铁水预处理技术

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（1）高炉出铁沟脱硅
该方法是直接将脱氧剂加入高炉铁水沟中 脱硅，脱氧剂一般是铁鳞。
优点：脱硅不占用时间，能大量处理，温降小， 时间短，渣铁分离方便。
缺点：是用于脱硅反应的氧的利用率低和工作 条件较差。
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第二讲
铁水炉外处理技术
战东平
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2.1 铁水预处理简介
铁水预处理：是指铁水兑入炼钢炉之前对其进行脱 除杂质元素或从铁水中回收有价值元素的一种铁水 处理工艺。 铁水预处理：
普通铁水预处理
特殊铁水预处理 普通铁水预处理：铁水脱硫、脱硅和脱磷、铁水同 时脱硅、脱磷、脱硫（即“三脱”）。 特殊铁水预处理：针对铁水中的特殊元素进行提纯 精炼或资源综合利用而进行的处理过程，如铁水提 钒、提铌、提钨等。
高炉铁沟中脱硅剂的加入方式有：
1）投撒给料法 向铁水流表面投入熔剂，并利用铁 沟内铁水落差进行搅拌。
2）气体搅拌法 在投撒给料法的基础上，向铁水表 面吹压缩空气加强搅拌促进脱硅反应进行。该法较 投撒给料法熔剂利用率高。 3）液面喷吹法
4）铁液内喷吹法 水内喷吹熔剂。
依靠载气将熔剂喷向铁水表面。
通过耐火材料喷枪利用载气向铁
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不同脱硅法的比较
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(2) 鱼雷罐车或铁水罐中喷射脱硅剂脱硅
特点：工作条件好，处理能力大，脱硅效率高且稳定。 缺点：占用时间长，温降较大。喷吹分吹氧和喷粉， 粉剂主要使用的是烧结矿粉或集尘粉。
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2.2 铁水炉外脱硅
铁水预脱硅技术是基于铁水预脱磷技术而发展 起来的。 由于铁水中硅的氧势比磷的氧势低得多，当脱 磷过程加入氧化剂后，硅与氧的结合能力远远大于 磷与氧的结合能力，所以硅比磷优先氧化。这样形 成的SiO2势必会大大降低渣的碱度。 根据以往的研究结果表明，脱磷前必须优先将 铁水硅氧化到远远低于高炉铁水硅含量的0.15%以下， 磷才能被迅速氧化去除。 所以，为了减少脱磷剂用量、提高脱磷效率， 开发了铁水预脱硅技术。
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国外铁水三脱技术的发展



40年代：北美一些钢厂曾用氧化铁皮在高炉出铁口进行 铁水脱硅 70年代：以日本为代表的钢铁企业进行铁水三脱研究并 开始应用于工业生产 1982年5月：日本住友公司鹿岛厂 开发的“住友碱精炼 法”—SARP法投产（苏打精炼法） 1982年9月：新日铁君津厂开发的最佳精炼法—ORPD法 投产，以石灰系溶剂进行脱磷脱硫 80年代：以意大利TARANTO 钢厂为代表的欧洲钢铁企 业也进行了铁水三脱试验，但没有推广 80年代：日本住友金属公司和神户钢铁公司分别开发了 采用专用转炉脱磷的SRP法和H炉法
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氧化铁随氧气一起喷入TPC
氧化铁随氧气一起由顶部加入 顶部加入氧化铁
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铁水预脱硅方法及其选择
铁水预脱硅主要有三种方法： 1）在高炉出铁沟脱硅 2）鱼雷罐车或铁水罐中喷射脱硅剂脱硅 3）“两段式”脱硅，即为前两种方法的结合， 先在铁水沟内加脱氧剂脱硅，然后在鱼雷罐车中喷 吹脱硅
[Si] + Fe3O4(s) = SiO2(s) + Fe(l) ΔG3=-275860+156.49T J· mol-1 （3）
吹氧脱硅
[Si] + O2(g) = SiO2 (s) ΔG4=-821780+221.16T J· mol-1
（4）
由ΔG与温度的关系可知，在通常的高炉铁水温度 （1300~1400℃）范围内，ΔG4<ΔG2<ΔG1<ΔG3<0，硅的 氧化反应均为放热反应，且气体脱硅剂比固体脱硅剂的 反应更容易进行。
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初始硅含量与脱磷剂消耗量的关系
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铁水预脱硅基本原理
铁水中的硅与氧有很强的亲和力，因此硅很容 易与氧反应而被氧化去除。
常用的铁水脱硅剂均为氧化剂，主要有两种：
一是固体氧化剂，如高碱度烧结矿、氧化铁皮、 铁矿石、铁锰矿、烧结粉尘； 二是气体氧化剂，如氧气或空气。
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1 150
40℃
2
120℃
温度变化 /℃
100 50 0 -50 0
50℃
3 0.2 0.4 0.6 脱硅量 /%
-100
固体脱硅剂加入熔池后会 产生熔解热和熔化热，使 脱硅过程变成吸热过程， 固体脱硅剂加入熔池后使 熔池温度下降。
不同脱硅方法对铁水温度的影响


50年代初：开始用苏打铺撒法处理高炉铁水 70年代：开始自行开发铁水预处理技术 70年代：武钢二炼钢厂从新日铁引进KR法 1985年：宝钢一炼钢从新日铁引进TDS法投产 1988 年：太钢从国外引进部分关键设备，国内配套建成 了首座铁水三脱预处理站 1998 年：本钢从北美引进铁水包喷吹 CaO+Mg 粒铁水预 脱硫技术 1998年：宝钢从北美引进铁水包喷吹 CaC2+Mg粒铁水预 脱硫技术 近几年：全国有许多钢厂已经或正在建设铁水预处理设备， 但大多以引进为主
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各国铁水预处理技术的情况
先进国家铁水预处理已成为钢铁生产的必备工序 ，有的厂铁水实现了100%的预处理。平均约80% 的铁水经过脱硫；日本50%左右的铁水经过脱硅， 40%以上的铁水经过脱磷处理。
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我国铁水预处理技术发展过程
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[Si] + 2(FeO) = SiO2(s) + 2Fe ΔG1=-356020+130.47T J· mol-1 [Si] + Fe2O3(s) = SiO2(s) + Fe(l)
（1）
固体脱硅 剂脱硅
（2）
ΔG2=-287800+60.38T J· mol-1