鐵水預(yù)處理工藝

1、摘要本設(shè)計(jì)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(diǎn)，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(jìn)意見。關(guān)鍵詞；鐵水預(yù)處理；脫硫；噴吹；效率；反應(yīng)率。 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(jì)指標(biāo). 脫硫效率. 脫硫劑效率 脫硫劑的反應(yīng)率. 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(diǎn). 2.3 如何選

2、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). 脫硫前鐵水條件. 脫硫劑配比 脫硫劑的噴吹速度. 氮?dú)獾墓ぷ鲏毫?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 第一章 緒論1.1 鐵水預(yù)處理概念鐵水預(yù)處理，煉鋼生產(chǎn)中主要是指鐵水在進(jìn)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

3、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(jìn)行預(yù)處理。鐵水預(yù)處理包括對鐵水中的硅、錳、磷、硫、氮進(jìn)行處理。其中，為冶煉低硫鋼種而進(jìn)行的鐵水預(yù)脫硫處理以被廣泛采用。實(shí)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Na2CO3、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)展了用攪拌進(jìn)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

4、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，高錳鋼、高鉻鋼、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(kuò)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0.011%。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(jìn)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(shí)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

5、這將使高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)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。因此，為保證鋼的質(zhì)量，就必須在爐外對鐵水進(jìn)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(shí)際生產(chǎn)中大量應(yīng)用，處理工藝方法種類繁多，約六類16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(jī)械攪拌法有原西德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；

6、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(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)研究。國外工業(yè)上應(yīng)用的鐵水爐外脫硫劑主要有：蘇打(Na2CO3)、電石(CaC2)、石灰(CaO)、金屬鎂以及以它們

7、為基礎(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(diǎn)，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。1.3 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(jìn)行了應(yīng)用。國內(nèi)武鋼二煉鋼1979年引進(jìn)了日本新日鐵的機(jī)械攪拌法()鐵水脫硫裝置，北臺，天鋼，宣鋼

8、，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(jìn)日本魚雷罐車內(nèi)噴吹石灰、螢石的脫硫裝置。武鋼一煉鋼開發(fā)的鎂基混合噴吹工藝，1998年寶鋼，鞍鋼，包鋼引進(jìn)美國公司鎂基復(fù)合噴吹技術(shù)，本鋼引進(jìn)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(qiáng)勁發(fā)展，隨著鋼產(chǎn)量從1996年1億發(fā)展到2011年的8.1億，近5年來全國共計(jì)建設(shè)了約80多套鐵水脫硫預(yù)處理裝置，處理能力近7000萬。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

9、特點(diǎn)：    鐵水脫硫每罐鐵水容量從50(石鋼等)到300(寶鋼)不等。    脫硫劑主要為石灰和金屬鎂，既有以單獨(dú)一種粉劑作脫硫劑的(如武鋼一煉鋼，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(jìn)國外先進(jìn)的脫硫預(yù)處理工藝。如日本的法，北美、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)。 

10、   在工藝相似的情況下，引進(jìn)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、加拿大(原霍戈文)、還有日本公司等。    我國在早期引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)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(jìn)鎂

11、基復(fù)合噴吹技術(shù)；本鋼2004年引進(jìn)鎂基復(fù)合噴吹技術(shù)；武鋼二煉鋼增建1套法脫硫裝置。    除在上世紀(jì)引進(jìn)后改良的法、鎂基復(fù)合噴吹法占有很大市場外，烏克蘭()顆粒鎂噴吹技術(shù)自武鋼一煉鋼項(xiàng)目進(jìn)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)。德國公司鎂基復(fù)合噴吹技術(shù)在2003年也進(jìn)入到中國，如鞍鋼大脫硫，新區(qū)260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(jìn)國家水平相比還相差甚遠(yuǎn)。1.4 鐵水脫硫預(yù)處理的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 脫硫效率()式中：處理前鐵水

12、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)，值較大，說明此工藝的脫硫效果越好，當(dāng)然值的大小與原始含硫量有關(guān)，如脫硫前原始硫很高，即使值較大，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果。 脫硫劑效率(Ks)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：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(shí)際意義。當(dāng)掌握了一定工藝條件下的經(jīng)驗(yàn)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。 脫硫劑的反應(yīng)率M脫

13、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(shí)際消耗量的比值來表示脫硫劑的反應(yīng)率式中：脫硫劑的理論消耗量，kg/t鐵脫硫劑的實(shí)際消耗量，kg/t鐵例如：用電石粉的脫硫劑的反應(yīng)率式中：64的分子量32 S的分子量電石粉的單耗，kg/t鐵電石粉中的含量，一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。 脫硫分配比脫硫的產(chǎn)物必須進(jìn)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，通常用硫在渣鐵中的分配比的大小來表示，=（ S ） / S 式中：硫在渣鐵中分配比(S)渣中

14、硫的含量，S鐵中硫的含量，值越大，說明爐渣的脫硫能力越強(qiáng)，一般而言，象高爐渣由于FeO低，可達(dá)100，電爐還原期可達(dá)3050，而轉(zhuǎn)爐渣僅為510。第二章 鐵水脫硫的熱力學(xué)2.1 脫硫劑的種類實(shí)際生產(chǎn)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(hù)、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(diǎn)的對比見表1。表 1 鐵水預(yù)脫硫熔劑的比較 脫硫劑 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 價格便宜 脫硫效率低 石灰粉系 脫硫?qū)摅w耐材侵蝕少 溫降大，鐵損大易受潮 扒渣容易

15、 失效 碳化鈣系 脫硫效率高，渣量少， 易受潮，易產(chǎn)生爆炸，對 溫降小易于防止回硫 運(yùn)輸，貯存和使用要求高 脫硫能力強(qiáng)，耗量少渣量 高溫時，脫硫效率低，要鈍化鎂系 少，鐵損低溫降小 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 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(dú)使用時，都達(dá)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基熔劑; 2 CaC - Mg基熔劑。實(shí)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(dú)使用效果好，其原因在于： 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

16、 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(diǎn).電石粉碳化鈣脫硫反應(yīng)為用CaC2脫硫有如下特點(diǎn)：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(qiáng)的親和力。因此CaC2有很強(qiáng)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(dá)6.9×105，反應(yīng)達(dá)到平衡時，鐵水中硫含量可達(dá)4.9×10-7。2)用CaC2脫硫，其脫硫反應(yīng)

17、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(diǎn)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(qiáng)，故用量少，渣量也較少。5)電石粉易吸潮，吸潮時產(chǎn)生如下反應(yīng):CaC2+H2O=CaO+C2H2CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2這個反應(yīng)會大大降低電石的脫硫能力，而且放出的C2H2是屬易爆氣體，因此在運(yùn)輸和保存電石粉時要采用氮?dú)饷芊?，儲料罐必須安裝乙炔檢測等安全裝置，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

18、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.石灰粉脫硫石灰脫硫的反應(yīng)式為：用脫硫有如下特點(diǎn)：1)在高C和一定含硅量的鐵水中，有較強(qiáng)的脫硫能力，在1350時，用脫硫，反應(yīng)達(dá)平衡時，鐵水中硫含量可達(dá)，比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，不僅影響脫硫效果，而且會污染環(huán)境，因此，石灰的加工運(yùn)輸和貯存都要在干燥條件下

19、進(jìn)行，一般也采用氮?dú)饷芊夂洼斔汀?.2.3.用Mg粉脫硫用Mg粉脫硫，其反應(yīng)式為：鎂粉脫硫有如下特點(diǎn)：1)Mg有很強(qiáng)的鐵水脫硫能力，13500C時，用Mg粉脫硫，反應(yīng)的平衡常數(shù)為3.17×105，反應(yīng)達(dá)到平衡時，鐵水中含硫量可達(dá)l.6×10-7，大大高于Ca0的脫硫能力。2)Mg的沸點(diǎn)為ll070C，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(jìn)行，另外由于金屬M(fèi)g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(qiáng)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Mg在鐵水處理后的運(yùn)送過程中仍能起到脫硫作用。

20、4)由于Mg進(jìn)入鐵水后就會氣化，反應(yīng)非常強(qiáng)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(diǎn)，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大，而像蘇打（Na2CO3）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 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

21、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(rèn)識到鎂是一種很強(qiáng)的脫硫劑，鎂進(jìn)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(qiáng)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(yùn)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)模鐵水預(yù)處理工藝中并未得到廣泛應(yīng)用。 20世紀(jì)70年代，原蘇聯(lián)烏克蘭亞速鋼廠采用

22、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(jìn)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)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

23、者沒有區(qū)別，但由于使用的脫硫劑不同效果卻大不一樣，尤其對于鐵水深脫硫(s0005)來說鈣系脫硫劑就顯得力不從心，即使勉強(qiáng)達(dá)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

24、(s0005)或“淺脫硫”(s002)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(jì)指標(biāo)進(jìn)行了比較，比較條件是同樣處理100t鐵水，鐵水原始含硫量為0040。3.4 影響鐵水脫硫效果的因素.脫硫劑種類，CaC2的脫硫效果明顯優(yōu)于Ca0基脫硫劑，其對比試驗(yàn)見下表：表92 CaC2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(kgt鐵)噴吹速度(kgmin)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可見，CaC2的脫

25、硫能力比Ca0基強(qiáng)，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?yàn)閱渭兪褂肅a0基，雖然用量加大也可以達(dá)到0.005的水平，但結(jié)果是鐵水溫降太大，處理時間太長，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7kgt鐵，對深脫硫，一般要采用Ca0基再加CaC2進(jìn)行深脫或全部采用CaC2進(jìn)行深脫。.粒度，對混鐵車噴吹脫硫劑的粒度選定為0.1lmm。.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80150kgmin，為達(dá)到這高的噴粉速度，其噴吹的氮?dú)饬髁繎?yīng)達(dá)到200260NM3h，較好。.噴槍

26、的插入方式和插入深度。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，因此從噴槍的插入角度和噴槍口型的設(shè)計(jì)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(yàn)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?yàn)檫@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

27、要小一些，因此對混鐵車的兩端的攪拌要差一些，而且倒T型噴槍，使用維護(hù)都較方便，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10001500mm較好。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(diǎn)，但鐵水溫度高，生產(chǎn)節(jié)奏能滿足大噸位轉(zhuǎn)爐的要求又是鐵水缶脫硫工

28、藝無法做到的，因此，這兩種方法各有利弊，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(diǎn)控制好參數(shù)，使之揚(yáng)長避短，充分發(fā)揮這些設(shè)備的作用。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(shí)際上這是企業(yè)的一種短期行為。鐵水爐外脫硫的費(fèi)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(diǎn)。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270t鐵水硫含量從0.05

29、5%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)在普遍采用噴吹法，因?yàn)檫@種工藝設(shè)備簡單、運(yùn)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、酒鋼、馬鋼先后采用了該項(xiàng)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?；旌蠂姶敌?/p>

30、要一個噴粉罐，脫硫劑事先混合好，系統(tǒng)易于操作和維護(hù)，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(hù)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(diǎn)，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 10 %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(diǎn)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

31、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(xì)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(jī)理及脫硫劑的特點(diǎn)，噴吹操作時，將噴射過程分為 3個階段：第一階段:先用 CaO 進(jìn)行預(yù)噴吹 ,噴入 CaO以形成強(qiáng)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(yùn)動。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(jìn)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

32、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。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(diǎn) 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(yùn)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)，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：工藝流程的描述高爐鐵水經(jīng)鐵水罐車運(yùn)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

33、脫硫劑，其它各系統(tǒng)已做好了各項(xiàng)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。根據(jù)需要進(jìn)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)試和維修），供氣系統(tǒng)打開，噴槍噴氣并開始下降，當(dāng)?shù)竭_(dá)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(jì)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(jī)開始扒渣，或者罐車移位到另一位置（根據(jù)車間實(shí)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

34、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(yùn)至轉(zhuǎn)爐或混鐵爐。 鐵水罐頂噴純鎂脫硫技術(shù)特點(diǎn)（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)改變過去載氣壓差法輸送粉料不夠均勻有脈沖現(xiàn)象的缺點(diǎn)，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(dá)到±0.3kg/min，達(dá)到目前世界上噴料量控制的先進(jìn)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

35、的脫硫劑噴吹量自動控制模型即專家系統(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(jì)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(jì)效益。同時采用WINCC或國內(nèi)組合軟件，對系統(tǒng)實(shí)行計(jì)算機(jī)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(shí)踐兩個方面確定合乎企業(yè)實(shí)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(tuán)兩套

36、鐵水噴純鎂脫硫站投產(chǎn)近一年的生產(chǎn)實(shí)踐證明了該設(shè)備及工藝技術(shù)的成功。（4） 噴純化鎂專用的帶氣化室噴槍為了加速顆粒鎂的氣化，促進(jìn)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(shí)際情況也可能向企業(yè)提供倒Y形噴槍。（5） 六項(xiàng)專有先進(jìn)實(shí)用技術(shù)根據(jù)國外噴鎂實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問題和我們自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)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(shí)施對保證正常噴吹，提高效率，提高和進(jìn)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。

37、 不論鐵水罐內(nèi)鐵水面高低，確保測溫槍、取樣槍進(jìn)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(jìn)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(jìn)入太深，將槍體燒壞；就是進(jìn)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(shí)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(jìn)入鐵水深度為設(shè)定值，到達(dá)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(xiàng)技術(shù)的實(shí)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

38、溫取樣的場合都可以應(yīng)用，它的實(shí)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(jì)劃和生產(chǎn)調(diào)度。為解決這一實(shí)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，然后再升槍到預(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。在線氣化室清理機(jī)、噴補(bǔ)機(jī)，以及噴槍烘烤器和保溫室的使用

39、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。現(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)外的噴槍都一籌莫展，不但損壞了槍，連一罐鐵水都有可能報(bào)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

40、藝參數(shù) 脫硫前鐵水條件23 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)，其優(yōu)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。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 熱力學(xué)計(jì)算表明，單純用是不能脫硫的，但在存在的條件下，脫硫反應(yīng)是很容易進(jìn)行的，2）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 或由于鎂的沸點(diǎn)是1170，當(dāng)噴入鐵水后，來不及溶入鐵水即氣化，反應(yīng)為長期以來，北京科技大學(xué)對金屬鎂粒鐵水預(yù)處理過程脫硫進(jìn)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(jìn)入鐵水后少部分在鐵水中溶解，并很快達(dá)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