铁水预处理全解

铁水预脱硫工艺
1
2
3
镁焦脱硫装置(西德赫德博厂 )
4
5 6 7
1—固定螺栓 2—钢板 3—联接杆 4—圆筒 5—料筒 6—钢钎 7—镁 焦
铁水预脱硫工艺

喷射法
喷射法是利用喷枪把气体与脱硫剂混合后喷射到铁水 中，使铁水与脱硫剂充分混合，促进脱硫反应。
铁水预脱硫工艺
ATH法脱硫装置 示意图
1 —喷枪 2—喷粉罐 3—操作平台 4—鱼雷罐车
铁水预脱硫工艺
1
2
铁水包喷粉反应区 示意图
1—持久反应区 2—瞬时反应区
铁水预脱硫工艺
其他方法
单艺
铁水预脱硫的优点


铁水中[C]、[Si]较高，fs↑，硫反应能力提高；
铁水中[O]较低，Ls↑，脱硫效率高； 搅拌充分，脱硫剂利用率高，脱硫速度快； 铁水脱硫费用低； 铁水脱硫可提高炼铁炼钢的生产能力、节约工序能源、 降低成本。
铁水预脱磷工艺
2)喷吹法：喷吹法是目前应用最多的方法，它是把脱 磷剂用载气喷吹到铁水包中，使脱磷剂与铁水混合、反应， 达到高效率脱磷。 喷吹法在日本新日铁公司100t铁水包中应用，以氩气 作载气，吹入脱磷剂 45kg/t ，喷吹处理时间 20min ，脱磷 率达90％左右。
铁水预脱磷工艺
新日铁君津厂脱磷工序流程示意图
铁水预脱硫工艺
铁水预脱硫的必要性
（1）铁水在进入转炉冶炼前进行脱硫具备最佳的反应条件： 1) 铁水中含有大量 Si 、 C 、 Mn 等还原性好的元素，其还原性有利 于脱硫反应，(强脱硫剂Ca、Mg等烧损少)； 2)铁水中C、Si能大大提高S在铁水中的活度系数，致使硫较易脱 到低的水平； 3)铁水中氧含量低，硫的分配系数相应有所提高，有利于脱硫； 4)在铁水预处理脱硫过程中，铁水成分的变化比炼钢或钢水处理 过程中钢水成分的变化对最终钢种影响要小； 5)铁水处理温度较低，对处理装置的寿命有利。 （ 2 ）铁水炉外脱硫可以减轻高炉的负荷，降低焦比，减少渣量和提高 生产率。 （3）铁水炉外脱硫减少了渣量。 （4）工业技术的发展，对钢质要求越来越高。
脱硫剂作用时间长；
大约12min脱硫反应可基本 达到平衡； 脱硫处理时间较喷粉工艺缩 短5min； 脱硫效率提高20%～35%左 右。
铁水预脱硫工艺
钟罩插入法

这种方法是把含镁 40 ％以上的镁焦、镁钢屑等放入石 墨——粘土制成的钟罩内。然后插入铁水罐中，利用在 高温下沸腾而逸出的镁蒸汽与铁水接触，使铁水产生运 动和进行脱硫反应。
铁水预脱硫工艺
各种脱硫方式比较
铁水预脱硫工艺
铁水预脱磷
铁水预脱磷
铁矿石中的磷在高炉的还原气氛下将全部进入铁水中， 而磷对炼钢来说则是有害元素。
转炉炼钢脱磷效率高，但要加入较多的渣料和熔剂， 并且延长冶炼时间，降低生产率。 为使铁水中的磷有效地去除，首先要供给氧化剂将铁 水中的磷氧化，然后供给强有力的固定剂，使磷的氧化物 能稳定地结合在炉渣中。 此外，对一些高熔点的固定剂还需要加入熔剂使其熔 化成渣，达到固定磷氧化物的目的。

预脱磷前还需预脱硅( 将铁水含硅量脱至0.10% -0.15% )因 此预脱硅是预脱磷工艺的一部分。
铁水预处理技术的发展
我国铁水预处理技术发展过程



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
铁水预脱磷工艺
铁水预脱磷的方法
1)机械搅拌法：这种方法是把配制好的脱磷剂加入到铁 水包中，然后利用装有叶片的机械搅拌器使铁水搅拌混匀， 也可在铁水中同时吹入氧气。 日本某厂曾用机械搅拌法在50t铁水包中进行炉外脱 磷，其叶轮转速为50~70n/min，吹氧量8~18m3/t，处理时 间30~60min，脱磷率60~85％。
铁水预脱硅工艺

铁水预脱硅的基本原理
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。
铁水预脱硅工艺
0.25 0.20
脱磷速率常数/min-1

铁水预处理技术的发展
在国外，铁水预处理的发展可分为三个时期
试验期(19世纪末至20世纪年60代) 发展期(20世纪70年代至80年代）
成熟期(20世纪90年代至今)
铁水预处理技术的发展
试验期

1877年，英国伊顿等用苏打在高炉铁水沟脱硫;
1927年，美国拜尔斯公司在化铁炉铁水罐中加苏打脱硫; 1947年，瑞典人卡林用石灰粉在卧式回转炉中脱硫; 1959年，瑞典人Eketop和Kaling在3t摇包上用CaC2脱硫; 1962年，日本神户制钢试验了40t双向摇包； 1963年，日本新日铁开始研究KR法搅拌脱硫; 1965年，在日本机械搅拌法(KR法) 脱硫用于工业生产;
铁水预脱硫工艺

常用脱硫剂 苏 打 (Na2CO3) 、石灰 (CaO) 、 食盐 (NaCl) 、氰氨化钙 (CaCN2)、镁(Mg)、碳化钙(CaC2)等。它们可以单独使 用，也可以混合使用。 目前普遍使用的脱硫剂是碳化钙、石灰和镁。


铁水预脱硫工艺
各种脱硫剂的脱硫反应
铁水预脱硫工艺
1350℃ 下典型脱硫剂的平衡常数和平衡[%S]


高炉出铁沟脱硅
铁水预脱硅工艺

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。 （3）液面喷吹法 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水 （4）铁液内喷吹法 内喷吹熔剂。
（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
铁水预脱硅工艺

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。
铁水同时脱硫与脱磷
铁水同时脱硫与脱磷
0.15
0.10
0.05
0.00 0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
[Si]/%
硅含量与脱磷速率常数的关系图
铁水预脱硅工艺
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
铁水预脱硅工艺

铁水预脱硅主要有三种方法：
脱硫剂 Ki 相对大小 CaO 6.489 1.0
-3
MgO 0.017 0.002 1.16
BaO 147.45 22.7 1.3×10
-4
Na2O 5.0×105 7700 4.8×10
-7
CaC2 6.49×10 1.0×10 4.9×10
4
Mg 2.06×10 3170 1.6×10
-5 4
铁水预脱硫工艺
铁水预脱硫工艺
机械搅拌法
这种方法是将脱硫剂加入铁水罐中，靠旋转沉入铁水 中的搅拌器或转动盛铁水的容器使铁水与脱硫剂搅拌混合。 机械搅拌法有多种方式，其中具有代表性的是 KR 法， 其脱硫效果与搅拌器的转速、脱硫剂种类有关。
铁水预脱硫工艺
KR铁水脱硫
采用CaO-CaF2系脱硫剂；
Ca 1.5×10 2.3×10 2.2×10
9
5
8
平衡[%S] 3.7×10
-7
-8
铁水预脱硫工艺
铁水预脱硫的方法

铺撒法 机械搅拌法 钟罩插入法 喷射法 其他方法如吹气搅拌法，摇包法等
铁水预脱硫工艺
铺撒法

将苏打粉或苏打粉与石灰粉、萤石粉的混合物撒入流铁 沟、铁水流或铁水罐底部，利用铁水流动时的冲击和湍 流运动使铁水与脱硫剂搅拌混合，促进脱硫反应。这种 方法简便易行，但由于铁水与脱硫剂混合不够充分，脱 硫效率不高。

1968年，德国蒂森公司用吹气搅拌法(DO法)脱硫(95t炉)。
除 KR 法外，其他多数试验因效率低、温降大、炉衬寿命短等 原因被淘汰
铁水预处理技术的发展
发展期

20世纪70年代以来，氧气转炉迅速取代平炉，同时喷射冶金技术迅速发展， 新日铁混铁车顶喷法(TDS)投入使用。 1974 年日本神户加古川厂开始用200大气泡泵法(CMR法)脱硫。 该时期，美国各大钢厂盛行镁焦法，将含镁焦炭压节余地，后来都改为喷 入铁水进行脱硫。 20世纪80年代，世界先进钢铁企业都采用了三脱工艺，铁水处理量在 20% - 100% 不等。平均约80%的铁水要经过炉外脱硫处理，50% 左右经过脱硅 处理，40% 以上的铁水经过脱磷处理。
铁水预脱硅工艺
不同脱硅法的比较
铁水预脱硅工艺

鱼雷罐车或铁水罐中喷射脱硅剂脱硅
优点：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。
铁水罐中喷射脱硅 剂脱硅
铁水预脱硅工艺
“两段式”脱硅法
先在铁水沟内加脱氧剂脱硅，然后在鱼雷罐车或铁水包中 喷吹脱硅，即前两种方法的混合。
铁水预脱磷工艺
铁水预脱磷的方式
在高炉出铁沟或出铁槽内进行脱磷
在铁水包或鱼雷罐车中进行预脱磷 在专用转炉内进行铁水预脱磷 与鱼雷罐车内或铁水包内进行的铁水预处理脱磷相比， 在转炉内进行铁水脱磷预处理的优点是转炉的容积大、反 应速度快、效率高、可节省造渣剂的用量，吹氧量较大时 也不易发生严重的溢渣现象，有利于生产超低磷钢，尤其 是中高碳的超低磷钢。
铁水预脱硅工艺

铁水预脱硅工艺 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。
铁水预处理工艺
报告人：笪亚玲
主要内容
目录
1.铁水预处理简介
2.铁水预处理技术的发展
3.铁水预脱硅工艺
4.铁水预脱硫工艺
5.铁水预脱磷工艺
6.铁水脱磷和脱硫工艺 7.发展趋势
铁水预处理简介
铁水预处理 铁水在进入炼钢炉进行冶炼前，为除去某种有害成分或回 收某种有益成分的处理过程。

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。



因镁焦法加入量无调节余地，后来都改为喷吹法
铁水预处理技术的发展
成熟期

由于炼钢工艺技术的发展，要求铁水带入的化学热减少，铁水含硅量降 低到 0.3%以下，实现少渣炼钢。新钢种的开发和洁净钢的需求增加，进 一步开发了深脱硫工艺，也开展了脱硅，同时进行脱磷脱硫技术研究。

日本各大钢厂相继开发了转炉铁水脱硅和脱磷预处理的新工艺，如新日 铁的 LD－ ORP和MURC 、川崎的 LD－NRP、住友的SRP专用复吹转炉、神户 的“H”炉等，获得了可观的经济效益。
当铁水含硅量低于0.4%时，可采用简单的铁水沟脱硅法。
当硅含量大于 0.4% 时，脱硅剂用量增大，泡沫渣严重，适 宜采用脱硅效率高的喷吹法或两段法。若炼钢厂扒渣能力不足， 应采用两段脱硅法，利用挡渣器分离渣铁。
台湾中钢的实践表明使用两步脱硅操作使硅含量下降到 0.15%以下，同时脱磷、脱硫的程度也明显提高。 日本新日铁的在高炉出铁沟和 300t鱼雷罐车上采用两段法 进行脱硅处理，处理后硅含量可以达到0.12%。