国内外铁水脱硫预处理技术发展概况

国内外铁水脱硫预处理技术发展概况

吴义生,高广才,宫玉秀,金庆珍

(山东省冶金工业总公司,山东济南 250014)

摘要：本文较详细地介绍了铁水脱硫预处理熔剂的研究与应用效果和主要铁水预处理工艺,并阐述了铁水脱硫预处理的目的、作用和经济性。

关键词：铁水预处理;脱硫;熔剂

中图分类号：TF535.2 文献标识码：B 文章编号：1004-4620(2000)02-0008-04 Development Condition of Desulphurization Pretreatment

Technique of Hot Metal in the World

WU Yi sheng,GAO Guang cai,GONG Yu xiu,JIN Qing zhen (Shandong Metallurgical Industrial General Corporation,Jinan 250014,China)

Abstract：This paper introduces the study and application effect of pretreating flux for desulphurization of hot metal,main pretreating processes of hot metal and also discusses the aim,action and economicness for desulphurization pretreatment of hot metal.

Keywords：hot metal pretreatment;desulphurization;flux

1前言

20世纪50～60年代世界上有的钢厂由于铁水含硫高(大于0.08%),而对铁水脱硫进行了研究和应用。70年代由于二次世界石油危机使生产成本大幅提高,世界钢产量1978年突破7亿t后到1982年下降到6.46亿t,这时,汽车工业为减重节能对钢材性能提出了更高要求。因此,70～80年代以降低成本、提高质量和

开发品种为主的新工艺、新技术得到广泛研究和迅速应用,连铸和炉外精炼技术发展很快。在西欧60年代后期〔1〕、日本70年代初期对铁水预处理研究工作的基础上,于70年代后期用于生产,80年代在发达国家获得广泛应用,并成为钢铁生产中必不可少的工序〔2〕、完善钢铁生产工艺最有效的技术之一〔3〕、生产低硫磷(〔Ｓ〕、〔Ｐ〕不大于0 015%)和超低硫磷钢(〔Ｓ〕、〔Ｐ〕不大于0.005%)的必要手段,是实现经济炼钢的必要前提〔4〕。

我国武钢、太钢、宝钢、攀钢和宣钢〔3〕等非常重视铁水预处理技术,70年代后期就引进了这一技术并进行了研究,80年代陆续投入生产。以后又有十几个钢铁企业做了大量工作,但由于长期以来突出产量,忽视质量品种,直到1998年我国铁水预处理比才达22%左右。我们由钢铁大国向钢铁强国的转变过程中,铁水预处理技术必然会获得应有的地位,取得重大发展。

2铁水脱硫预处理用熔剂的研究和应用现状

脱硫剂主要有石灰(CaO)基脱硫剂、苏打(Na2CO3)脱硫剂、电石(CaC2)基脱硫剂和镁基(Mg)脱硫剂。从其脱硫热力学研究得出,在1350℃时的脱硫反应平衡常数从大到小依次为:CaC2→Na2O→Mg→CaO。

2.1 CaC2基脱硫剂的特点和应用

CaC2脱硫能力很强,但极易吸收水份而生成乙炔(C2H2),容易爆炸。其运输储存需保护性气氛,使用中必须采取安全措施。动力学研究表明,CaC2脱硫反应速度的限制性环节是CaC2颗粒和铁水界面的铁水一侧界面层硫的扩散速度,因而要加入促进剂。常用促进剂有CaCO3和MgCO3,促进剂在铁水中分解，生成大量CO2气泡,一方面搅动铁水,加快硫的扩散,一方面CO２气泡冲破载气(N2)气泡,释放出携带的大量CaC2粉末,从而提高了CaC2的利用率。试验表明,加入CaCO3可提高CaC2利用率1倍。

但加入CaCO3后,生成的CO2具有氧化性,对脱硫不利,为此加入碳,使CO2还原成CO。实验表明,加入10%碳,可提高CaC2的利用率6.7%,使脱硫命中率达95%左右。法国敦克尔刻索拉克钢铁公司采用该类脱硫剂,用量3kg/t,终〔Ｓ〕小于

0.010%,脱硫率ηs大于75%。采用CaC2 60%+CaO 20%+C 5%脱硫剂,用量2.55kg/t,终〔Ｓ〕达0.0069%,脱硫率大于80%,处理时间15～40min。我国攀钢采用CaC2 50%～55%+CaO 30%～45%+CaF24%～10%+焦炭 1%～5%,原始硫0.078%左右,脱硫率大于70%,也属该类。

CaC2+干煤粉+Mg 脱硫剂是CaC2基脱硫剂的另一种复合形式。德国发明的钙镁混合脱硫法其脱硫剂组成为:CaC266%～86%+干煤粉(挥发份不小于15%)+细镁粉10%～30%，可以获得很好的脱硫效果。Ca2C、Mg作为复合脱硫剂的基本组成,应用最为广泛。CaC2和Mg粉可单独顺序使用,也可混合使用。美国LTV公司在〔Ｓ〕不小于0.045%和〔Ｓ〕不大于0.007%时采用CaC2,在其间采用Mg粉。

2.2 镁基脱硫剂的特点与应用

镁具有较强的脱硫能力,但镁的熔点和沸点较低(651℃和1107℃),加入铁

水中生成镁气泡对铁水起到搅拌作用,脱硫速度很快,另外镁在铁水中有一定溶解度可防止回硫，但镁蒸汽压大(1350℃时0 63MPa),加入铁水中时会发生爆炸式反应造成喷溅，同时还价格高、成本高。因而,一般应加入一定的添加物,常用添加物有Al2O3、CaO、CaF2等,将Mg制成Mg 10%～90% (含Mg 10%～90%)的混合物,以克服上述不利因素,又充分发挥其脱硫速度快、效果好的优势,同时提高镁的利用率。

镁铝脱硫剂,加入20%Al,可使Mg的蒸发降至23%/min,增加铝含量可进一步降低Mg的蒸发速度,其达到最大蒸发速度的温度也会显著提高〔7〕,从而提高安全性。如北美地区镁基脱硫剂基本上采用Mg+CaC2(或CaO),其中Mg为Mg 10%～90% 。喷入方法有联合顺序喷入和混合喷入。联合顺序喷入一般有二支喷枪,最多三支喷枪,每支喷枪喷入一种脱硫剂。如一支喷(CaC2+CaO作为载剂,一支喷Mg,载剂:镁为3∶1或4∶1。脱硫剂用量0.686kg/t、喷吹时间3.4min,原始〔Ｓ〕为0.030%时,可将硫脱至0.015%。脱硫剂用量1 267kg/t,喷吹时间6.3min,

可将硫脱至0.005%。德国Alexander Rhombeng等指出,欧洲和北美目前主要采用CaC2(或CaO)+Mg脱硫剂〔1〕。在CaC2用量2.0kg/t和Mg用量0.1kg/t,CaO用