鋼鐵生產(chǎn)中的脫磷

1、鋼鐵生產(chǎn)中的脫磷,.,2,提綱,磷在鋼中的危害 脫磷反應(yīng) 轉(zhuǎn)爐脫磷工藝 鐵水預(yù)處理脫磷工藝 鋼水爐外脫磷工藝,.,3,磷在鋼中的危害,雜質(zhì)與鋼水的純凈度 磷對(duì)鋼材韌性的危害 磷對(duì)鋼材低溫沖擊韌性的危害 磷在晶界偏析對(duì)鋼材的危害 磷對(duì)鋼材斷裂韌性的危害 不同鋼種對(duì)磷含量的要求,.,4,雜質(zhì)與鋼水的純凈度,鋼中雜質(zhì)對(duì)鋼材性能有多種影響。鋼種用處不同，對(duì)鋼材中雜質(zhì)的要求也有很大差別，通常鋼中雜質(zhì)可分為兩大類： （1）表面活性雜質(zhì)：O、P、S、As、Se、Sb、Te等。 （2）間隙型雜質(zhì)：H、C、N、O、(B) 從元素周期表看，表面活性雜質(zhì)是周期表中Vb和VIb族元素，此類元素容易在晶界或異向界面上偏

2、析聚集，造成鋼的脆化，其偏析程度有時(shí)可達(dá)到平均濃度幾千倍。間隙型夾雜在鐵結(jié)晶間的原子間隙內(nèi)運(yùn)動(dòng)，在400以下的低溫區(qū)域危害極大。,.,5,雜質(zhì)與鋼水的純凈度,雜質(zhì)元素是鋼材發(fā)生各種裂紋和脆性的根源，提高鋼的潔凈度對(duì)改善材質(zhì)和提高加工性能極為有效。 表給出鋼中雜質(zhì)對(duì)鋼材造成的缺陷及對(duì)性能的影響。 磷作為表面活性雜質(zhì)易在晶界偏析，造成低溫脆性，降低鋼材韌性。,.,6,雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響,鋼中雜質(zhì)元素即使在很低的濃度下，因偏析和在晶界析出或在原子間游動(dòng)，可以改變鋼材性能，降低鋼材的質(zhì)量。雜質(zhì)元素對(duì)鋼材的性能影響主要包括強(qiáng)度、塑性、耐蝕性等，如表所示。,.,7,雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響,下兩表給

3、出鋼中不同雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響。從表中可以看出，磷的危害是： 降低鋼材的韌性 降低鋼材的熱變形性 降低鋼材的澆鑄性 同時(shí)，磷可以提高鋼材的強(qiáng)度，提高鋼材的耐磨性和抗腐蝕能力。,.,8,磷對(duì)鋼材韌性的危害,磷使鋼變脆，可以提高鋼的抗拉強(qiáng)度，但使韌性降低。如建筑用鋼磷含量從0.02%降到0.005%，性能會(huì)進(jìn)一步改善。磷從0.014%降到0.002%，轉(zhuǎn)變溫度可下降40K。,.,9,磷對(duì)鋼材低溫沖擊韌性的危害,磷直接影響鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，例如：STE690鋼，當(dāng)磷含量從0.017%降到0.006%時(shí)，轉(zhuǎn)變溫度下降25K。因此，寒冷地區(qū)用的高強(qiáng)度鋼材對(duì)磷含量要求特別嚴(yán)格。,.,10,磷在晶界偏析

4、對(duì)鋼材的危害,磷是表面活性雜質(zhì)，易在晶界上偏析引起裂紋。 磷在晶界的偏析度隨回火溫度的升高而降低； 隨磷含量的增加而上升； 隨著晶界中磷含量的增加，鋼材脆性轉(zhuǎn)變溫度線性提高； 提高鋼中Ti含量可以減輕甚至消除晶界上磷的偏析，抑制磷的危害。,.,11,磷對(duì)鋼材斷裂韌性的危害,高強(qiáng)鋼或超高強(qiáng)鋼的一種重要的失效方式低應(yīng)力脆性破斷。這種失效，是在施于材料上的載荷小于s或許用應(yīng)力時(shí)，由材料內(nèi)裂紋逐步擴(kuò)展造成的。許多因素會(huì)影響鋼的斷裂韌性，其中磷是引起冷脆的元素，其含量每增加0.01%會(huì)使鋼材臨界脆化溫度上升710K，并使鋼材的沖擊值顯著降低。產(chǎn)生這種影響的原因之一是熔于鋼基體中的磷限制了交叉滑移，使鋼的

5、塑性變形能力下降所致。,.,12,不同用途鋼種所允許的雜質(zhì)含量的上限（%）,.,13,鋼種、服役條件對(duì)鋼材純凈度的要求,.,14,碳素鋼和低合金鋼對(duì)夾雜物含量和尺寸的要求,.,15,特殊鋼對(duì)夾雜物含量和尺寸的要求,.,16,優(yōu)質(zhì)管線鋼對(duì)雜質(zhì)元素的要求,.,17,脫磷反應(yīng),鋼中磷的來源 磷在鋼中的溶解度 脫磷反應(yīng)熱力學(xué) 爐渣的脫磷能力 渣鋼間磷分配系數(shù)的計(jì)算方法 兩種脫磷工藝的比較 脫磷反應(yīng)動(dòng)力學(xué),.,18,鋼中磷的來源,鋼中的磷主要來源于礦石。在高爐煉鐵過程中，礦石中的磷被還原到鐵水中。鐵水中的磷含量不僅決定于礦石的含磷量，也決定于高爐渣的組成。右圖給出不同成份的高爐渣與鐵水磷平衡的條件。從圖

6、中可以看出，隨著鐵的還原，鐵水中磷含量逐漸增高。,.,19,磷在鋼中的溶解度,煉鋼爐內(nèi)脫磷反應(yīng)屬于氧化反應(yīng)，在渣鋼界面上反應(yīng)生成的P2O5與渣中CaO結(jié)合，生成磷酸鈣。因此，煉鋼脫磷反應(yīng)又是渣鋼反應(yīng)。鋼中磷的溶解度可以用氣體金屬間反應(yīng)，由下式求出：,.,20,磷在鋼中的溶解度,右圖給出不同元素對(duì)鐵水中磷的活度系數(shù)的影響，其中C、Si、S等元素提高磷的活度系數(shù)，有利于脫磷；而Cr、Nb、Mn、V、Ti等元素降低磷的活度系數(shù)，不利于煉鋼脫磷。,.,21,脫磷反應(yīng)熱力學(xué),煉鋼過程的脫磷反應(yīng)在渣金屬間進(jìn)行，渣中(CaO)高的堿性操作可以脫磷。據(jù)此脫磷反應(yīng)可以按下式進(jìn)行： （1）分子論形式的表達(dá)式 2P

7、+5(FeO)+3(CaO)=(3CaOP2O5)+5Fe(l) 2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaOP2O5)+5Fe(l) （2）離子形式表達(dá)式 2P+5O+3(O2-)=2(PO3-4) 脫磷反應(yīng)平衡常數(shù)KP可以簡化為： KP=(aP2O5)/(aP2aO5) lgKP=36850/T-29.07 渣中磷的活度aP2o5=P2o5NP2o5,脫磷的熱力學(xué)條件： 低溫 高堿度渣 高氧化性渣 大渣量,.,22,爐渣的脫磷能力,不同渣系下，渣鋼間磷的平衡分配系數(shù),.,23,爐渣的脫磷能力,FeO對(duì)爐渣脫磷能力的影響,.,24,渣鋼間磷分配系數(shù)的計(jì)算方法,K-BOP法中脫磷平衡常數(shù)的經(jīng)驗(yàn)

8、公式（M.Ohnishi）,頂?shù)讖?fù)合吹煉法中脫磷平衡常數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式（甲斐干）,.,25,渣鋼間磷分配系數(shù)的計(jì)算方法,STB復(fù)吹工藝中脫磷平衡常數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式（成羽始）,Healy公式,.,26,脫磷反應(yīng)動(dòng)力學(xué),.,27,轉(zhuǎn)爐脫磷工藝,轉(zhuǎn)爐煉鋼方法 復(fù)合吹煉的工藝方法 熔池的攪拌特性 攪拌強(qiáng)度對(duì)吹煉過程的影響 攪拌強(qiáng)度對(duì)鋼渣間磷平衡的影響 轉(zhuǎn)爐脫磷工藝與效果的比較 轉(zhuǎn)爐脫磷工藝的技術(shù)優(yōu)化,.,28,轉(zhuǎn)爐方法,頂吹超音速純氧射流 吹煉后期熔池?cái)嚢铚p弱 后期渣鋼反應(yīng)偏離平衡 熱效率高,頂吹超音速純氧射流 吹煉后期熔池?cái)嚢铚p弱 后期渣鋼反應(yīng)偏離平衡 熱效率高,頂吹超音速純氧射流 吹煉后期熔池?cái)嚢铚p弱 后

9、期渣鋼反應(yīng)偏離平衡 熱效率高,.,29,頂、底吹轉(zhuǎn)爐的冶金特點(diǎn),頂、底吹轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C、O平衡的比較,頂、底吹轉(zhuǎn)爐爐渣氧化性的比較,頂、底吹轉(zhuǎn)爐渣鋼升溫速度的比較,.,30,復(fù)合吹煉的工藝方法,.,31,各種復(fù)合吹煉的工藝參數(shù),.,32,熔池?cái)嚢杼匦缘谋容^,.,33,攪拌強(qiáng)度對(duì)終點(diǎn)碳氧平衡的影響,LD-HC法,LD-OTB法,LD-KD法,.,34,攪拌強(qiáng)度對(duì)終點(diǎn)碳氧平衡的影響,LBE,LD-OB,.,35,攪拌強(qiáng)度對(duì)終點(diǎn)碳氧平衡的影響,NK-CB (高碳鋼),NK-CB,.,36,攪拌強(qiáng)度對(duì)爐渣氧化性的影響,.,37,攪拌強(qiáng)度對(duì)爐渣氧化性的影響,.,38,攪拌強(qiáng)度對(duì)鋼渣平衡的影響,.,39,攪拌

10、強(qiáng)度對(duì)鋼渣平衡的影響,.,40,攪拌強(qiáng)度對(duì)鋼渣間磷平衡的影響,.,41,攪拌強(qiáng)度對(duì)鋼渣間磷平衡的影響,.,42,攪拌強(qiáng)度對(duì)終點(diǎn)磷的影響,.,43,攪拌強(qiáng)度對(duì)終點(diǎn)磷的影響,.,44,復(fù)吹工藝對(duì)終點(diǎn)磷的影響,底吹攪拌強(qiáng)度對(duì)脫磷效果的影響,石灰加入方法對(duì)脫磷的影響,攪拌與加入方法對(duì)石灰熔化速度的影響,.,45,攪拌強(qiáng)度對(duì)鋼渣平衡的影響,轉(zhuǎn)爐脫磷的技術(shù)關(guān)鍵： 低溫，降低溫度對(duì)脫磷有明顯好處； 強(qiáng)攪拌，提高熔池動(dòng)力學(xué)條件，有利于脫磷； 渣中氧化鐵含量1315%脫磷效果最佳； 渣堿度2.5。,.,46,后攪對(duì)脫磷的影響,吹煉結(jié)束后，采用后攪工藝可以實(shí)現(xiàn)有效的脫磷： 無論對(duì)低、中、高碳鋼的冶煉，采用后攪工藝

11、使終點(diǎn)磷含量趨于平衡，對(duì)低碳鋼尤為明顯 采用后攪工藝脫磷效果與渣中FeO含量關(guān)系密切，隨著渣中FeO含量的增高，后攪效果減弱，渣中FeO在1828%的范圍后攪效果較好 采用后攪工藝鋼中磷可降低3050%。,.,47,后攪對(duì)脫磷的影響,.,48,轉(zhuǎn)爐脫磷工藝與效果的比較,.,49,轉(zhuǎn)爐脫磷工藝的技術(shù)優(yōu)化,渣鋼間磷的平衡分配系數(shù)與溫度的關(guān)系,復(fù)吹轉(zhuǎn)爐脫磷工藝的優(yōu)化,.,50,轉(zhuǎn)爐脫磷工藝的技術(shù)優(yōu)化,不同工況下鋼渣脫磷平衡時(shí)需要的渣量,.,51,鐵水預(yù)處理脫磷工藝,.,52,高爐鐵水脫磷技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀,鐵水預(yù)處理脫磷方法的可以按兩種方法分類。 根據(jù)所用容器不同，可分為鐵水罐或魚雷車中脫磷和轉(zhuǎn)爐內(nèi)鐵

12、水脫磷兩大類。 根據(jù)脫磷劑組成可以分為蘇打精煉法和石灰系熔劑精煉法。,.,53,蘇打精煉法,蘇打精煉法最典型的工藝是日本住友金屬鹿島廠開發(fā)的“住友堿精煉法”()，于1982年5月正式投產(chǎn)。其工藝過程為：鐵水流入魚雷車后，先噴吹燒結(jié)礦粉進(jìn)行脫硅處理，處理后使硅含量0.01%，再用真空吸渣法排除渣后，噴入蘇打粉同時(shí)脫磷脫硫，處理后鐵水0.01%，0.003%。這種方法的效率高，生產(chǎn)低磷鋼時(shí)精煉成本較低，但缺點(diǎn)是在處理過程中產(chǎn)生大量煙霧，鈉的損失大且會(huì)污染環(huán)境，因而沒有得到大規(guī)模推廣使用。這種工藝也不適合目前一鋼公司的生產(chǎn)線。,.,54,石灰系熔劑精煉法,1978年7月新日鐵君津廠開發(fā)了鐵水脫硅、脫

13、磷技術(shù)，于19821983年在君津一、二煉相繼投產(chǎn)，稱之為工藝 (Optimizing Refining Process)，旨在把過去傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行脫硅、脫磷、脫硫、脫碳的工序分3段進(jìn)行，以使各工序在熱力學(xué)最佳條件下進(jìn)行冶煉。所謂3段工序是在高爐出鐵槽中進(jìn)行脫硅，在鐵水罐或混鐵車內(nèi)進(jìn)行脫磷、硫，在轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行脫碳。當(dāng)高爐鐵水含硅量高時(shí)，尚需在鐵水罐或混鐵車中進(jìn)行二次脫硅，其脫硅目標(biāo)值應(yīng)為si0.15%，以滿足鐵水脫磷要求。,.,55,工藝,鐵水脫硅在高爐出鐵槽中進(jìn)行，噸鐵脫硅劑加入量一般為30kg，鐵水脫磷在混鐵車中進(jìn)行，噸鐵脫磷劑(鐵礦石粉或燒結(jié)礦粉)加入量一般為50kg，平均月處理鐵水量已達(dá)2

14、0萬，從1982年9月至1983年7月共處理鐵水量已達(dá)204萬。高爐出鐵硅目標(biāo)值為si0.15%；脫磷工序目標(biāo)值視冶煉鋼種要求而異，當(dāng)冶煉低磷鋼時(shí)，要求處理后的鐵水含磷量為0.01%0.02%；煉普碳鋼時(shí)要求鐵水含磷量為0.03%0.05%。,.,56,太鋼二煉鋼的鐵水預(yù)處理站,日本川崎制鐵引進(jìn)。鐵水處理在55專用包內(nèi)進(jìn)行。有運(yùn)罐車在處理工位和扒渣工位運(yùn)行。根據(jù)三脫的需要，頂部設(shè)有三個(gè)貯粉罐，分別裝三種粉劑(脫硅劑、脫磷劑和脫硫劑)。下部共用一個(gè)噴粉罐，可單脫硫處理或同時(shí)脫磷脫硫處理。單脫硫處理操作流程是： 高爐鐵水罐兌入65專用包扒渣、測溫、取樣噴入脫硫劑扒渣、測溫、取樣兌入轉(zhuǎn)爐。脫磷處理操

15、作流程是：高爐鐵水爐前脫硅(至0.45%si)高爐鐵水罐兌入65專用包扒渣、測溫、取樣噴入脫硅劑(至0.15%)扒渣、測溫、取樣噴入脫磷劑扒渣、測溫、取樣兌入轉(zhuǎn)爐。,.,57,轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷預(yù)處理的工藝,住友金屬開發(fā)的(Simple Refining Process)工藝是轉(zhuǎn)爐鐵水預(yù)處理脫磷技術(shù)的典型代表。1999年3月和歌山廠新建2座210頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，采用工藝。兌入轉(zhuǎn)爐鐵水為0.1%，經(jīng)脫磷后鐵水中降至0.01%。當(dāng)冶煉低磷鋼時(shí)一般脫磷后鐵水中量至0.01%0.02%；一般鋼種脫磷后鐵水含磷量控制在為0.03%0.05%。脫磷轉(zhuǎn)爐氧耗133/；脫碳轉(zhuǎn)爐氧耗為453/。轉(zhuǎn)爐脫磷后出半成品，采用

16、擋渣，因此進(jìn)入鋼包中渣量減少，不需扒渣；但對(duì)冶煉0.01%的鋼種需進(jìn)行扒渣。脫磷渣堿度控制在2.22.7，根據(jù)冶煉鋼種考慮，溫度愈低，脫磷率愈高，溫度目標(biāo)值一般控制在1350。,.,58,國內(nèi)某廠鐵水罐噴吹脫磷工藝,在設(shè)備上具有埋入消耗式頂槍噴粉系統(tǒng)和水冷式頂槍吹氧系統(tǒng)。 鐵水脫磷站具有補(bǔ)充脫硅功能。當(dāng)鐵水硅含量高于0.15%時(shí)，要進(jìn)行補(bǔ)充脫硅操作，用噴粉槍噴入脫硅劑并加氧化鐵皮，同時(shí)使用氧槍在鐵水表面吹氧。該工藝具備較高的脫硅效率。 采用埋入式噴槍用N2作載氣直接將脫磷粉劑噴入鐵水包底部，由于載氣的強(qiáng)攪拌和噴入的鐵氧化物在包底迅速分解為FeO，使脫磷反應(yīng)具有很好的動(dòng)力學(xué)條件，脫磷劑在上浮到熔

17、池表面時(shí)，反應(yīng)能充分進(jìn)行，因而具有高的脫磷速度和脫磷率。,.,59,國內(nèi)某廠鐵水罐噴吹脫磷工藝,通過控制水冷氧槍的吹氧量可以有效地控制鐵水的溫度。使鐵水溫度不過高以便有利于脫磷，鐵水溫度不過低，有利于化渣，特別是有利于轉(zhuǎn)爐冶煉。 采用CaO+CaF2和鐵礦粉、氧化鐵皮作為脫磷粉劑，成本低，安全性高。 脫磷處理后配備有效的扒渣設(shè)備，以防止后步工序回磷。 噴吹系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作，運(yùn)用模型控制可實(shí)現(xiàn)工藝操作的自動(dòng)化。 根據(jù)不銹鋼生產(chǎn)對(duì)鐵水需求量的不同，處理的鐵水量可在較大范圍內(nèi)變化，每罐為50-95噸。,.,60,鐵水脫磷關(guān)鍵技術(shù)分析,(1)鐵水硅含量的影響 : 從熱力學(xué)上講硅優(yōu)先于磷氧化，即硅

18、的存在抑制脫磷反應(yīng)的進(jìn)行。而硅氧化后由于降低了爐渣的堿度也不利于脫磷。 在實(shí)際工藝中人們普遍的共識(shí)是滿足鐵水脫磷的起始硅含量應(yīng)小于0.1-0.15%。,鐵水初始硅含量對(duì)脫磷率的影響,.,61,鐵水脫磷關(guān)鍵技術(shù)分析,（3）鐵水溫度： 低溫有利于脫磷。但過低的溫度不僅對(duì)后步冶煉造成影響，而且也不利于反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件并使?fàn)t渣的流動(dòng)性惡化。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，脫磷前的溫度在1300-1350，脫磷后的溫度在1280-1320范圍內(nèi)是合理的。而且盡量用頂吹氧槍控制鐵水的溫降，使溫降值小于50。,.,62,鐵水脫磷關(guān)鍵技術(shù)分析,脫磷粉劑組成 氧化劑 氧化劑的作用是將鐵水中的磷氧化生成P2O5。常

19、用的氧化劑有鐵精礦粉或燒結(jié)礦粉、軋鋼鐵鱗（氧化鐵皮）、轉(zhuǎn)爐除塵灰和轉(zhuǎn)爐渣等。有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，采用軋鋼鐵皮效果最好。有資料介紹采用少量錳礦替代氧化鐵做氧化劑可以促進(jìn)造渣提高脫磷效果。,.,63,鐵水脫磷關(guān)鍵技術(shù)分析,固定劑 固定劑的作用是與氧化生成的P2O5結(jié)合形成穩(wěn)定的化合物使P穩(wěn)定存在于渣中。也可以理解為固定劑能顯著降低渣中P2O5的活度系數(shù)，使磷穩(wěn)定存在與渣中。因而固定劑是高堿度的組元。最常用的固定劑是CaO。研究表明，用更高堿度的組元Na2O、BaO、SrO部分代替CaO可以提高鐵水脫磷效果。常用的固定劑有CaO、Na2CO3，其反應(yīng)為：,.,64,鐵水脫磷關(guān)鍵技術(shù)分析,助熔劑 助熔劑的作

20、用是降低脫磷劑的熔化溫度，改善爐渣的流動(dòng)性，提高脫磷反應(yīng)速度。最常見的助熔劑是CaF2。而用CaCl2代替CaF2可以進(jìn)一步提高脫磷效果。,國內(nèi)外一些鋼廠或研究者所用的脫磷劑組成,CaO/Fe2O3比例對(duì)脫磷影響,CaF2對(duì)脫磷率影響,.,67,鐵水脫磷關(guān)鍵技術(shù)分析,（4）粉劑消耗量 ： 粉劑消耗量通常在30-50kg/t范圍內(nèi)。在相同鐵水條件和脫磷率下主要取決于粉劑種類和操作工藝參數(shù)。而當(dāng)工藝和粉劑種類確定時(shí)，則取決于鐵水的原始成分和磷的處理目標(biāo)值。此時(shí)應(yīng)建立一個(gè)工藝數(shù)學(xué)模型，預(yù)測終點(diǎn)磷含量與粉劑消耗量的關(guān)系。,.,68,鐵水脫磷關(guān)鍵技術(shù)分析,（5）載氣操作參數(shù) ： 用于載送脫磷劑的氣體一般

21、為N2、O2或空氣。在用N2為載氣的情況下混入少量O2有利于防止噴槍堵塞，也有利于脫磷。粉氣比與采用的載氣有關(guān)，通常在30-60kg/kg。如果用O2可以小一些。在用惰性氣體的情況下，一般要大于50kg/kg。不同廠家的噴吹模式不僅相同。有的固定脫磷劑組成，通過改變氣粉比、噴吹速度和噴吹時(shí)間來控制脫磷反應(yīng)。有的則可以在噴吹過程中改變脫磷劑的組成。例如，為預(yù)防脫磷初期由于不能很快形成一定堿度所誘發(fā)的噴濺，而采取了在噴吹過程迅速變化石灰和燒結(jié)礦粉組成的措施。具體的噴吹模式還需要進(jìn)一步做試驗(yàn)確定。,.,69,鐵水脫磷關(guān)鍵技術(shù)分析,（6）頂吹氧氣參數(shù) ： 頂吹氧氣可以補(bǔ)償鐵水溫降、促進(jìn)化渣和熔池?cái)嚢琛?/p>

22、提高氧化性從而提高脫磷效果。頂吹氧供氧強(qiáng)度通常在0.5-1.0 Nm3/t.min，供氧量應(yīng)達(dá)5-7 Nm3/t。因?yàn)檫m當(dāng)提高O2的氣固比，有利于減少熔池溫降?？刂坪侠淼臉屛徊⒉捎枚稳紵夹g(shù)可以減少鐵水的脫碳量并提高熱效率。,.,70,鐵水同時(shí)脫硫與脫磷,工業(yè)技術(shù)的發(fā)展促使人們尋求更加經(jīng)濟(jì)的鐵水爐外處理方法，若能在鐵水預(yù)處理中同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫磷與脫硫，則對(duì)降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率都有利。 眾所周知，鐵水脫硫和脫磷所要求的熱力學(xué)條件是相互矛盾的，要同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫與脫磷，必須創(chuàng)造一定的條件才能進(jìn)行。 根據(jù)現(xiàn)代冶金爐渣結(jié)構(gòu)理論，冶金爐渣是離子性熔體，爐渣金屬間的反應(yīng)實(shí)質(zhì)是電化學(xué)反應(yīng)。在強(qiáng)的還原條件下(po

23、210-17MPa)，如在CaCaF2渣系下，金屬中硫和磷都以陰離子形式同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，即陰極反應(yīng)： S+2eS2- P+3eP3- 而此時(shí)的陽極反應(yīng)為：Ca-2eCa2+,.,71,鐵水同時(shí)脫硫與脫磷,因此，總的脫硫和脫磷反應(yīng)式為：,在氧化條件下，脫硫和脫磷的分配比可用下式表示：,其中，磷容量CP和硫容量CS由下面定義：,.,72,鐵水同時(shí)脫硫與脫磷,由(131)和(132)式可知，在溫度和金屬成分一定的時(shí)候，選擇磷容量CP和疏容量CS較大的渣系，就能得到較大的LP和LS值，實(shí)現(xiàn)鐵水同時(shí)脫磷與脫硫。 同時(shí)，當(dāng)渣系一定時(shí)，可以通過控制爐渣金屬界面的氧位pO2來調(diào)節(jié)LP和LS的大小，即增大pO2能

24、提高LP，減小LS；減小pO2能降低LP，增大LS。 因此，就可以根據(jù)對(duì)鐵水脫磷和脫硫的程度要求，控制合適的氧位，有效地實(shí)現(xiàn)鐵水同時(shí)脫磷和脫硫。,.,73,110t鐵水包中噴粉處理時(shí)各部位氧位的變化實(shí)測值見圖18。,在采用噴吹冶金技術(shù)時(shí)，經(jīng)試驗(yàn)測定，在噴槍出口處氧位高，有利于脫磷；當(dāng)粉液流股上升時(shí)，其氧位逐漸降低，到包壁回流處氧位低，有利于實(shí)現(xiàn)脫硫。 因此，在同一反應(yīng)器內(nèi)，脫磷反應(yīng)發(fā)生在高氧位區(qū)，脫硫反應(yīng)發(fā)生在低氧位區(qū)，使鐵水磷與硫得以同時(shí)去除。,鐵水同時(shí)脫硫與脫磷,.,74,理論上的突破，促進(jìn)了工藝技術(shù)的發(fā)展，目前鐵水同時(shí)脫磷脫硫工藝已在工業(yè)上應(yīng)用。 如日本的SARP法(Sumitomo Alkali Refining Process 住友堿性精煉工藝)，它是將高爐鐵水首先脫S