铁水脱硫常用的促进剂及其作用原理

铁水脱硫常用的促进剂及其作用原理

添加各种促进剂对脱硫效果有一定影响,常用的促进剂有Al 粉、CaF 2、CaCO 3或MgCO 3、碳等。

(1)添加Al 粉的作用。铁水中含有[Si ]并用CaO 作脱硫剂时,在石灰粒表面形成高熔点的致密的

2CaO ・SiO 2反应层(其熔点为2130℃

),此反应层阻碍了铁水中的硫进一步向石灰内部扩散,因而降低了CaO 的脱硫速度和脱硫效率。若脱硫前向铁水中加入铝或在脱硫剂中掺入5%～10%的Al 粉,则在脱硫时,在石灰颗粒表面生成钙铝酸盐(3CaO ・Al 2O 3)和(12CaO ・7Al 2O 3)而阻止了不溶解硫的2CaO ・SiO 2包壳的形成。由于钙铝酸盐稳定性比钙硅酸盐大,其熔点又低得多(3CaO ・Al 2O 3熔点为

1535℃,12CaO ・7Al 2O 3熔点为1415℃

),则这种低熔点的反应产物层具有很大的熔解硫的能力,有利于硫通过此反应产物层而向CaO 内部扩散,从而提高了CaO 的脱硫速度和脱硫效率。因此,用CaO 脱硫时,铁水中(或脱硫剂中)加入少量的Al 粉能显著地提高CaO 的脱硫效率和脱硫速度,容易得到低硫铁水,而且操作稳定可靠,但Al 粉价格昂贵,加入一定数量Al 粉,势必增加脱硫成本。

(2)添加Ca F 2的作用。CaF 2本身没有脱硫能力。也曾进行过用萤石粉喷入铁水中进行脱硫的试验,喷吹量达19kg/t 之多,而脱硫率仅为3%,这也说明CaF 2本身没有脱硫能力。但在CaO 中掺入CaF 2后,使CaO 的脱硫速度显著增加,而且最终含硫量也降低了。其机理有两种解释,一种解释是:CaF 2的加入降低了2CaO ・SiO 2的熔点,使硫容易向CaO 固相扩散。另一种解释是CaF 2分解出的氟离子破坏了2CaO ・SiO 2赖以结合的化学键,使之形成"空隙",易使硫扩散到CaO 粒子内部。但不管何种解释,从宏观上看,CaF 2的加入都大大提高了CaO 的脱硫速度和脱硫效率。

(3)添加CaCO 3或MgCO 3的作用。在喷粉进行铁水炉外脱硫时,为了提高脱硫剂利用率,可加入10%的CaCO 3或MgCO 3等反应促进剂,因CaCO 3、MgCO 3在高温下发生分解反应(CaCO 3在P CO 2=0.1Pa ,884℃时分解):

CaCO 3(s )=CaO (s )+CO 2(g )

MgCO 3(s )=MgO (s )+CO 2(g )

这时产生大量的CO 2气体,能使运载气体的气泡破裂,释放出被封闭在这些气泡中的脱硫剂,同时还能强烈地搅拌熔池,促进硫的扩散,因而提高了CaC 2的反应率,加入CaCO 3后可使CaC 2的反应率提高约1倍,其用量可减少一半,这就有效地降低了脱硫费用,此外,CaCO 3分解时形成的细小而多孔的活性CaO ,也有很强的脱硫能力。

(4)添加碳的作用。用掺入了CaCO 3的CaC 2脱硫剂脱硫时,CaCO 3分解生成的CO2在高温下是氧化性,会使CaC 2氧化而降低脱硫效果。若在此脱硫剂中再添加碳粉,则在碳存在时,会进行下列反应:

CO 2(g )+C (s )=2CO (g )

从而使反应界面保持在还原性气氛,防止CaC 2氧化,有利于脱硫反应进行。加碳量(质量分数)10%时,可提高CaC 2的反应率约6.7%,而且减少了它的波动,可使脱硫命中率达到95%左右。・26・ 2007年　10月

第45卷第5期武钢技术WISCO TEC HNOLO GY Oct.2007Vol.45　No.

5