鐵水爐外處理技術(shù)

鐵水爐外處理技術(shù)姜周華東北大學(xué)鋼鐵冶金研究所2005年2月1鐵水預(yù)處理技術(shù)歷史與發(fā)展為了提高鋼的質(zhì)量，改善高爐和轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)條件，鐵水爐外預(yù)處理技術(shù)已在世界各國廣泛應(yīng)用。鐵水預(yù)處理優(yōu)點(diǎn)：1）鐵水爐外脫硫能給局爐減輕負(fù)荷，可降低焦比，減少渣量和提局生產(chǎn)率。2）鐵水爐外脫磷、脫硫，可使轉(zhuǎn)爐煉鋼渣量減少，做到無渣或少渣煉鋼，并可縮短冶煉時(shí)間，提高生產(chǎn)能力。3）同時(shí)，磷硫的去除對(duì)于提高轉(zhuǎn)爐鋼的質(zhì)量是極為有利的。國外鐵水預(yù)脫硫技術(shù)的發(fā)展30年代：開始進(jìn)行生鐵爐外脫硫研究40年代：施蒂策爾貝格首先用回轉(zhuǎn)爐進(jìn)行生鐵脫硫60年代初：上述方法進(jìn)一步發(fā)展，取名為多姆那爾維特法。把CaO+C投入旋轉(zhuǎn)滾筒中進(jìn)行生鐵脫硫。可以把生鐵中的硫降到WO.010%o60年代末：用震動(dòng)鐵水包將生鐵脫硫的方法，是多姆那爾維特法進(jìn)一步的發(fā)展。60年代中期：出現(xiàn)了多種攪拌器攪拌法，如新日鐵的KR法1969年：德國蒂森公司開發(fā)了ATH法1971年：新日鐵的TDS法（混鐵車頂噴粉脫硫法）1983年：美國LTV鋼鐵公司采用鐵水包噴吹CaO+Mg粒脫硫90年代：烏克蘭的純鎂脫硫法國外鐵水三脫技術(shù)的發(fā)展40年代：北美一些鋼廠曾用氧化鐵皮在高爐出鐵口年進(jìn)行鐵水脫硅70年代：以日本為代表的鋼鐵企業(yè)進(jìn)行鐵水三脫研究并開始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)1982年5月：日本住友公司鹿島廠開發(fā)的“住友堿精煉法”YARP法投產(chǎn)（蘇打精煉法）1982年9月：新日鐵君津廠開發(fā)的最佳精煉法TRPD法投產(chǎn)，以石灰系溶劑進(jìn)行脫磷脫硫80年代：以意大利TARANTO鋼廠為代表的歐洲鋼鐵企業(yè)也進(jìn)行了鐵水三脫試驗(yàn)，但沒有推廣80年代：日本住友金屬公司和神戶鋼鐵公司分別開發(fā)了采用專用轉(zhuǎn)爐脫磷的SRP法和H爐法各國鐵水預(yù)處理技術(shù)的情況先進(jìn)國家鐵水預(yù)處理已成為鋼鐵生產(chǎn)的必備工序，有的廠鐵水實(shí)現(xiàn)了100%的預(yù)處理。平均約80%的鐵水經(jīng)過脫硫；日本50%左右的鐵水經(jīng)過脫硅，40%以上的鐵水經(jīng)過脫磷處理。我國鐵水預(yù)處理技術(shù)發(fā)展過程.50年代初：開始用蘇打鋪撒法處理高爐鐵水：70年代：開始自行開發(fā)鐵水預(yù)處理技術(shù)：70年代：武鋼二煉鋼廠從新日鐵引進(jìn)KR法：1985年：寶鋼一煉鋼從新日鐵引進(jìn)TDS法投產(chǎn)；1988年：太鋼從國外引進(jìn)部分關(guān)鍵設(shè)備，國內(nèi)配套建成了首座鐵水三脫金處理站.1998年：本鋼從北美引進(jìn)鐵水包噴吹CaO+Mg粒鐵水預(yù)脫硫技術(shù)：1998年：寶鋼從北美引進(jìn)鐵水包噴吹CaC2+Mg粒鐵水預(yù)脫硫技術(shù):近幾年：全國有許多鋼廠已經(jīng)或正在建設(shè)鐵水預(yù)處理設(shè)備，但大多以引犢為主2鐵水爐外脫硫鐵水爐外脫硫在理論上和技術(shù)上都是可行的，因?yàn)殍F水脫硫的條件比鋼水脫硫更為有利。其原因是：鐵水中C、Si、P等元素含量較高，使硫的活度系數(shù)增大；鐵水中氧含量低，使硫的分配系數(shù)增大：鐵水含氧低，因而可以使用強(qiáng)脫硫劑強(qiáng)化脫硫而不會(huì)造成強(qiáng)烈氧化。鐵水爐外脫硫的經(jīng)濟(jì)性也是可觀的，如某鐵廠采用鐵水爐外脫硫后，高爐堿度從1.25降低到1.06,焦比降低36kg/t,生產(chǎn)率提高36%。各國鐵水預(yù)處理技術(shù)的情況世界各國鐵水脫硫應(yīng)用的情況一級(jí)分類世界各國鐵水脫硫應(yīng)用的情況一級(jí)分類二級(jí)分類三級(jí)分類分批處理法鋪撒法倒包法機(jī)械攪拌法轉(zhuǎn)筒法搖包法DO法RS法KR法吹氣攪拌法頂吹法底吹法氣升泵法噴射法ATH法TDS法IRSID法ISID法鎂脫硫法插罩法插桿法蒸發(fā)器法噴鎂法連續(xù)處理法出鐵溝攪拌法出鐵溝電磁攪拌法出鐵溝渦流攪拌法出鐵溝傾斜圓筒法杜布倫切夫法國家（地區(qū)）西歐加拿大美國日本寶鋼鐵水初始硫（%）0.03-0.050.04-0060.04-0.060.02-0.040.025-0.03終點(diǎn)硫（%）全量脫硫<0.015W0.003（部分）全量脫硫<0.015W0.003（部分）<0.003(20%)<0.005(20%)<0.015(60%)全量脫硫<0.015W0.003（部分）<0.007(目前)<0.003(目標(biāo)20%)魚雷罐/鐵水包（%）50/5075/25f0/10075/25f90/10f脫硫劑趨勢(shì)CaC2+Mgf+CaOMg+CaO+CaCjCaO+f(Mg+CaCJCaO+CaC2+Mgf注：f、I箭頭分別表示上升或下降2.1常用脫硫劑的脫硫能力—CaC2、CaO>Na2CO3>Mg各種脫硫劑的脫硫反應(yīng)

MgO(s)+[S]=MgS(s)+[O]CaO(s)+[S]=CaS(s)+[O]BaO(s)+[S]=BaS(s)+[O]Na2O⑴+[S]=Na2S(l)+[O]Mg(g)+[S]=MgS(s)Ca(l)+[S]=CaS(s)CaC2(s)+[S]=CaS(s)+2[C]脫硫劑CaOMgOBaONa9OCaC9MgCaKi6.4890.017脫硫劑CaOMgOBaONa9OCaC9MgCaKi6.4890.017147.455.0X1056.49X1042.06X1041.5X109相對(duì)大小1.00.00222.777001.0X10531702.3X108平W[%s]3.7X1031.161.3X1044.8X1074.9X1071.6X1052.2X108l)CaC2：CaC2是常用的脫硫劑，其脫硫反應(yīng)可用下式表示：CaC2(S)+[S]=CaS(S)+2[C]AG°=-359245十109.45TJ/mol一般鐵水預(yù)處理時(shí)的溫度為1350°C左右，而CaC2和CaS的熔點(diǎn)分別為2300°C和2450°C,在鐵水爐外處理溫度條件下呈固態(tài)，其活度為lo而[C]處于飽和狀態(tài)下的活度aC也為1,故(1一1)式的平衡常數(shù)可表示如下：/1118766c…燮=咔=亍成S2)CaO:由于CaO脫硫反應(yīng)速度較慢，難以獲得低硫鐵水，人們采用了噴吹石灰粉的技術(shù)來促進(jìn)脫硫反應(yīng)。但石灰粉吸水性強(qiáng)，容易堵塞噴槍，故近年來開發(fā)了鈍化石灰。CaO的脫硫反應(yīng)如下：CaO(S)+[S]=CaS(s)+[O]△G°=109070-29.27TJ/mol

上面的反應(yīng)與氧活度aO有關(guān)，而鐵水中含有較強(qiáng)的脫氧元素C和Sio因此當(dāng)鐵水中含Si量在0.05%以上時(shí)，脫硫反應(yīng)用下式表示：2CaOu)十(2CaO-SiOi)￡4Z\G°=-251430^83.36ZJ/mollgK=lglgK=lg1、,__13134礪/添T一-4.35當(dāng)鐵水含Si量小于0.05%時(shí)，石灰脫硫可用下式表示:CaO(S)+[S]+[C]=CaS(S)+COAG°=86670-68.96TJ/mol為了有效地提高石灰的脫硫能力，避免生成2CaOSiO2外殼，可在鐵水中溶入一定的鋁量，使其在石灰表面上生成鈣鋁酸鹽(3CaOA12O3和12CaO?7A12O3),鈣鋁酸鹽具有較大的溶硫能力，可以顯著的提高石灰的脫硫速度和脫硫效率。加鋁后CaO的脫硫