鐵水爐外脫硫鐵水爐外脫硫方法分類

1、鋪撒法

將蘇打粉或蘇打粉與石灰粉、螢石粉的混合物撒入流鐵溝、鐵水流或鐵水罐底部，利用鐵水流動時的沖擊和湍流運(yùn)動使鐵水與脫硫劑攪拌混合，促進(jìn)脫硫反應(yīng)。這種方法簡便易行，但由于鐵水與脫硫劑混合不夠充分，脫硫效率不高。

2、機(jī)械攪拌法

這種方法是將脫硫劑加入鐵水罐中，然后用耐火材料制成的攪拌器插入鐵水?dāng)嚢瑁偈硅F水與脫硫劑充分混合，進(jìn)行脫硫反應(yīng)。

機(jī)械攪拌法有多種方式，其中具行代表性的是KR法，如圖2所示。

其脫硫效果與攪拌器的轉(zhuǎn)速、脫硫劑種類有關(guān)。

3、鐘罩插入法

這種方法是把含鎂量40%以上的鎂焦、鎂鋼屑等放入石墨-黏土制成的鐘罩內(nèi)。然后插入鐵水罐巾，利用在高溫下沸騰而逸出的鎂蒸汽與鐵水接觸，使鐵水產(chǎn)生運(yùn)動和進(jìn)行脫硫反應(yīng)，如圖3所示。

脫硫處理一般是用噴槍將鈍化物、CaCO₃或MgCO₃噴入運(yùn)送鐵水的魚雷罐車或是煉鋼廠的鐵水包里，如圖1所示。

通過造渣吸收鐵水里的S，當(dāng)然，脫硫的方法和脫硫劑還有很多，可根據(jù)實(shí)際情況，如鐵水的成分和脫硫劑環(huán)境兼容性等選擇更加適合的脫硫方法。、同樣，除了脫硫以外，鐵水還可以進(jìn)行脫硅和脫磷處理。通過添加Fe₂O₃（鐵礦石）可以脫除鐵水中的Si，而使用含CaCO₃的輔料可以達(dá)到脫磷的目的。脫硅和脫磷與脫硫一樣，都是用造渣的方法吸收鐵水里的Si和P。

鐵水的預(yù)處理為下游的煉鋼工藝提供了良好的條件，使煉鋼工藝的石灰加入量以及渣量均相應(yīng)減少。目前，中國大部分鋼鐵企業(yè)的鐵水預(yù)處理只注重脫硫，而在日本，除了脫硫以外還進(jìn)行脫硅和脫磷的預(yù)處理。脫硅和脫磷會為煉鋼工藝帶來化學(xué)“冷效應(yīng)”，也就是說，除去鐵水中Si和P的同時也就除去了這些元素提供的熱能，岡此用于冷卻過程的廢鋼需求量也自然變小。

鐵水爐外脫硫工藝之所以在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上是合理、可行的，主要基于以下原因：

1、鐵水中含有大量的Si、C和Mn等還原性好的元素，因此在使用不同類型的脫硫劑，特別是強(qiáng)脫硫劑，如Ca、Mg、稀土等金屬及其合金時，不會發(fā)生大量的燒損，影響脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。

2、鐵水中的C和Si等能夠大大提高硫在鐵水中的活度系數(shù)，使硫很容易就能脫到很低水平。

3、鐵水中含氧量較低，硫的分配系數(shù)相應(yīng)有所提高，有利于脫硫。

4、鐵水爐外脫硫可以在魚雷車、鐵水罐巾進(jìn)行，也可以在出鐵槽中進(jìn)行，這樣可以減少處理投資。

5、鐵水處理溫度較低，對處理裝置的壽命有益。

6、鐵水爐外脫硫的過程中鐵水成分的變化比煉鋼或鋼水處理過程中鋼水成分的變化對最終鋼種的影響小。

爐外脫硫的原因有如下兩方面。

1、一些高爐內(nèi)未能使[S]降到合格范圍，為避免產(chǎn)生廢品，采用爐外脫硫辦法來補(bǔ)救。近年來由于原燃料質(zhì)量逐步改善，高爐操作技術(shù)不斷提高，除極個別鋼鐵廠在必要時采用以外，一般很少采用了。

2、把爐外脫硫做為生產(chǎn)上的必要環(huán)節(jié)。近些年來，天然高質(zhì)量的原燃料資源愈顯貧乏，特別是近年來國內(nèi)有些廠原料中堿金屬含量很高（堿負(fù)荷每噸鐵在12~15kg以上），嚴(yán)重影響著煉鐵生產(chǎn)。為適應(yīng)高堿金屬原料的冶煉和提高高爐生產(chǎn)能力，迫使尋求新的生產(chǎn)工藝，即采用低堿度渣操作并進(jìn)行鐵水的爐外脫硫。

鐵水爐外脫硫的意義可概括如下：

(1)優(yōu)質(zhì)鋼生產(chǎn)要求生鐵含[S]<0.01%甚至0.005%；

(2)對生產(chǎn)普通鋼也要求生鐵含[S]在0.02%~0.05%以下；

(3)生產(chǎn)球墨鑄鐵要求低[S]、低[P]的生鐵；

(4)世界上低硫的優(yōu)質(zhì)焦煤日趨短缺，高硫焦炭以及高硫噴吹燃料的使用必然導(dǎo)致生鐵含硫升高；

(5)采用鐵水爐外脫硫，除有效提高生鐵質(zhì)量外，還可實(shí)現(xiàn)低堿度渣操作，可增加爐渣排除堿金屬的能力，同時減少渣量，降低焦比，提高高爐生產(chǎn)率。 2100433B

早在1877年伊頓(A．E．Eaton)和貝克(L．Beck)就提出可用蘇打作為鐵水的脫硫劑。早期的鐵水爐外脫硫采用簡易的鋪撤法，即在高爐出鐵時發(fā)現(xiàn)鐵水含硫過高，立即往鐵水溝中撤放蘇打進(jìn)行脫硫，從而得到合格的鐵水。后來，美國的拜爾斯公司(A．M．ByersCo)于1927年開發(fā)了在鐵水罐中加蘇打粉對化鐵爐鐵水進(jìn)行脫硫的方法，脫硫后的鐵水用于酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼。由于此法蘇打較貴，鈉的氣化損失較多和易侵蝕罐襯等原因，未能推廣使用。而后，英國的紐厄爾(Newell)等人于1948年向鐵水罐中加入石灰和螢石等混合粉劑進(jìn)行鐵水脫硫，但由于效果不佳，也未能推廣。

自20世紀(jì)60年代以來，對低硫鋼([S]≤0.01%)和超低硫鋼([S]≤0.005%)的需求量激劇增加，促使鐵水預(yù)脫硫技術(shù)得到迅速的發(fā)展。最先研制成功的鐵水預(yù)脫硫技術(shù)有回轉(zhuǎn)爐法和搖包法?；剞D(zhuǎn)爐法是由瑞典的卡林(B．Kalling)等人在1947年試驗成功的，用石灰粉進(jìn)行鐵水脫硫。并于1950年在瑞典的蘇拉哈默(Surahammar)工廠建成15t回轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)。但由于此法處理時間長達(dá)30min、鐵水溫度下降過多、爐襯壽命低和處理量受限制等問題，故未能推廣。

搖包脫硫法由瑞典的伊克托普(S．Eketorp)和卡林研制成功的，于1959年在瑞典多姆納維特(Dom narfvet)工廠建成3.0t偏心單向回轉(zhuǎn)搖包，用CaCz進(jìn)行鐵水脫硫。隨后新日鐵的八幡鋼鐵廠引進(jìn)了30t搖包。1962年神戶鋼鐵公司尼崎鋼鐵廠對此法進(jìn)行了改進(jìn)，研制成功40t的正逆雙向回轉(zhuǎn)搖包法，又稱DM法(Duo VorticalMixingCoverter)。搖包法在一定程度上克服了回轉(zhuǎn)爐法的缺點(diǎn)，于70年代曾在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多。但搖包法要求較大的驅(qū)動功率，故只適用于較小容量的鐵水包，因此發(fā)展不快。

為了解決大批量鐵水的脫硫問題和克服容器運(yùn)動法的缺點(diǎn)，相繼開發(fā)了多種機(jī)械攪拌法脫硫和吹氣攪拌脫硫等方法。這些方法的特點(diǎn)是無需容器運(yùn)動，由插入鐵水內(nèi)的攪拌器或通過鐵水內(nèi)部的氣泡，使鐵水與脫硫劑很好地接觸而加速脫硫。這是鐵水脫硫技術(shù)的很大進(jìn)步。

機(jī)械攪拌法脫硫中主要有KR法、RS法和DO法。KR法(KambaraReactor)是新日鐵廣煙制鐵所于1963年開始研制，并于1965年投入工業(yè)生產(chǎn)。以后被日本鋼管和住友金屬公司等采用，鐵水罐容量可達(dá)200t以上。RS法(Rheinstahl)是德國萊茵鋼鐵廠的克雷默(F．Kraemei’)等人于1969年研制成功的，后來曼內(nèi)斯曼(Mannesmann)公司引進(jìn)了200t：的RS裝置。歐洲各國也采用此法。DO法(Demag一Ostbelg)是德國德馬克公司的奧斯特伯格(J．E．Ostherg)于1966年研制成功的，并于1968年在德國的奧古斯特蒂森冶金公司(AugustThyssen—HiltteAG)建成95t的D0裝置。這些方法利用機(jī)械攪拌f乍用使鐵水與脫硫劑很好地接觸，脫硫效率高而穩(wěn)定，能得到低硫或超低硫鐵水。但它們的主要缺點(diǎn)是設(shè)備比較復(fù)雜，需要二次扒渣、鐵水溫度降低較多和罐襯壽命較低等，因此僅在60～70年代有一定的發(fā)展，但在鐵水噴粉脫硫法研制成功后，就不再新建這類裝置了。

吹氣攪拌脫硫法中主要有PDS法和GMR法。PDS法(Porous plug methord)又稱透氣塞脫硫法，它是將脫硫劑加在鐵水面上，通過裝在鐵水包底部的透氣塞頭吹入氣體，攪動鐵水進(jìn)行脫硫。新日鐵的八幡鋼鐵廠在1968年投產(chǎn)70t的PDS法裝置。后來新日鐵的廣煙鋼鐵廠對此法作了改進(jìn)，使用專用鐵水包，能連續(xù)處理4包鐵水，稱為CLDS法(鐵水包連續(xù)脫硫法)。GMR法(Gas LiftMixingReactoI)也稱氣泡泵環(huán)流攪拌法，它是神戶鋼鐵公司利用“氣泡泵”原理而研制成的。于1973年研制成功，并于1974年在加古川廠投產(chǎn)一臺200t的GMR裝置。吹氣攪拌法的操作簡便，設(shè)備費(fèi)用較低，但由于脫硫效率稍差，因此也沒能推廣。70年代以后噴射冶金技術(shù)發(fā)展非常迅速，噴粉法已成為當(dāng)今鐵水預(yù)脫硫的主流方法。鐵水噴粉脫硫法最初由德國博克默維賴因(Boehumer Verein)工廠的波爾(H．Pohl)等人于1963年研制成功，鐵水罐容量為40t。由于當(dāng)時噴射冶金技術(shù)處于開發(fā)初期，如粉劑輸送、控制和鐵水噴濺等問題未很好解決，因此發(fā)展較緩慢。直到1969年，德國奧古斯蒂森冶金公司(AugustThyssen—HiietteAG)的米切斯納(w。Meichsner)等人研制成功魚雷罐車鐵水噴粉脫硫法，稱為ATH法。稍后，新日本鋼鐵公司也試驗成功魚雷罐車頂噴粉脫硫法(Desulpho rization by Top Injection Process)簡稱TDS法，并于1971年在名古屋鋼鐵廠正式投產(chǎn)。魚雷罐車的容量為250t或300t，這樣就解決了大批量鐵水的脫硫問題。由于此法具有處理能力大、反應(yīng)速度快(即處理時間短)、自動化程度高、脫硫效率高、操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，因此它正在代替其他的脫硫方法，已成為當(dāng)今鐵水預(yù)處理的主流方法。

此外，自1972年以來，美國、加拿大、前蘇聯(lián)和德國等相繼開發(fā)用鎂一焦、鎂一鋼屑團(tuán)塊和鎂一白云石團(tuán)塊等的脫硫劑。它們是將焦炭塊或鋼屑團(tuán)塊浸入鎂水中而制成，并將它們放入石墨鐘罩內(nèi)，再插入鐵水中，放出鎂蒸氣與鐵水接觸而進(jìn)行脫硫，故此法稱為鐘罩法脫硫(plunging bell method)。由于此法鎂的氣化速率控制較難等問題，后來被噴吹鎂一石灰粉或包鹽鎂粒等所取代。2100433B