳質(zhì)速度一定的條件下，反應(yīng)界面積不再 明顯增加，脫硫率也無法提高 ,但加入量過小反應(yīng)不足，脫硫率低，說明脫硫劑用量有一適宜范圍。此外， 鐵水處理前硫含量與脫硫劑加入量的關(guān)系如圖 3所示 , 由圖 3可知 , 在保證脫硫目標(biāo)的前提下 , 脫硫劑加入量隨鐵水硫含量的增加而增加 2。 圖 3 鐵水處理前硫含量與脫硫劑加入量的關(guān)系 攪拌時間 在一定溫度下，用 鐵水進(jìn)行爐外脫硫，只要反應(yīng)條件得當(dāng)，通常脫硫反應(yīng)進(jìn)行 10右可達(dá)到最佳脫硫效果。反應(yīng)時間過短，脫硫反應(yīng)進(jìn)行不足，脫硫率不 高；而反應(yīng)時間過長，亦導(dǎo)致脫硫率的下降。反應(yīng)時間過長脫硫率引起下降的原因是發(fā)生了回硫現(xiàn)象。為了防止回硫發(fā)生 , 應(yīng)在脫硫反應(yīng)達(dá)到最佳效果時及時停止反應(yīng)，即及時將脫硫渣扒除，這一點(diǎn)在實(shí)際的脫硫生產(chǎn)操作中尤其重要。 從生產(chǎn)實(shí)踐中得知，延長攪拌時間，增加了脫硫劑與鐵水反應(yīng)的時間，從而降低了鐵水硫含量；加快攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度，就加快了脫硫反應(yīng)的傳質(zhì)，也加快了脫硫反應(yīng)速度。但延長攪拌時間和加快攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度，都會增大攪拌頭及其動力消耗，從而增加處理成本，同時還會加快鐵水溫度降低。因此，應(yīng)控制攪拌時間和旋轉(zhuǎn)速度。 在保證脫硫目標(biāo)的前提下 ,攪拌時間與鐵水硫含量有，如圖 4所示 , 攪拌時間隨鐵水硫含量的增加而延長。 圖 4 鐵水硫含量與攪拌時間關(guān)系 水 硫 含量 /% 900 800 700 600 500 400 300 200 脫硫劑加入量/0 60 40 20 0 1300 1310 1320 1330 1340 1350 1360 1370 1380 鐵水溫度 / 脫硫率/% 36 2010 年第 33 卷第 6 期 水初始硫含量 鐵水初始硫含量與脫硫率的關(guān)系如圖 5 3。 初始硫 含量 105 圖 5 初始硫與脫硫率關(guān)系 從圖 5 可以看出隨著鐵水初始硫含量的增加，脫硫率越高。這是因?yàn)殍F水初始硫含量越高， S的活度越大，脫硫反應(yīng)越容易進(jìn)行，脫硫率越高。在初始硫大于 ，脫硫率基本穩(wěn)定。 扒 渣 對 硫效果的影響 在采用 進(jìn)行鐵水脫硫時，由于鐵水包內(nèi)的高爐渣會使含石灰脫硫劑的性能下降，將無法獲得穩(wěn)定的脫硫效果，下深脫硫的影響更為顯著，因此采用 要在脫硫前預(yù)先扒除鐵水包內(nèi)的高爐渣，目標(biāo)扒渣率取決于脫硫鐵水硫含量目標(biāo)值，一般為 75% 90%。 硫 反應(yīng)的產(chǎn)物中有游離氧 , 它容易與鐵水中的硅發(fā)生反應(yīng)：2(S+1/2(1/2(其產(chǎn)物高熔點(diǎn)物質(zhì)，它容易在石灰表面形成很薄而致密的 “包裹層 ”,阻礙著脫硫反 應(yīng)和脫硫速度。而且渣中 不利于脫硫 , 如果不扒除高爐渣就進(jìn)行 將使脫硫效率進(jìn)一步降低。因此 ,應(yīng)盡可能地扒除高爐渣，以確保脫硫效果 4。 在鐵水脫硫過程中生成新渣，脫硫后的渣 S含量是鐵水中 S含量的幾百倍甚至更高，因此后渣扒除 得 越干凈就越能鞏固和提高脫硫效率，在生產(chǎn)過程中 脫硫后渣 量控制不當(dāng)會引起轉(zhuǎn)爐冶煉出現(xiàn)返 硫。 3 結(jié)論 1)鐵水溫度和高爐渣量對脫硫效果有著相當(dāng)大的影響，在其它條件相同的情況下，鐵水溫度越高，則脫硫效果越好。 采用 鐵水預(yù)處理脫硫時，需要在脫 硫前預(yù)先扒除鐵水包內(nèi)的高爐渣，扒渣率一般為 75% 90%,以確保脫硫效果。 2)延長攪拌時間和加快攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度，都會增大攪拌頭及其動力消耗，從而增加處理成本，同時還會加快鐵水溫度降低。因此，應(yīng)控制攪拌時間和旋轉(zhuǎn)速度。 在保證脫硫目標(biāo)的前提下 ,攪拌時間與鐵水硫含量有關(guān)。 通常脫硫反應(yīng)進(jìn)行 10右可達(dá)到最佳脫硫效果。 3)隨脫硫劑用量的增加 ,鐵水脫硫率增大，但當(dāng)脫硫劑用量增加到一定量時再增大脫硫劑用量 ,脫硫率提高甚微，反而增加脫硫預(yù)處理費(fèi)用，還會帶來更多的渣量，增大扒渣難度和溫降。因此，脫硫劑用量應(yīng)控制適 宜范圍。 參考文獻(xiàn) 1 吳明 ,李應(yīng)江 噴、 J 2008,12: