重钢铁水脱硅工艺研究及应用
铁水预脱硅
铁水预脱硅铁水预脱硅(desiliconization of hot metal)铁水进入炼钢炉前的降硅处理。
它是发展较早的一种铁水预处理工艺，是分步精炼工艺的发展。
能改善炼钢炉的技术经济指标，降低炼钢费用，也可作为预处理脱磷、脱硫的前处理，可降低脱磷处理剂消耗，进一步生产纯净优质钢。
简史铁水预处理脱硅开始较早，1897年曾有人用平炉进行了脱硅脱磷的预备精炼工业试验，20世纪初进行了混铁炉脱硅，到40年代试验了高炉出铁时的脱硅，中国于50年代曾在鞍山钢铁公司实施过预备精炼炉脱硅和高炉铁水沟脱硅，这些都对改善平炉炼钢的冶炼技术经济指标和提高生产率起了良好的作用。
到了90年代，基于对优质钢材的需求，以及钢铁生产工艺本身节省资源和能量、减少渣量等公害的需要，日本发展了以脱硅、脱磷为目的的铁水预处理。
此后发展成两类预脱硅工艺，一类是作为铁水同时脱磷、脱硫的前工序，以提高其效率，这种铁水进入转炉只需完成脱碳和提高温度，炉渣减少到微量保护渣层的程度，主要生产高纯钢种；另一类是作为降低转炉渣量的措施。
1985年前后日本各大厂曾广泛采用，主要在高炉炉前进行。
后来，由于高炉冶炼低硅铁技术的发展，这类预脱硅方法已较少使用。
原理硅是易氧化元素。
脱硅反应可表示如下：按硅在渣相和金属相问的分配比可表示为式(2)：式中L si为硅在渣铁间分配率；C si为硅容量(K si／γ(sio2 ) )；a [O]为氧在铁水中活度；f [si]为硅在铁水中活度系数；γ(sio2 )为氧化硅在渣相中的活度系数；K’ Si为反应式(1)的平衡常数。
在碳饱和铁水中硅的活度系数根据各元素相互作用系数按下式计算：按一般炼钢生铁计算，f Si约在7～8之间。
硅容量C si，表示了渣相的溶硅能力。
它与渣中二氧化硅的活度系数，γ(sio2)成反比。
硅容量和渣成分有密切关系。
图1给出了FeO--SiO2--CaO--CaF2渣系的硅容量。
从以上热力学性质可以看出：(1)在一定温度和生铁成分条件下，脱硅能力决定于渣相的硅容量和供氧强度。
铁水预脱硅
铁水预脱硅铁水预脱硅(desiliconization of hot metal)铁水进入炼钢炉前的降硅处理。
它是发展较早的一种铁水预处理工艺，是分步精炼工艺的发展。
能改善炼钢炉的技术经济指标，降低炼钢费用，也可作为预处理脱磷、脱硫的前处理，可降低脱磷处理剂消耗，进一步生产纯净优质钢。
简史铁水预处理脱硅开始较早，1897年曾有人用平炉进行了脱硅脱磷的预备精炼工业试验，20世纪初进行了混铁炉脱硅，到40年代试验了高炉出铁时的脱硅，中国于50年代曾在鞍山钢铁公司实施过预备精炼炉脱硅和高炉铁水沟脱硅，这些都对改善平炉炼钢的冶炼技术经济指标和提高生产率起了良好的作用。
到了90年代，基于对优质钢材的需求，以及钢铁生产工艺本身节省资源和能量、减少渣量等公害的需要，日本发展了以脱硅、脱磷为目的的铁水预处理。
此后发展成两类预脱硅工艺，一类是作为铁水同时脱磷、脱硫的前工序，以提高其效率，这种铁水进入转炉只需完成脱碳和提高温度，炉渣减少到微量保护渣层的程度，主要生产高纯钢种；另一类是作为降低转炉渣量的措施。
1985年前后日本各大厂曾广泛采用，主要在高炉炉前进行。
后来，由于高炉冶炼低硅铁技术的发展，这类预脱硅方法已较少使用。
原理硅是易氧化元素。
脱硅反应可表示如下：按硅在渣相和金属相问的分配比可表示为式(2)：式中L si为硅在渣铁间分配率；C si为硅容量(K si／γ(sio2 ) )；a [O]为氧在铁水中活度；f [si]为硅在铁水中活度系数；γ(sio2 )为氧化硅在渣相中的活度系数；K’ Si为反应式(1)的平衡常数。
在碳饱和铁水中硅的活度系数根据各元素相互作用系数按下式计算：按一般炼钢生铁计算，f Si约在7～8之间。
硅容量C si，表示了渣相的溶硅能力。
它与渣中二氧化硅的活度系数，γ(sio2)成反比。
硅容量和渣成分有密切关系。
图1给出了FeO--SiO2--CaO--CaF2渣系的硅容量。
从以上热力学性质可以看出：(1)在一定温度和生铁成分条件下，脱硅能力决定于渣相的硅容量和供氧强度。
铁水脱硅动力学研究[1]
![铁水脱硅动力学研究[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/7fd5df24192e45361066f5fc.png)
图 1 实验装置示意图 F ig11 Exp erim en ta l p lan t d iag ram 1—隔热保温材料; 2—外炉管; 3—硅碳棒; 4—内炉管; 5—刚玉坩埚; 6—熔渣; 7—熔铁; 8—隔热
密封材料; 9—双铂铑热电偶
ci3 )
(1)
图 3 温度对脱硅速率的影响 F ig13 Effect of tem p era tu re on desilicon iza tion ra te
412 渣—铁反应氧化脱硅的控制步骤 比较图 3 和图 4 知, 温度对过程速率的影响不
显著, 搅拌对过程速率的影响则比较大。 因此, 界 面化学反应, 即步骤 (3) 不是过程的控制步骤; 搅 拌对过程速率的影响大, 表明扩散是过程的限制性 步骤。 实验表明, 在 (1)、 (2)、 (4)、 (5) 四个扩 散步骤中, 硅通过铁液边界层向渣—铁界面的扩散 即步骤 (1) 是全过程的控制步骤。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
当铁液本体的硅通过铁液边界层向反应界面的 扩散为渣—铁反应脱硅过程的控制步骤时, 脱硅过
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
钢 铁
·15·
图 4 搅拌对脱硅速率的影响 F ig14 Effect of sta rring on desilicon iza tion ra te
=
-
k [Si] ( [% Si] -
铁精矿“提铁降硅”工艺技术探讨
铁精矿“提铁降硅”工艺技术探讨1 前言随着我国市场经济的形成和加入WTO，钢铁业对铁精矿的质量要求不断提高，特别是对硅含量的要求更加严格，一般要求sio2含量在4％以下。
我国磁铁精矿普遍存在着硅含量高的问题（平均6.3％左右），高硅铁精矿制约了炼铁经济效益的提高。
加入WTO后，国产磁铁精矿受到进口优质铁精矿的冲击，严重影响了我国铁矿山的可持续发展，这种严重的态势已经引起各矿山企业的高度重视，我国铁矿业已兴起铁精矿“提铁降硅”的技术改造高潮。
我们首钢水厂选矿厂虽然铁精矿品位达到了68％以上，但由于矿石性质问题sio2含量仍达3.99％，随已接近世界先进水平，硅含量仍然偏高。
为降低硅含量，必须从提高铁精矿品位入手。
“提铁降硅”技术实际就是如何解决铁精矿中贫连生体与单体矿物有效分离技术。
在许多选矿厂，尤其是磁选厂，由于缺乏有效的技术、工艺和设备将精矿中的贫连生体分离出去，使精矿品位迟迟得不到提高。
为此我们进行了“提铁降硅”工艺技术研究，提出了进一步降低硅含量的技术途径。
2 工艺技术现状2．1 概况首钢水厂选矿厂1971年5月投产，经过多年的技术改造和扩建挖潜，形成了设计年处理原矿1800万吨的生产能力，现有19个磨选系列，选矿工艺流程为阶段磨矿阶段选别磁选流程，经过细筛、磁滑轮干选工艺、磁团聚新工艺等一系列改造，精矿质量由投产时的63%左右逐步提高到79年以来的68.0％以上，精矿粉中SiO2含量由8.93%降到3.99%。
2．2原矿性质首钢水厂铁矿石属鞍山式贫磁铁矿，铁矿物以磁铁矿为主，其次为假象赤铁矿、褐铁矿和黄铁矿。
磁铁矿有四种类型：磁铁石英岩、辉石磁铁石英岩、磁铁-辉石石英岩及赤铁-磁铁石英岩。
脉石矿物以石英、角闪石为主，其次有方解石、绿泥石、黑云母，此外尚有极少量的磷灰石、尖晶石及碳酸盐矿。
矿石以条带构造为主，浸染状构造次之，矿石呈不均匀嵌布结构。
磁铁矿结晶粒度0.5-0.062mm，硬度8-12，矿石密度3.1-3.2吨/立方米。
铁水脱硅的工业试验研究
１ 前 言
实 现通 过转 炉进 行处 理 。在 ２ ０ ０ ９年 ９月 份重 钢大 渡
铁水 脱 硅 处 理 是铁 水 预 处 理 的一 个 重 要 环节 ， 铁 水 硅 含 量 高将 给转 炉 的正 常 操 作带 来 不 良后 果 ，
口地 区老生产 基地 ，利 用 ８ｔ 水包对 硅含 量在 正 常 ０铁 范 围 的铁 水 进行 渣 洗 脱硅 的工 业试 验 ，并 对 影 响脱 硅 的 因素进行 分 析 ，实 现脱 硅反 应 的平稳 进行 。
孽● 披 鼋
Ｃ Ｓ Ｔ ＣＨＮ Ｌ ｌ Ｃ Ｅ Ｏ ｏＧＹ
铁 水 脱 硅 的工 业 试 验 研 究
张杰新 龙 贻菊 胡 昌志
（ 重钢股份公司炼钢厂 ）
摘
要
本文 总 结 了重钢 铁水 渣洗 脱硅 的工 艺试 验 。分析 了脱 硅 剂加入 量 、原始 硅含 量及 脱硅操 作 等对脱 硅 铁水 脱硅 渣 洗 脱硅 脱 硅效 果
Ａｎ ｉ ｄ ｓ ｉｌ ｅ ｔ ｅ ｉ ｃ ｎ ｚ ｔ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｆ ｏ ｔｌ ｎ Ｃ ｏ ｇ ｉ ｇ Ｉ ｎ＆ Ｓ ｅ ｌ ｏ Ｌ ｄｉ ｕ ｕ ｔ ａ ｓ ｄ ｓｌ ｏ ｉａ ｉ ｒ ｃ ｓ ｔ ｎ ｒ ｔ ｉ ｏ ｏ ｈ ｍｅ ａ ｈ ｎ ｑ ｎ ｏ ｉ ｒ ｔ ｅ ． ｔ ｓ ｍｍａ ｉｅ Ｃ ｓ ｒ ｄｉ ｚ ｎ
固体脱硅剂需要升温融化而吸热 ，因此采用 固体脱 硅剂脱硅会导致铁水温有所下降。脱硅剂的理化指 标 见表 １ 。
表 １脱硅剂理化指标
・
２ ・ ５
《 铁水脱硅的工业试 验研究 》
根据 表 １设 计 的脱硅剂 在 高炉 出铁过 程 中分批 加人 ，即出铁 ５ ｉ后 ，根据 出铁 时 间及铁 水液 面起 ｍｎ 泡情 况加 入一定 量 的脱硅 剂 。最后 出铁５ ｉ停 止加 ｍｎ 料 ，并在 出铁后 期 加入适 量铝 渣进行 消 泡 。
铁水喷吹脱硅及铁粉还原技术的开发及应用
时铁水 呈搅拌状 剧烈运 动 。利 用这一 良好 的 自然动 力 条件 ， 对铁 水进 行 喷吹脱 硅 。将 配置 好 的含铁 粉
剂 喷人 铁 水 中 ， 现 了铁 水 脱 硅 及还 原 铁 的“ 处 实 预
脱 硅工 艺设计 方案 包括 ：） ｌ、 ３混铁 炉设 １在 ２、 ３ 套脱 硅 系 统 ， 用 喷 吹法 ， 硅 剂采 用 气力 输 送 。 采 脱 当混 铁炉倒铁 作业 时向铁水 包 内喷入含铁元 素 的脱 硅剂 ， 对铁水 进行脱 硅处理 ；） ２利用倒 铁水过 程 中的 铁水搅 拌势 能 ， 实现铁 水与脱 硅剂 的 良好搅拌 ， 不需 要任 何 外加 动能 消耗 ；） ３ 铁水 预处 理 作业 在正 常倒
第３卷 第 １ ２ 期 ２ １ ２月 ００年
Ｌ爿 气 Ｌ爿 Ｌ
山 东 冶 金
Ｓ ａ ｄ ｎ Ｍｅａｌｒ ｙ ｈｎｏｇ ｔｌ ｇ ｕ
Ｖ０ ＿２ Ｎｏ １ ｌ３ ． Ｆ ｂ ｕ ｒ ０１ ｅ ｒ ａｖ ２ ０
《生产 技 术 》
芒 ：Ｆ ４ ￣ Ｔ ５ ９． ９ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：０ ４ ４ ２ （０ ０ ０ － ０ ７ ０ １０ — ６０ ２ １ ） １ ０ ２ — ２
济钢 第一 炼钢 厂 目前有 ３ ６ ０ｔ 铁 炉 ， 罐 座 ０ 混 倒
流 程为 ： 炉铁 水 混铁 炉一 铁 水脱 硅处 理一 扒渣 高
数为： 发送器 采用锥体 流化 形式 ， 气 比（ 粉 浓相输送 ）
为 ５ ， 送 管道 直径 １０ｍ 脱硅 剂 的喷 吹速 率 １ ０输 ０ ｍ， ０
奏快 ， 混铁 炉前 不 能实 现全 量扒 渣 。综合 考虑 整 进
为实 现脱 硅反 应 均匀 平稳 ， 硅 剂输送 的稳定 脱
不同脱硅剂对铁水脱硅效果的研究
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
30 宝 钢 技 术 1999 年第 6 期
表 1 脱硅剂组分
%
脱硅剂 T2Fe CaO SiO2 Al2O3 MgO TiO2 P2O5
ABSTRACT The experimental result of the molten iron desiliconization in laboratory are sum2 marised. It is indicated that the sinter and dust powder show better desiliconization effect ,and it is diffi2 cult to bring the desiliconization capability of the rich ore and scale bearing higher oxygen content into full play for its lower basicity. The lower melting point and viscosity of the desiliconization slag contributes a better play of the oxidizability. In order to meet the needs of desiliconization , the basicity of end slag should be ≥014. The desiliconization level will be increased with the rise of desiliconization agent addi2 tion. The average decarburization rate during the process is about 012 %.
铁水硅铁生产工艺
铁水硅铁生产工艺铁水硅铁是一种用于炼钢中的重要原料，这种合金具有良好的脱氧、脱硫能力，其生产工艺主要包括选矿、焙烧、还原、熔炼等环节。
首先，铁水硅铁的生产过程开始于选矿。
矿石通常采用富含铁和硅的矿石进行选矿，常见的矿石有磁铁矿和锰矿等。
选矿的目的是提高铁和硅的含量，减少杂质含量，以便在后续的生产工艺中得到高质量的铁水硅铁。
接下来是焙烧环节。
选矿后的矿石被送入焙烧炉中进行煅烧。
焙烧的目的是通过高温将矿石中的结晶水、二氧化碳等含水分和杂质燃尽，提高铁和硅的含量。
焙烧过程中，矿石会发生化学反应，生成气体和固体产物。
固体产物称为焙烧矿，气体产物称为还原气，焙烧矿被送入还原炉进行下一步的处理。
然后是还原环节。
在还原炉中，焙烧矿会与还原剂（常用的还原剂是焦炭）一起进行还原反应。
还原反应是将焙烧矿中的氧化铁还原成金属铁，同时硅也会被还原成硅铁合金。
还原过程中，产生的还原气中含有一些有害物质，需要经过处理后进行排放。
经过还原处理后，得到的是含有铁和硅的炉渣和铁水硅铁。
最后是熔炼环节。
熔炼是将得到的铁水硅铁进一步提纯的过程。
铁水硅铁通常被加入到电炉或高炉中进行熔炼。
在高温条件下，炉内的铁水硅铁会与其他原料一起熔炼，进一步去除杂质，得到纯度更高的铁水硅铁。
熔炼完成后，铁水硅铁可以被注入到炼钢炉中进行钢水的生产。
同时，产生的炉渣也需要进行处理，以减少对环境的污染。
总之，铁水硅铁的生产工艺包括选矿、焙烧、还原和熔炼等环节，通过这些环节的处理，可以获得高质量的铁水硅铁，用于炼钢过程中的脱氧、脱硫等操作。
这一工艺的应用为钢铁产业的发展提供了重要的原材料和技术支持。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
重钢铁水脱硅工艺研究及应用
（壹佰钢铁网推荐）铁水中的硅并非转炉炼钢的主要热源，过高的硅含量只会增大转炉脱磷难度，影响炼钢生产的稳定。
重钢采用的是紧凑的“一罐制”生产组织模式，对铁水硅含量提出了更高的要求。
目前，高炉铁水硅含量平均为0.45%，基本满足炼钢生产需要。
但铁水硅含量波动大，一般为0.10%~1.25%，大于0.80%的比例约6%，对“一罐制”生产顺行影响较大。
而且，从理论和实际生产数据上分析，铁水硅含量越低，对转炉脱磷越有利，故探讨、选择适宜的脱硅工艺很有必要。
高炉到转炉脱硅大不同
高炉出铁过程脱硅。
高炉出铁过程脱硅最直接的办法就是在高炉铁沟内进行脱硅处理，该处理工艺不增加高炉—铁水预处理流程的时间，且处理能力较大、温降小。
脱后渣还可以在铁水预处理工序进行处理，不影响“一罐制”模式的顺行。
这种办法成本低，在早期的一些文献中已有记载，脱硅率一般为50%左右。
故从现有条件上考虑，重钢采用自然投入法在高炉铁沟内进行脱硅试验。
其工艺过程是将脱硅剂投入铁沟内流动的铁水表面，借助铁水从主沟流入铁水罐时的冲击搅拌作用促进脱硅反应的进行。
从试验结果可看出：多批次加入脱硅剂有利于脱硅反应的进行，且波动性较一次性加入时小；最佳的脱硅剂加入方式应该是多批次加入，且前期量稍大，并逐渐递减。
KR法脱硅。
KR法的主要原理是以一个外衬为耐火材料的搅拌器浸入铁水罐熔池内一定深度进行旋转搅拌，使铁水形成漩涡，并将加入的熔剂卷入铁水中，在充分的动力学效果下与铁水进行混合、反应的一种方法。
这一方法原来一直用于铁水脱硫，武钢在上世纪70年代从日本引进，目前在国内已得到广泛应用。
重钢在210t公称容量的KR脱硫装置上进行了KR法脱硅试验。
从试验结果可看出：铁水脱硅率随脱硅剂加入量增大而提高；尽管进KR站铁水的温度较高炉出铁温度稍低，但充分搅拌的动力学效果更有利于提高脱硅率。
转炉吹炼过程脱硅。
其主要的方式包括转炉双渣操作和转炉双联脱硅。
转炉双渣操作是转炉炼钢常用的造渣方法，其重要作用之一就是处理含硅量较高的铁水。
生产实践证明，转炉双渣操作基本上可以解决含硅量为0.80%~1.25%的铁水对转炉脱磷的影响问题，且主要用于吹炼普碳钢或走LF精炼工艺路线的一般优质钢。
但铁水硅含量越高，转炉操作越不稳定，易造成转炉干法泄爆，影响生产顺行。
故对于硅含量大于1.25%的异常高硅铁水还应探寻其他解决办法。
转炉双联技术目前在国内多家钢铁企业中应用和推广。
该工艺是将脱磷、脱碳分别在两个转炉内进行，其中一个进行铁水脱磷，另一个转炉将脱磷处理后的铁水进行脱碳升温，从而取得纯净度较高的钢水。
转炉双联技术在设计上又分为异跨异炉、同跨异炉和同跨同炉模式。
重钢具备同一转炉分别承担脱磷炉和脱碳炉任务的能力，属于同跨同炉模式，类似转炉双渣，作业时间短。
故此次运用转炉双联技术试验处理异常高硅铁水，前一炉吹炼的主要任务是将铁水中的硅含量脱至0.40%左右，然后将脱硅处理后的铁水重新倒入转炉进行脱碳、脱磷。
试验数据显示，转炉双联法脱硅率较高，可将异常铁水的硅含量平均脱至0.43%。
但过程控制很不稳定，操作工艺还有待进一步优化。
工艺选择讲究因地制宜
结合重钢的生产工艺状况，上述脱硅工艺的优缺点和脱硅率对比见附表。
“一罐制”生产组织模式对时间节奏的要求非常严格，不增加“一罐制”生产流程的时
间是生产顺行的前提，故高炉出铁过程脱硅和KR法脱硅的实用性更高。
其中，高炉出铁过程脱硅的效率较高，应作为正常生产过程中的主要脱硅工艺。
这两种脱硅工艺基本可以解决目前比例约占6%的高硅铁水的问题。
由于KR站在初期设计上未考虑增设其他加料装置，且结构非常紧凑，目前均采用人工投掷的办法加入脱硅剂，加入量较少。
因此，KR法脱硅率还有较大的提升空间。
但是否须要进一步整改和优化，还有待就成本和效益进行论证。
转炉双联法脱硅虽然不稳定，但仍有进一步优化的空间，而且其脱后硅含量平均可控制在0.40%~0.45%，基本满足转炉脱磷要求。
高炉在开炉或复风前期以及洗炉时，常伴有硅含量异常高的铁水，转炉双联法脱硅可作为处理这类异常高硅铁水的应急方案。
从降低转炉生产成本、提高钢水质量上考虑，在铁耗较高并能保证一定硅含量的前提下，铁水硅含量应越低越好。
因此，各钢厂应根据自身条件和要求选择适宜的铁水脱硅工艺。
（壹佰钢铁网推荐）。