铁水预处理-脱硫

【本章学习要点】本章学习铁水预处理脱硫的优点,常用脱硫剂种类及其反应特点，脱硫生产指标，KＲ法脱硫的生产工艺流程和脱硫的基本操作，混铁车喷吹脱硫的工艺特点和工艺操作。

第一节铁水预脱硫的概念和优点

铁水预处理,炼钢生产中主要是指铁水在进入转炉之前的脱硫处理。广义的铁水预处理是指包括对铁水脱硫、脱硅、脱磷的三脱处理,另外还有特殊铁水的预处理，如含V铁水的提V等。

铁水脱硫是二十世纪7０年代发展起来的铁水处理工艺技术，它已成为现代钢铁企业优化工艺流程的重要组成部分。铁水脱硫的主要优点如下:

1．铁水中含有大量的硅、碳和锰等还原性的元素,在使用各种脱硫剂时,脱硫剂的烧损少，利用率高,有利于脱硫。

２.铁水中的碳、硅能大大提高铁水中硫的活度系数，改善脱硫的热力学条件,使硫较易脱致较低的水平。

3．铁水中含氧量较低,提高渣铁中硫的分配系数,有利于脱硫。

4.铁水处理温度低，使耐火材料及处理装置的寿命比较高。

5.铁水脱硫的费用低,如在高炉、转炉、炉外精炼装置中脱除一公斤硫，其费用分别是铁水脱硫的2.6、１

6.9和6.1倍。

6.铁水炉外脱硫的过程中铁水成份的变化，比炼钢或钢水炉外处理过程中钢水成份的变化对最终的钢种成份影响小。

采用铁水脱硫，不仅可以减轻高炉负担,降低焦比,减少渣量和提高生产率,也使转炉也不必为脱硫而采取大渣量高碱度操作,因为在转炉高氧化性炉渣条件下脱硫是相当困难的。因此铁水脱硫已成为现代钢铁工业优化工艺流程的重要手段，是提高钢质量、扩大品种的主要措施。

早期的铁水脱硫方法有很多种：如将脱硫剂直接加在铁水罐罐底，靠出铁铁流的冲击形成混合而脱硫的铺撒法。也有将脱硫剂加入装有铁水的铁水罐中，然后将铁水罐偏心旋转或正向反向交换旋转的摇包法。之后逐步发展至今天采用的KR搅拌法及喷枪插入铁水中的喷吹法。

第二节常用脱硫剂及脱硫指标

一、常用脱硫剂

经过长期的生产实践，目前选用作为铁水脱硫剂的主要是Ｃａ、Ｍg、Ｎa等元素的单质或化合物,常用的脱硫剂主要有：

Ca系:电石粉(CaC2）、石灰（CaO)、石灰石(CaCO３）等

Mg系：金属Mg粉

Ｎａ系:苏打(Ｎa2ＣO３）

二、常用脱硫剂反应特点

1．电石粉

碳化钙脱硫反应为

用CａC2脱硫有如下特点：

1)在高碳系铁水中，ＣaＣ2分解出的Ca离子与铁水中的硫有极强的亲和力。因此CａC２有很强的脱硫能力,在一定的铁水条件下，用ＣaC2脱硫,脱硫反应的平衡常数可达６.９×105,反应达到平衡时，铁水中硫含量可达４.9×１0-7。

2)用CaC2脱硫,其脱硫反应是放热反应,有利于减少铁水的温降。

3）脱硫产物CaS,其熔点24500C，因此脱硫后，在铁水面上形成疏松的固体渣，有利于防止回硫,且对混铁车内衬浸蚀较轻,扒渣作业方便。

4)由于电石粉脱硫能力强,故用量少,渣量也较少。

5)电石粉易吸潮，吸潮时产生如下反应:

CａC2+Ｈ2O＝CａO+C2H2

ＣaC２＋2H2O=Ｃa(OH)2＋C2H2

这个反应会大大降低电石的脱硫能力，而且放出的C２H2是属易爆气体，因此在运输和保存电石粉时要采用氮气密封,储料罐必须安装乙炔检测等安全装置，以防爆炸等事故。

6)用电石粉脱硫生成的碳除饱和溶解于铁水外,其余以石墨态析出，喷吹过程中随喷吹气体有少量的电石粉带出,同时还有少量的C2H2产生，这些都会对环境产生污染,故必须有除尘设备。

2.石灰粉脱硫

石灰脱硫的反应式为:

用脱硫有如下特点:

１）在高C和一定含硅量的铁水中，有较强的脱硫能力,在1350℃时，用脱硫，反应达

平衡时，铁水中硫含量可达,比的脱硫能力要弱得多。

2)脱硫渣为固体渣，扒渣方便,对铁水缶、混铁车侵蚀较小，但用量较大,故形成的渣量也大，铁损也较高,铁水温降也较大。

3)石灰粉资源广、价格低、易加工,使用安全。

４)石灰粉流动性差、在输送中易堵塞、在料罐中也可能会“架桥”而堵料，且石灰易吸潮，吸潮后其

流动性大大恶化，吸潮后会生成，不仅影响脱硫效果,而且会污染环境，因此，石灰的加工运输和贮存都要在干燥条件下进行,一般也采用氮气密封和输送。

３.用Mg粉脱硫

用Ｍg粉脱硫,其反应式为:

镁粉脱硫有如下特点:

1)Mg有很强的铁水脱硫能力,1３500C时,用Mｇ粉脱硫,反应的平衡常数为3.１７×1０5,反应达到平衡时，铁水中含硫量可达l.6×１0-7,大大高于Ca0的脱硫能力。

2)Ｍg的沸点为lｌ０70C,Mｇ加入铁水后,变成Mｇ蒸气,形成气泡，使Ｍg的脱硫反应在气液相界面上进行，另外由于金属Ｍg变成Ｍg蒸气．使得反应区附近的流体搅拌良好,大大增强Mg的脱硫效果。

3）Ｍg在铁水中有一定的溶解度,铁水经过Mg饱和后能防止回硫，这部份饱和的Mg在铁水处理后的运送过程中仍能起到脱硫作用。

4）由于Mg进入铁水后就会气化，反应非常强烈，因此一般不使用纯Mg,而与其他材料混合一起喷入,目前多与Ｃa0一起混合后作成混合脱硫剂。

5)Mg的价格昂贵，但因Mg混合脱硫剂只要配比合适，也会使其用量少，而且铁水温降小,渣量少,铁损也少等特点,其综合成本也不一定高，而且由于用量少,处理周期也短，对高节奏的转炉也是有利的,因此Mg脱硫剂已越来越多被采用。

其他脱硫剂,像石灰石(ＣaCO3)因脱硫效果差而且铁水温降太大，而像苏打（Ｎa2CＯ3)由于资源短缺,而且脱硫产物呈液态对罐衬侵蚀严重,降温也大，因此这些在铁水脱硫生产中已较少采用。

三、脱硫生产指标

对一种脱硫工艺方法或脱硫剂的脱硫效果的评定，目前还没有一个统一的、全面的指标来反映，但在实际生产中仍可根据以下指标来评价其脱硫效果。

1.脱硫效率（)

式中:——处理前铁水原始含硫量，%