脱硫剂成分的研究

关于铁水脱硫剂成分的研究进展

1前言

环境污染与能源的合理化利用已成为当今人类面对的重要课题。铁水脱硫是铁水预处理中一项最重要的内容，自60年代末出现以来，得到了迅速发展，已出现数十种方法，有些方法可将铁水中的硫降到很低的水平。然而，无论使用何种方法，要取得良好的脱硫效果，关键之一是要有高效率的脱硫剂。在铁水脱硫处理中，脱硫剂成本约占总成本的80%.因此，冶金工作者越来越重视研制高效、低廉和使用方便的脱硫剂【1】。由于世界各国对于成形性、焊接性好的钢，在强度、韧性及表面质量等方面的要求日益提高，因此，对炼钢铁水中硫含量低的要求越来越高。一般来说，除有目的地添加硫以改善可加工性能外，在优质钢中，硫是一种不理想的杂质。以前，已经研制了多种脱硫剂，并用于鱼雷罐及铁水罐高炉铁水炉外脱硫。这些脱硫剂大致可分为如下三种类型:

①金属脱硫;

②化合物脱硫，

③炉渣脱硫。

各种脱硫剂及己采用的脱硫方法在技术与经济上都具有局限性，迄今为止，还没有

一种被普遍接受及广泛应用的最佳炉外脱硫方法。脱硫是一种受许多有关技术因素影响

的复杂过程[2]。

2国内外研究现状

2.1国内研究现状

2.1.1含镁铁水脱硫剂在攀钢的应用

攀钢经过多种配方的镁脱硫剂试验后，确定用M4脱硫剂进行工业应用。并探索出与之相应的操作参数，当w([s]1，)为0.0586%和、w([s]E)为0.0082%时，处理每吨铁水的脱硫剂成本在12.98元以下，脱硫率在86%以上。

随镁脱硫剂中镁含量增加，脱硫喷溅增加，脱硫成本也相应增加。而脱硫率并没有相应的显著增加和脱硫后铁水硫含量没有大幅度降低。最后攀钢从脱硫成本与脱硫喷溅大小等因素结合考虑，决定对M4镁脱硫剂进行推广应用。这与资料介绍:m(CaO)/m(Mg)的比值控

制在3左右不相符合。由于设备等客观原因的限制没有进行喷吹纯镁脱硫的试验[3]。

2.1.2一种新型铁水脱硫剂在崇钢试验成功

崇钢采用铁水热送热装工艺,但由于受外部条件的影响,有时铁水硫含量高达0.10%以上,给生产和冶炼操作带来很大的被动,严重影响了生产秩序。

由北京科技大学研制的新型脱硫剂,在脱硫剂中配加一些发泡剂、CaF2、Al2O3等改善脱硫反应条件。采用该脱硫剂在崇钢进行铁水脱硫试验,取得良好的试验效果(脱硫率44%~60%),现已批量投入生产应用。

该试验方法是:根据铁水的硫含量向铁水罐中预加脱硫剂,然后铁水经混铁炉———铁水罐(落差~5m)———转炉。这样铁水经过两次冲击搅拌,极大地增加了铁液与脱硫剂的接触面积,对脱硫反应起促进作用。铁水由混铁炉进入铁水罐时间只有2~3min,脱硫能力不能完全发挥。进入转炉后,尚有脱硫能力。在试验时间,转炉开始吹炼后炉渣起泡时间较不用脱硫剂提前1~2min左右,起泡次数也较前增加,给转炉操作,特别是在化渣上带来许多有利因素。该脱硫具有脱硫效率高,操作工艺简单易行,无需扒渣和不需增加设备投资等优点,符合崇钢生产工艺的需要,是一种值得推广应用的新材料。

2.2国外研究现状

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CO ２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。

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,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1267kg/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。在CaC2用量2.0kg/t和Mg用量0.1kg/t,CaO用量1.5kg/t和Mg用量0.4kg/t 时,喷吹时间大约需10min,铁水温降10℃左右,铁损9kg/t左右,脱硫效果很好。

3总结

参考文献

[1]叶树峰，赵俊学等.铁水脱硫剂的研究和发展[J]江西冶金，1998，18（1）：6~8.

[2]胡广茹.铁水脱硫剂[J]炼钢新工艺，2000，16（12）：11~13.

[3]丁满堂.含镁铁水脱硫剂在攀钢的应用[J].炼钢，2005，21（1）:16~19.