鐵水預(yù)處理工藝

1、東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）摘要本設(shè)計的的題目：鐵水脫硫預(yù)處理技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng) 用。內(nèi)容：講述鐵水脫硫預(yù)處理技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢。分析幾種脫硫劑和噴吹方式的特點，脫硫劑效率 及脫硫劑的反應(yīng)率和影響鐵水脫硫效果效率的 因素等。介紹煉鋼鐵水脫硫工藝及助理效果，并提出鐵水 脫硫預(yù)處理生產(chǎn)中存在的問題和改進意見。關(guān)鍵詞；鐵水預(yù)處理；脫硫；噴吹；效率；反應(yīng)率。.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）目錄第一章 緒論1.1 鐵水預(yù)處理概念1.2 鐵水預(yù)處理的發(fā)展基礎(chǔ)1.3 鐵水脫硫預(yù)處理的發(fā)展概況1.4 鐵水脫硫預(yù)處理的經(jīng)濟指標(biāo)1.4.1 脫硫效率1.4.2 脫硫劑效率1.4.3 脫硫劑的反應(yīng)率

2、1.4.4 脫硫分配比第二章 鐵水脫硫的熱力學(xué)2.1 脫硫劑的種類2.2 脫硫劑的反應(yīng)特點2.3 如何選擇脫硫劑2.5 影響鐵水脫硫效果的因素第三章脫硫的噴吹方式3.1 脫硫預(yù)處理噴吹方式的選擇3.2 脫硫預(yù)處理方法第四章 鐵水脫硫預(yù)處理工藝在煉鋼的應(yīng)用.4.1 工藝流程 .4.2 主要設(shè)備及工藝參數(shù).1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）4.2.1 脫硫前鐵水條件4.2.2 脫硫齊配比4.2.3 脫硫劑的噴吹速度4.2.4 氮氣的工作壓力4.2.5 鐵水脫硫作業(yè)周期時間4.3 脫硫處理能力及脫硫處理比.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第一章緒論1.1 鐵水預(yù)處理概念鐵水預(yù)處理，煉鋼

3、生產(chǎn)中主要是指鐵水在進入轉(zhuǎn)爐之前的脫硫處理。廣義的鐵水預(yù)處理是指包括對鐵水脫硫、脫硅、脫磷的三脫處理， 另外還有特殊鐵水的預(yù)處理，如含V鐵水的提V等。1.2 鐵水預(yù)處理的發(fā)展基礎(chǔ)近年來由于考慮到高爐的原料情況和提高生產(chǎn)效率，并且 為適應(yīng)轉(zhuǎn)爐提高質(zhì)量的要求，在裝料前，普遍對鐵水進行預(yù)處 理。鐵水預(yù)處理包括對鐵水中的硅、鈕、磷、硫、氮進行處理。 其中，為冶煉低硫鋼種而進行的鐵水預(yù)脫硫處理以被廣泛采 用。實際操作中采用與硫親和力大的物質(zhì)作為脫硫劑，如鈣、 鎂、稀土金屬以及Na 2 CO 3、CaC2、鎂焦、氮化石灰及生石灰 等。為了提高這些脫硫劑的效率，以及提高爐渣堿度和流動性， 增加反應(yīng)界面，發(fā)展

4、了用攪拌進行有效脫硫的方法。鐵水同時 脫磷、脫硫在日本發(fā)展很快，并導(dǎo)致煉鋼工藝發(fā)生根本性的變 化1,2。汽車用鋼、海上采油平臺用鋼、石油管線鑰、硅鋼等要求.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）更高的性能，原工藝不能滿足要求，鐵水預(yù)處理可以提高鋼的 純潔度和性能，同時對新品種開發(fā)也起到推動作用，如厚船板 鋼、抗氫致裂紋鋼IF鋼，轉(zhuǎn)爐冶煉高碳鋼，高鉆鋼、高銘鋼、 焊條鋼、合金鋼、不銹鋼、航空用鋼、無縫鋼管用鋼、防腐鋼 及鋼軌鋼等用鐵水預(yù)處理后開發(fā)了許多新鋼種，大大擴大了轉(zhuǎn) 爐冶煉鋼種的范圍。為防止普通鋼板坯內(nèi)裂紋和提高表面質(zhì) 量，規(guī)定S應(yīng)小于0.02% ;為防止鋼的各向異性，要求S不 大于 0

5、.011% 。采用鐵水預(yù)處理工藝，是現(xiàn)代化煉鋼廠的重要標(biāo)志。國外 先進鋼鐵廠一般均采用全量鐵水脫硫預(yù)處理：日本絕大多數(shù)鋼 廠采用全量鐵水“三脫”（脫Si、P、S）預(yù)處理。隨著冶金技術(shù)的發(fā)展，鐵水爐外脫硫技術(shù)的研究與實踐正 風(fēng)糜世界。在一般情況下，硫是鋼中的有害元素。高爐要獲得 低硫鐵水就必須提高渣的堿度和爐溫，而這將使高爐技術(shù)經(jīng)濟 指標(biāo)下降。轉(zhuǎn)爐由于爐內(nèi)冶煉過程熱力學(xué)條件的制約，脫硫率 僅40%左右。因止匕，為保證鋼的質(zhì)量，就必須在爐外對鐵水進 行脫硫預(yù)處理。鐵水爐外脫硫技術(shù)從本世紀(jì)30年代開始應(yīng)用、 60年代蓬勃發(fā)展至今，在國外已趨成熟，在實際生產(chǎn)中大量應(yīng) 用，處理工藝方法種類繁多，約六類1

6、6種。先后發(fā)明的工藝有搖動法，包括瑞典的單向偏心搖動鐵 水罐法和日本神戶川崎鐵廠的可逆旋轉(zhuǎn)式DM 搖包法；機械攪.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）拌法有原西德 DO（Demag-Ostberg） 法、RS（Rheinstahl） 法和 赫歇法，日本新日鐵的KR（Kambara Reactor） 法和千葉的NP 法；吹氣攪拌法有新日鐵的PDS（底噴）法和CLDS（頂噴）法；鐘 罩壓入法，主要有美國Janes Laughlin 公司的鎂焦法和其它 鎂系脫硫法；噴吹法有原西德Thyssen 的ATH（斜插噴槍）法和 新日鐵的TDS（頂噴）法；爐前鐵水溝連續(xù)脫硫法。我國在50年代初期就開始用蘇

7、打鋪撒法處理高硫鐵水。但由于我國從平爐改造到轉(zhuǎn)爐煉鋼比較晚，因此鐵水爐外脫硫 到70年代才逐漸發(fā)展起來。至今，攀鋼、武鋼、鞍鋼、寶鋼、 太鋼、包鋼、齊鋼、天鋼、上鋼一廠、冷水江鐵焦總廠、承鋼、 酒鋼、宣鋼、重鋼、漣鋼、鄂鋼等廠均建立了高爐鐵水爐外噴 吹脫硫站，還有不少廠進行了工業(yè)試驗研究。國外工業(yè)上應(yīng)用 的鐵水爐外脫硫劑主要有：蘇打（Na 2CO3）、電石（CaC 2）、石灰 （CaO）、金屬鎂以及以它們?yōu)榛A(chǔ)的復(fù)合脫硫劑。研究表明，復(fù)合脫硫劑具有比單一脫硫劑脫硫效率高、成 本低、環(huán)境污染小的優(yōu)點，因而工業(yè)生產(chǎn)多使用復(fù)合脫硫劑， 如電石系（西歐、日本、北美）、蘇打系（日本、西歐）、石灰系（日

8、本、前蘇聯(lián)、法國、美國）、金屬鎂系（北美、前蘇聯(lián)、西歐、 日本）等。我國工業(yè)上采用的鐵水脫硫劑則主要以石灰系為主。 目前國內(nèi)外大中型鋼鐵廠廣泛采用的是鐵水罐、混鐵車內(nèi)噴吹 石灰系，電石系和鎂系脫硫法.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）1.3 鐵水脫硫預(yù)處理的發(fā)展概況西歐、日本早在20世紀(jì)6070年代就在鐵水脫硫預(yù)處理理論研究 的基礎(chǔ)上在工業(yè)上進行了應(yīng)用。國內(nèi)武鋼二煉鋼1 979年引進了日本新日 鐵的機械攪拌法（KR）鐵水脫硫裝置，北臺，天鋼，宣鋼，冷水江，攀 鋼，酒鋼等企業(yè)先后由國內(nèi)自主開發(fā)了噴吹石灰、螢石的脫硫方法。1985 年寶鋼一煉鋼引進日本魚雷罐車內(nèi)噴吹石灰、螢石的脫硫裝置。武鋼

9、一 煉鋼開發(fā)的鎂基混合噴吹工藝，1 998年寶鋼，鞍鋼，包鋼引進美國E S M n公司鎂基復(fù)合噴吹技術(shù)，本鋼引進了霍戈文鎂基復(fù)合噴吹法脫硫技 術(shù)。近幾年我國鐵水預(yù)處理有了強勁發(fā)展，隨著鋼產(chǎn)量從1996年1 億t發(fā)展到2011年的8. 1億t ,近5年來全國共計建設(shè)了約80多套鐵 水脫硫預(yù)處理裝置，處理能力近7 000萬t。新建設(shè)的鐵水脫硫預(yù)處理生 產(chǎn)線使用的脫硫工藝主要有KR法和噴吹法，處理容器基本上為轉(zhuǎn)爐鐵 水罐。近幾年來鐵水脫硫預(yù)處理的發(fā)展還有以下特點：鐵水脫硫每罐鐵水容量從50 t （石鋼等）到300 t （寶鋼）不等。脫硫劑主要為石灰和金屬鎂，既有以單獨一種粉劑作脫硫劑的 （如武鋼一煉

10、鋼，邯鋼三煉鋼等），也有以一種粉劑為基礎(chǔ)的復(fù)合粉劑作 脫硫劑的（如包鋼，梅鋼等）。以金屬鎂作脫硫劑得到了大力發(fā)展，使用鎂及鎂基脫硫劑的生產(chǎn) 線占到了 80%以上）。大部分為引進國外先進的脫硫預(yù)處理工藝。如日本的K R法，北.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）美、西歐的鎂基復(fù)合噴吹技術(shù)，烏克蘭的單吹顆粒鎂噴吹技術(shù)。在工藝相似的情況下，引 進技術(shù)來自不同的技術(shù)供應(yīng)商。如復(fù)合 噴吹法既有美國E SMn、加拿大DANI EL I CORUS （原霍戈 文）、還有日本DI AMOND公司等。我國在早期引進國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上改進的自主知識產(chǎn)權(quán)開 發(fā)技術(shù)也在發(fā)揮著作用。如國內(nèi)開發(fā)的純鎂噴吹技術(shù)也得到

11、廣泛應(yīng)用（如 馬鋼等）。有很多生產(chǎn)線是對落后處理工藝的改造和替代。如武鋼一煉鋼 2001年以純鎂噴吹替代原有鎂、石灰混合噴吹工藝；太鋼改造原三脫設(shè) 施。還有在原生產(chǎn)線基礎(chǔ)上的增建。如寶鋼，鞍鋼2003年再次引進 E SMn鎂基復(fù)合噴吹技術(shù)；本鋼2004年引進Da n i e 1 i C o ru s鎂基復(fù)合噴吹技術(shù)；武鋼二煉鋼增建1套KR法脫硫裝置。除在上世紀(jì)引進后改良的K R法、鎂基復(fù)合噴吹法占有很大市場 外，烏克蘭（De smag）顆粒鎂噴吹技術(shù)自武鋼一煉鋼項目進入我國 后短短幾年內(nèi)也發(fā)展十分迅速（如首鋼、青鋼、邯鋼三煉鋼、唐鋼等）。 德國Po 1 ys i u s公司鎂基復(fù)合噴吹技術(shù)在2

12、003年也進入到中國， 如鞍鋼大脫硫，新區(qū)260 t轉(zhuǎn)爐車間脫硫均采用這一技術(shù)。雖然近幾年鐵水脫硫預(yù)處理得到發(fā)展，但對我國鋼產(chǎn)量來說，其 比例與先進國家水平相比還相差甚遠。1.4 鐵水脫硫預(yù)處理的經(jīng)濟指標(biāo).1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）1.4.1 脫硫效率（聯(lián)）xWO%式中：7前處理前鐵水原始含硫量，% 處理后鐵水成品含硫量，%此值反映脫硫工藝對鐵水脫硫的直接影響，是工藝操作中很重要的工藝參數(shù)，叫值較大，說明此工藝的脫硫效果越好，當(dāng)然時值的大小與原始含硫量有關(guān)，如脫硫前原始硫很高，即使仍值較大，也不能說明成品硫就很低。此外由于公式中無脫硫劑的使用量，因此該公式并未反映出脫硫劑的脫硫效

13、果。1.4.2 脫硫劑效率（Ks）.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）式中：w 脫硫劑的消耗量，kg/t鐵假設(shè)在脫硫反應(yīng)過程中，脫硫劑的效率不變，則：蛻脫硫劑效率Ks的意義是單位脫硫劑的脫硫量，此值雖不能準(zhǔn)確地描述脫硫劑的脫硫能力，但在生產(chǎn)操作中有實際意義。當(dāng)掌握了一定工藝條件下的經(jīng)驗脫硫數(shù)據(jù)后，就可以根據(jù)要求的脫硫量控制加入脫硫劑的數(shù)量。1.4.3 脫硫劑的反應(yīng)率rM脫硫劑加入鐵水后，并非全部脫硫劑都參與了脫硫反應(yīng)而起到了脫硫作用，為比較脫硫工藝中脫硫劑參與脫硫反應(yīng)的程度，可用脫硫劑的理論消耗量和實際消耗量的比值來表示脫硫劑的反應(yīng)率.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）x 1%心式

14、中：Or脫硫劑的理論消耗量，k g/t鐵Q脫硫劑的實際消耗量，kg/t鐵例如：用電石粉的脫硫劑的反應(yīng)率000x（區(qū)L冏砂卜卬蒐式中：64 厘色的分子量32 S的分子量°陸一電石粉的單耗，kg/t鐵土2一電石粉中匚工J的含量，.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)般來說脫硫劑的反應(yīng)率都不高，電石粉的反應(yīng)率為2040 % ,而石灰粉的反應(yīng)率僅510%。1.4.4 脫硫分配比二"脫硫的產(chǎn)物必須進入渣中，從而使鋼中的硫減少，其反應(yīng)式簡化為：爐渣的脫硫能力，通常用硫在渣一鐵中的分配比上呂的大小來表示，“=(S )/ S 上石一硫在渣一鐵中分配比(S)一渣中硫的含量，%.1.東北大

15、學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）S鐵中硫的含量，%上石值越大，說明爐渣的脫硫能力越強，一般而言，象高爐渣由于FeO 低，“可達100 ,電爐還原期 叁可達3050 ,而轉(zhuǎn)爐渣僅為510。.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第二章鐵水脫硫的熱力學(xué)2.1脫硫劑的種類實際生廣中，鐵水預(yù)脫硫常用的脫硫劑有4種：1石灰粉系；2碳化鈣系；3鈍化鎂系；4蘇打粉系。脫硫劑是決定脫 硫率和脫硫成本的主要因素。選擇脫硫劑需要考慮脫硫效率、成本、資源、環(huán)境保護、對罐體耐火材料的侵蝕、脫硫產(chǎn)物形 態(tài)和安全等因素 這4種脫硫劑特點的對比見表1鐵水預(yù)脫硫熔劑的比較表1優(yōu)點價格便宜石灰粉系脫硫?qū)摅w耐材侵蝕少扒渣容易碳

16、化鈣系脫硫效率高，渣量少，溫降小易于防止回硫脫硫能力強，耗量少渣量鈍化鎂系 少，鐵損低溫降小缺點脫硫效率低溫降大，鐵損大易受潮失效易受潮，易產(chǎn)生爆炸，對運輸，貯存和使用要求高高溫時，脫硫效率低，要求噴入鐵水的深度大，價格高脫硫效率低，溫差大，污染環(huán)境.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）蘇打系 價格便宜渣很稀，扒渣困難從表1可看出，任何一種脫硫劑單獨使用時，都達不到完 全滿意的效果。近期工業(yè)鐵水預(yù)脫硫技術(shù)的發(fā)展，主要傾向于 兩種脫硫劑方案：1 CaO- Mg 基熔齊; 2 CaC - Mg 基熔劑。實踐證明，氧化鈣和鎂基熔劑共同使用或碳化鈣和鎂基熔 劑共同使用比單獨使用效果好，其原因在于：

17、1鎂在熔劑中 不僅充當(dāng)一種脫硫，還在熔池內(nèi)起攪拌作用；2溶劑中一定量的 CaO或CaC,可控制鎂的揮發(fā)速度，阻止鎂的揮發(fā)損失。在相 同脫硫條件下，CaO - Mg 基脫硫劑不但比CaC - Mg 基脫硫劑 少產(chǎn)生大約15 %的渣，而且鐵損低、工藝投資小。因此，CaO -Mg基脫硫劑得到更普遍的使用。2.2 脫硫劑的反應(yīng)特點2.2.1,電石粉（。必）碳化鈣脫硫反應(yīng)為CsG + S=Q3S+2C.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）0 = -3592454109.% J( mal用CaC2脫硫有如下特點：1）在高碳系鐵水中，CaC2分解出的Ca離子與鐵水中的硫有極強的親和力。因此CaC 2有很

18、強的脫硫能力，在一定的鐵水條件下，用CaC2脫硫，脫硫反應(yīng)的平衡常數(shù)可達6.9 X105 ,反應(yīng)達到平衡時，鐵水中硫含量可達4.9 X10-7 。2）用CaC2脫硫，其脫硫反應(yīng)是放熱反應(yīng)，有利于減少鐵水的溫降。3）脫硫產(chǎn)物CaS ,其熔點24500c,因此脫硫后，在鐵水面上形成疏松的固體渣，有利于防止回硫，且對混鐵車內(nèi)襯浸蝕較輕，扒渣作業(yè)方便。4）由于電石粉脫硫能力強，故用量少，渣量也較少。.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）5）電石粉易吸潮，吸潮時產(chǎn)生如下反應(yīng)：CaC2+H2O=CaO+C2 H2CaC2+2H2O=Ca(OH ) 2+C2H2這個反應(yīng)會大大降低電石的脫硫能力，而且放出

19、的C2H2是屬易爆氣體，因此在運輸和保存電石粉時要采用氮氣密封，儲料罐必須安裝乙煥檢測等安全裝置，以防爆炸等事故。6）用電石粉脫硫生成的碳除飽和溶解于鐵水外，其余以石墨態(tài)析出，噴吹過程中隨噴吹氣體有少量的電石粉帶出，同時還有少量的C2H2產(chǎn)生，這些都會對環(huán)境產(chǎn)生污染，故必須有除塵設(shè)備。2.2.2. 石灰粉脫硫匕儲石灰脫硫的反應(yīng)式為：.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）CaQ"、十S十C = 99十ILL冏L卻白多二86670-68.697 jfgf22%）+ 冏+1 / 2 冬卜 41 / 2 C/ &。灼0 =-251 外。+/36T用二門0脫硫有如下特點：1）在高C

20、和一定含硅量的鐵水中，有較強的脫硫能力，在1350 C時，用？脫硫，反應(yīng)達平衡時，鐵水中硫含量可達3.7式10 -, 比的匕的脫硫能力要弱得多。2）脫硫渣為固體渣，扒渣方便，對鐵水缶、混鐵車侵蝕較小，但 用量較大，故形成的渣量也大，鐵損也較高，鐵水溫降也較大。3）石灰粉資源廣、價格低、易加工，使用安全。4）石灰粉流動性差、在輸送中易堵塞、在料罐中也可能會架橋” 而堵料，且石灰易吸潮，吸潮后其流動性大大惡化，吸潮后會生成 “9HL,不僅影響脫硫效果，而且會污染環(huán)境，因此，石灰的加工 運輸和貯存都要在干燥條件下進行，一般也采用氮氣密封和輸送。2.2.3. 用Mg粉脫硫用Mg粉脫硫，其反應(yīng)式為：.1

21、.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）%十網(wǎng)”AG =-427567 + 180鎂粉脫硫有如下特點：1）Mg有很強的鐵水脫硫能力，13500c 時，用Mg粉脫硫，反應(yīng)的平衡常數(shù)為3.17 X105,反應(yīng)達到平衡時，鐵水中含硫量可達l.6 X10-7 ,大大高于Ca0的脫硫能力。2）Mg的沸點為11070 C, Mg加入鐵水后，變成Mg蒸氣，形成氣 泡，使Mg的脫硫反應(yīng)在氣液相界面上進行，另外由于金屬Mg變成 Mg蒸氣.使得反應(yīng)區(qū)附近的流體攪拌良好，大大增強Mg的脫硫效果。3）Mg在鐵水中有一定的溶解度，鐵水經(jīng)過Mg飽和后能防止回硫，這部份飽和的M g在鐵水處理后的運送過程中仍能起到脫硫作用。4

22、）由于Mg進入鐵水后就會氣化，反應(yīng)非常強烈，因此一般不使用純Mg ,而與其他材料混合一起噴入，目前多與Ca0 一起混合后作成 混合脫硫劑。5）Mg的價格昂貴，但因Mg混合脫硫劑只要配比合適，也會使其 用量少，而且鐵水溫降小，渣量少，鐵損也少等特點，其綜合成本也 不一定高，而且由于用量少，處理周期也短，對高節(jié)奏的轉(zhuǎn)爐也是有 利的，因此Mg脫硫劑已越來越多被采用。其他脫硫劑，像石灰石（CaCO3 ）因脫硫效果差而且鐵水溫降太.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）大，而像蘇打（Na2 CO3 ）由于資源短缺，而且脫硫產(chǎn)物呈液態(tài)對罐 襯侵蝕嚴(yán)重，降溫也大，因此這些在鐵水脫硫生產(chǎn)中已較少采用。2.3

23、 如何選擇脫硫劑現(xiàn)在的問題是選擇什么脫硫劑最好？過去普遍采用鈣系脫硫劑，即CaO+CaF2 十C或CaO十CaC2 十CaF2。至于鎂，人們早就認識到鎂是一種很強的脫 硫劑，鎂進入鐵水后立即汽化并與鐵水中的硫產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)， 反應(yīng)區(qū)流體攪拌強烈，脫硫反應(yīng)的動力學(xué)條件比其他方法單純 固液兩相反應(yīng)條件要好，從熱力學(xué)角度看，鎂和硫在鐵水中的 溶度積隨溫度下降而下降，所以處理后鐵水在運送過程中還有 二次脫硫作用，鎂可以防止鐵水回硫。但是由于其價格昂貴和 易燃易爆的化學(xué)特性，一般不敢問津。早期曾經(jīng)將鎂制成鎂焦、 鎂鋁、鎂白云石等以塊狀物加入鐵水中，近年來又開發(fā)了喂絲 法，都取得了很好的脫硫效果，但在大規(guī)模

24、鐵水預(yù)處理工藝中 并未得到廣泛應(yīng)用.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）20世紀(jì)70年代，原蘇聯(lián)烏克蘭亞速鋼廠采用噴吹法將純 鎂粒噴入鐵水罐中脫硫獲得成功，到了 20世紀(jì)80年代，技 術(shù)發(fā)展對鋼的純凈度要求越來越高，人們又注意到鎂的高效脫 硫功能，鎂劑噴吹脫硫開始興起。在西方，由于已建了大量噴 鈣系粉劑脫硫的鐵水預(yù)處理設(shè)施，不可能拆除另建，但為了滿 足對鋼質(zhì)愈來愈高的要求，一般都是在原有的噴吹系統(tǒng)上增設(shè) 鎂粒噴吹罐，與原有的粉劑配合使用，按脫硫程度的不同調(diào)節(jié) 鎂的加入比例和方式，或?qū)㈡V粒以一定比例混入鈣系粉劑中仍 利用原有的噴吹系統(tǒng)進行噴吹，形成所謂復(fù)合鎂脫硫噴吹工 藝。鐵水預(yù)處理噴吹法現(xiàn)

25、有三種工藝：鈣系脫硫劑工藝、復(fù)合 鎂脫硫劑工藝和純鎂粒脫硫劑工藝，其中復(fù)合鎂工藝是從鈣系 脫硫劑工藝中演化而來的，就其工藝方法和工藝設(shè)備而言兩者 沒有區(qū)別，但由于使用的脫硫劑不同效果卻大不一樣，尤其對.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)于鐵水深脫硫(s <0 . 005 % )來說鈣系脫硫劑就顯得力不從 心，即使勉強達到，也是以大消耗量、大渣量、更長的處理周 期和鐵水更大的溫度損失及金屬損失為代價得來的，長的處理 周期和過高的處理成本使鈣系脫硫劑在鐵水深脫硫領(lǐng)域基本 被淘汰。而復(fù)合鎂脫硫劑則能滿足鐵水不同程度的脫硫要求， 處理周期短，綜合成本低，因而得到廣泛采用。然而復(fù)合鎂脫 硫劑

26、工藝與純鎂粒脫硫劑工藝相比又遜一籌，純鎂粒脫硫劑工 藝脫硫劑消耗最少，載氣耗量最小，產(chǎn)生的渣量和煙氣量也最 小，不產(chǎn)生毒害物質(zhì)，處理周期最短，鐵水溫降最小，金屬損 失亦最少，操作更簡便，脫硫深度是其他方法所不及的，不論深脫硫(s <0 . 005 % )或 淺脫硫"(s02 % )其綜合成本都是最低的。烏克蘭方面曾把純鎂脫硫工藝與美國、德國采 用的復(fù)合鎂劑脫硫工藝的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)進行了比較，比較條件 是同樣處理100t鐵水，鐵水原始含硫量為0 . 040 %。.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）3.4影響鐵水脫硫效果的因素3.4.1. 脫硫劑種類，C aC2的脫硫效果明顯優(yōu)

27、于Ca0基脫硫劑，其對比試驗見下表：表9 2 C aC2和Ca0脫硫效果比較脫硫劑脫硫（ ）處理時間（min）溫降（0c）脫硫劑耗量（kg / t 鐵）噴吹速 度(kg / min)原始S處理后脫硫率Ca0基粉劑0.0190.00576.4520.93710.8150CaC2粉劑0.0220.00675.315.1254.380.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）可見，CaC2的脫硫能力比Ca0基強，而且溫降也小，處理時間也縮短，因此，如果要求鐵水硫要0.010 ,則都要使用一部份CaC2因為單純使用Ca0基，雖然用量加大也可以達到0.005 %的水平，但結(jié)果是鐵水溫降太大，處理時間太長

28、，這是與轉(zhuǎn)爐冶煉不相適應(yīng)的，所以對用Ca0基處理僅用于淺脫硫，用量一般在7kg/t鐵，對深脫硫，般要采用Ca0基再加CaC2進行深脫或全部采用CaC2進行深脫。3.4.2. 粒度，對混鐵車噴吹脫硫劑的粒度選定為0.1lm m。3.4.3. 噴吹氣體流量及噴粉速度，由于混鐵車鐵水量大，從生產(chǎn)節(jié)湊考慮噴粉速度控制在80150k g/min,為達到這高的噴粉速度，其噴吹的氮氣流量應(yīng)達到200260NM3 / h ,較好。3.4.4. 噴槍的插入方式和插入深度。.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）由于混鐵車是平放的園柱體，水平方向較長，因此噴槍插入噴吹時，混鐵事的鐵水不易攪拌均勻，容易出現(xiàn)死角，

29、因此從噴槍的插入角 度和噴槍口型的設(shè)計上盡量使鐵水和脫硫劑得到均勻的攪拌。噴槍的插入方式可分為垂直插入和傾斜插入，從水力模型試驗中可得出結(jié)論，傾斜插入的噴槍攪拌區(qū)偏向一邊，另一邊有死角，而噴槍垂直插入但噴口橫吹的方式，其攪拌比較均勻，故混鐵車一般都采用垂直插入方式。噴槍橫吹，其噴槍口型式有倒T型和倒Y型，這兩種的攪拌都能使脫硫劑和氣泡在脫離了噴口后才分離，噴出具有一定的動能，但以倒T型效果效好，因為這種噴口正好是水平方向，水平方向動能較大，而倒Y型與水平有一夾角，水平方向動能要小一些，因此對混鐵車的.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）兩端的攪拌要差一些，而且倒T型噴槍，使用維護都較方便，

30、因此應(yīng)選用倒T型噴槍。關(guān)于噴槍插入深度，過淺則脫硫劑在鐵水中停留的有效時間短，使脫硫劑難以發(fā)揮作用，但插入過深，則一方面噴槍壽命下降，而且對混鐵車的耐材浸蝕也增加，另一方面也會使混鐵車的振動加劇，影響到操作的安全。因此脫硫噴槍的插入深度控制在1 0001500 m m較總之，混鐵車噴粉脫硫與鐵水缶噴粉腔硫的工藝有很多相同之處，但由于混鐵車在由高爐出鐵后直接送到脫硫站，脫硫前不扒渣，由于高爐渣含硫量較高的影響，其脫硫率特別是脫硫劑的效率比鐵水缶噴粉脫硫要低一點，但鐵水溫度高，生產(chǎn)節(jié)奏能滿足大噸位轉(zhuǎn)爐的要求.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）又是鐵水缶脫硫工藝無法做到的，因此，這兩種方法各有

31、利弊，根據(jù)前后工藝的要求選定脫硫工藝后，就要根據(jù)工藝特點控制好參數(shù)，使之揚長避短，充分發(fā)揮這些設(shè)備的作用。.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第三章脫硫的噴吹方式 3.1脫硫預(yù)處理噴吹方式的選擇對于CaO -Mg基或CaC2-Mg基混合工藝而言，脫硫劑噴吹方式可 分為復(fù)合噴吹和混合噴吹。在我國一些鋼廠為了節(jié)省基建投資，常常選用混合噴吹，實際上 這是企業(yè)的一種短期行為。鐵水爐外脫硫的費用，除基建投資外，脫 硫劑的耗量和脫硫效果也是很重要的因素。雖然復(fù)合噴吹設(shè)備占地面積大，但它能有效地將因偏析影響脫硫 效率的可能性降至最低點。從它與應(yīng)用混合脫硫劑的混合噴粉脫硫技 術(shù)使用效果上看，將270

32、t鐵水硫含量從0. 055%降至0. 003%時，復(fù)合 噴粉鎂的消耗量減少11% ,當(dāng)硫含量降至0.014% 時，其鎂消耗量減少 16% 。3.2脫硫預(yù)處理方法鐵水預(yù)處理脫硫的方法多種多樣，但現(xiàn)在普遍采用噴吹.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）法，因為這種工藝設(shè)備簡單、運行成本低、處理時間短、處理 能力大、反應(yīng)效率高以及易于控制等，特別適應(yīng)轉(zhuǎn)爐冶煉的生 產(chǎn)要求。目前鐵水脫硫預(yù)處理方法主要有：魚雷罐車噴吹法、鐵水 罐噴吹法等。其中鐵水罐噴吹脫硫以技術(shù)新、鐵水處理量大、 脫硫效率高、操作靈活、處理速度快、去渣徹底、成本低而得 到了普遍應(yīng)用。國內(nèi)的許多鋼鐵企業(yè)如鞍鋼、太鋼、梅鋼、灑 鋼、馬鋼先

33、后采用了該項技術(shù)，并取得了良好的效果。鐵水罐 噴吹脫硫又分為復(fù)合噴吹和混合噴吹。混合噴吹需要一個噴粉 罐，脫硫劑事先混合好，系統(tǒng)易于操作和維護，設(shè)備簡單，操 作俺全，占地面積小，設(shè)備投資低。復(fù)合噴吹需要兩個噴粉罐， 兩種脫硫劑通過同一噴槍噴入鐵水中，控制系統(tǒng)復(fù)雜，對設(shè)備 的可靠性能和自動控制水平要求較高，對 現(xiàn)場安全防護措施要 求嚴(yán)格，投資較高。雖然復(fù)合噴吹設(shè)備、控制、安全、占地面.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）積以及投資要求高，但它可使操作者更好地控制噴吹過程，有 效地將因偏析影響脫硫效率的可能性降至最低點，另外它還具 有脫硫到相同的目標(biāo)值，比使用混合噴吹所用的脫硫劑消耗量 減少1

34、0 %以利用 CaO - Mg 基脫硫劑、鐵水罐熔劑復(fù)合噴吹工 藝時，鎂脫硫劑沸點低，以氣相和鐵水中的硫反應(yīng)，故脫硫速 度快，但早期加入將很快損失，在脫硫后期因鎂溶解度增加也 會降低其脫硫效率；CaO脫硫劑在鐵水中呈固態(tài)，要以細粉未加 入，脫硫效率比鎂低，價格也低，經(jīng)測算1kg鎂的脫硫效果相 當(dāng)于15 kgCaO。為了在提高脫硫效果的同時最大限度的降低鎂 的消耗量，以利于降低操作成本，根據(jù)脫硫機理及脫硫劑的特 點，噴吹操作時，將噴射過程分為3個階段：第一階段：先用CaO 進行預(yù)噴吹，噴入 CaO以形成強烈的旋渦，完成熔體和渣的脫氧，建立起鐵水罐中的環(huán)流運動。.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（

35、論文）第二階段：用選定的鈍化鎂 深脫硫 和CaO 淺脫硫 的噴吹速 度進行主噴吹。第三階段：主噴吹完成后，以高氣體量噴入一段時間CaO以清 除雜質(zhì)、防止回硫，完成脫硫過程。在噴吹過程中，要控制噴入物及輸送氣體流速，使鐵水罐中形 成的旋渦在鐵水罐邊沿高度容許的情況下保持最高，這樣可使 脫硫劑效果最好而且處理時間最短。.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第四章 鐵水脫硫預(yù)處理工藝在煉鋼的應(yīng)用4.1 工藝流程及特點4.1.1 工藝流程簡介工藝流程中一般都包括：供粉系統(tǒng)，供氣系統(tǒng)，噴 吹系統(tǒng)，噴槍運動及夾槍系統(tǒng)，測溫取樣系統(tǒng)，除塵系 統(tǒng)，扒渣系統(tǒng)，槍庫，電氣控制系統(tǒng)，儀表檢測系統(tǒng)， 噴槍維修系統(tǒng)

36、，控制操作室，以及相應(yīng)的鐵水罐傾翻車 系統(tǒng)，渣罐車系統(tǒng)，輕型吊車等設(shè)備。工藝流程的確定 要從企業(yè)的需要和可能出發(fā)，綜合考慮決定，也可以從 其中取舍簡化。一般的脫硫工藝流程如圖1所示：帙合套錢卻必限樣分析確熱髭取樣分析成國I被水竄位誠I 上陰，門F IM4.1.2 工藝流程的描述高爐鐵水經(jīng)鐵水罐車運至噴粉站處理工位，此前， 噴粉站的供粉系統(tǒng)已經(jīng)準(zhǔn)備好噴粉脫硫劑，其它各系統(tǒng) 已做好了各項準(zhǔn)備工作，鐵水罐準(zhǔn)確到位后，信號傳至 控制系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)打開。.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）根據(jù)需要進行取樣和測溫。噴粉過程控制開關(guān)分自動和手動兩檔，正常生產(chǎn)在 自動擋發(fā)出開始噴吹指令（手動檔用于調(diào)試和

37、維修）， 供氣系統(tǒng)打開，噴槍噴氣并開始下降，當(dāng)?shù)竭_設(shè)定的鐵 水深度噴吹系統(tǒng)開始噴粉。在按專家系統(tǒng)計算的噴粉 量，噴粉速度噴吹到確定的時間后自動停粉（不停氣）, 噴槍上升。升至指定高度停氣、停止上升。測溫取樣槍開始執(zhí)行測溫、取樣操作，完成后液壓 鐵水罐傾翻車原位傾翻鐵水罐到一定角度，扒渣機開始 扒渣，或者罐車移位到另一位置（根據(jù)車間實際情況決 定是否移位）再扒渣。扒渣過程中鐵水罐傾斜角度可以 有所變化。扒渣完畢鐵水罐恢復(fù)直立，鐵水罐傾翻車開 出扒渣工位，天車將車上鐵水罐運至轉(zhuǎn)爐或混鐵爐。4.1.3 鐵水罐頂噴純鎂脫硫技術(shù)特點（1 ）高精度的噴吹系統(tǒng)具有精確度量和輸送脫 硫劑的噴粉系統(tǒng)。該技術(shù)改變

38、過去載氣壓差法輸送粉料不夠均勻有 脈沖現(xiàn)象的缺點，采用穩(wěn)定精確的容積式送料方式。對 送料量采用精度高的電子稱連續(xù)測量的方法獲得信號 并反饋到供料控制系統(tǒng)加以調(diào)節(jié)，可以獲得連續(xù)穩(wěn)定的 噴料量，其調(diào)節(jié)精度可以達到±0.3kg/min ,達到目前 世界上噴料量控制的先進水平。從而可杜絕鐵水噴濺， 確保噴吹脫硫成功。同時降低脫硫劑消耗，提高脫硫效.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)率及噴吹效益。這種高精度噴吹系統(tǒng)對噴吹價格比較貴 的鈍化鎂?；蜴V粉脫硫劑尤為必要。(2)建立高精度的脫硫劑噴吹量自動控制模型一 即專家系統(tǒng)。自動控制模型主要是依據(jù)鐵水量、初始硫、目標(biāo)硫 含量，參考鐵水溫度、帶

39、渣量、渣的成分等通過PLC 中設(shè)置的專家系統(tǒng)軟件，比較精確地自動計算出本爐次 需要噴入的脫硫劑量，確定噴粉速度和噴吹時間，建立 起高精度的控制模型，從而保證高的脫硫命中率，較精 確的脫硫劑量，提高脫硫劑的利用率，降低成本，提高 經(jīng)濟效益。同時采用WINCC或國內(nèi)組合軟件，對系統(tǒng)實行計 算機操作和翻屏監(jiān)控。(3)科學(xué)合理的工藝技術(shù)軟件從理論和實踐兩個方面確定合乎企業(yè)實際的工藝 技術(shù)，包括：噴吹工藝、操作工藝、與工藝有關(guān)的設(shè)備 的技術(shù)參數(shù)等。這就為在硬件的基礎(chǔ)上確保鐵水預(yù)處理 成功作出了最重要的保證。南鋼集團兩套鐵水噴純鎂脫 硫站投產(chǎn)近一年的生產(chǎn)實踐證明了該設(shè)備及工藝技術(shù) 的成功。(4) 噴純化鎂

40、專用的帶氣化室噴槍為了加速顆粒鎂的氣化，促進鎂的脫硫反應(yīng)，提高 鎂的利用率和脫硫率，噴鎂槍一般使用帶氣化室的噴 槍，這也是噴鎂的關(guān)鍵技術(shù)。我們可以通過技術(shù)合作向.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)用戶提供質(zhì)量優(yōu)良的氣化室噴槍或者其制造技術(shù)。根據(jù) 鐵水罐等實際情況也可能向企業(yè)提供倒Y形噴槍。(5)六項專有先進實用技術(shù)根據(jù)國外噴鎂實踐中發(fā)現(xiàn)的問題和我們自己的實 踐經(jīng)驗，認為在硬件設(shè)施和控制方面有幾個重要的問題 應(yīng)當(dāng)?shù)玫浇鉀Q。經(jīng)過我們的努力，已經(jīng)在以下六個方面 取得了突破，它們的實施對保證正常噴吹，提高效率， 提高和進一步發(fā)展鐵水預(yù)處理技術(shù)水平具有重要的積 極的意義。不論鐵水罐內(nèi)鐵水面高低，確

41、保測溫槍、取樣 槍進入鐵水深度為設(shè)定值目前國內(nèi)外測溫取樣槍大多沒能正常使用，我國眾 多廠家從國外引進的情況也基本如此，究其原因：槍行 程一定，鐵水液面高度卻是經(jīng)常變化的，有時變化較大， 使得槍工作時不是進入太深，將槍體燒壞；就是進入太 淺，檢測不準(zhǔn)。而槍的行程不可能每次都調(diào)，即使調(diào)， 也沒有鐵水液面高度的數(shù)據(jù)，因此這成了老大難的問 題。我們提供的技術(shù)可以實現(xiàn)不論鐵水罐內(nèi)鐵水液面 有多高或者多低，可以確保測溫槍、取樣槍進入鐵水深 度為設(shè)定值，到達設(shè)定值時，槍的動作自動停止，完成 測溫或取樣任務(wù)后自動提槍。此項技術(shù)的實現(xiàn)不但對鐵水預(yù)處理有重要作用，而 且對煉鋼，爐外精練等凡是需要對金屬溶液測溫取樣

42、的.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）場合都可以應(yīng)用，它的實用價值是比較高的，意義是重 要的。噴槍觸罐底結(jié)的鐵渣凸包瞬間能自動停槍、再升 槍到定高、再自動噴吹的技術(shù)由于鐵水處理罐不能及時清理，用到一定時候罐底 會結(jié)鐵渣凸包，噴槍下降時有可能觸碰凸包，引起巨大 震動，此時只能把噴槍提起，鐵水罐吊走，嚴(yán)重影響鐵 水處理計劃和生產(chǎn)調(diào)度。為解決這一實際問題，我們推 出：噴槍下降中一旦觸碰罐底結(jié)的鐵渣凸包的瞬間，噴 槍即能自動停止，然后再開槍到預(yù)定高度并立即自動開 始噴吹的技術(shù)。 氣化室噴槍在線維修長壽技術(shù)目前國內(nèi)外氣化室噴鎂槍都是離線人工維修噴槍， 時間長，質(zhì)量不穩(wěn)定，影響脫硫節(jié)奏，勞動條件差。

43、在 線氣化室清理機、噴補機，以及噴槍烘烤器和保溫室的 使用可以有效地解決和改善這些問題。噴槍、測溫取樣槍槍位檢測顯示目前國內(nèi)外噴槍、測溫槍、取樣槍在顯示屏上顯示 的僅僅是上下極限位置，不夠準(zhǔn)確，沒有行程的定量數(shù) 據(jù)，對控制不利?，F(xiàn)在我們的這三支槍都有行程檢測功 能，可以準(zhǔn)確地測量和控制槍位，對完成工藝目的將十 分有利。事故停電提噴粉槍裝置噴吹時當(dāng)萬一發(fā)生停電等事故時，目前國內(nèi)外的噴.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）槍都一籌莫展，不但損壞了槍，連一罐鐵水都有可能報 廢。我們加設(shè)了停電事故裝置，可以很快的很容易地將 噴粉槍提出鐵水罐外，避免重大損失。瞬時顯示噴粉質(zhì)量流量表瞬時顯示噴粉質(zhì)量流

44、量表可以測量管道中粉劑的 瞬時質(zhì)量流量，反應(yīng)快，誤差小，成本低，對更好地最 佳噴粉工藝可以起一定的作用。4.2工藝參數(shù)4.2.1 脫硫前鐵水條件2. 3鐵水脫硫鐵水預(yù)處理脫硫是鐵水預(yù)處理過程的最重要的環(huán) 節(jié)，具優(yōu)點在于：1 ）有利于穩(wěn)定高爐造渣制度，節(jié)約能耗；2）保證煉鋼吃精料，有利于鋼鐵產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)改革， 提高質(zhì)量。3）有利于鋼鐵冶金的整個流程實現(xiàn)最優(yōu)化。.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）鐵水脫硫一般采用如下兩種方法：1）用石灰，鐵水脫硫的化學(xué)反應(yīng)為CaOs S CaSs OG 25290 6.66T熱力學(xué)計算表明，單純用CaO是不能脫硫的，但在 。存在的條件下，脫硫反應(yīng)是很容易進行的

45、，CaOs S C CaS COG 25320 26.33T2）用鈍化金屬鎂脫硫，這是近幾年剛興起的鋼鐵 冶金新技術(shù)，新工藝。其化學(xué)反應(yīng)為Mg S MgS或由于鎂的沸點是1170 C ,當(dāng)噴入鐵水后，來不 及溶入鐵水即氣化，反應(yīng)為Mg g S MgS g長期以來，北京科技大學(xué)對金屬鎂粒鐵水預(yù)處 理過程脫硫進行了系統(tǒng)的研究，得到鎂在鐵水中的物理 化學(xué)行為及鎂脫硫的熱力學(xué)結(jié)果。固態(tài)金屬鎂粒進入鐵 水后少部分在鐵水中溶解，并很快達飽和溶解；大部分 鎂粒升華后在鐵水中形成鎂蒸氣氣泡，氣泡直徑與固體1鎂粒直徑Ds及溫度T的關(guān)系為Dg 1.368T3Ds；單位Kg的 鎂粒產(chǎn)生的氣泡與鐵液界面積，和固體鎂粒直徑4及溫20.015T3A5度T的關(guān)系為Ds;與丁01325 10 Pa的氣態(tài)鎂平衡的.1.東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）06131