铁水炉外脱硫

1、铺撒法

将苏打粉或苏打粉与石灰粉、萤石粉的混合物撒入流铁沟、铁水流或铁水罐底部，利用铁水流动时的冲击和湍流运动使铁水与脱硫剂搅拌混合，促进脱硫反应。这种方法简便易行，但由于铁水与脱硫剂混合不够充分，脱硫效率不高。

2、机械搅拌法

这种方法是将脱硫剂加入铁水罐中，然后用耐火材料制成的搅拌器插入铁水搅拌，促使铁水与脱硫剂充分混合，进行脱硫反应。

机械搅拌法有多种方式，其中具行代表性的是KR法，如图2所示。

其脱硫效果与搅拌器的转速、脱硫剂种类有关。

3、钟罩插入法

这种方法是把含镁量40%以上的镁焦、镁钢屑等放入石墨-黏土制成的钟罩内。然后插入铁水罐巾，利用在高温下沸腾而逸出的镁蒸汽与铁水接触，使铁水产生运动和进行脱硫反应，如图3所示。

铁水炉外脱硫工艺之所以在经济上和技术上是合理、可行的，主要基于以下原因：

1、铁水中含有大量的Si、C和Mn等还原性好的元素，因此在使用不同类型的脱硫剂，特别是强脱硫剂，如Ca、Mg、稀土等金属及其合金时，不会发生大量的烧损，影响脱硫反应的进行。

2、铁水中的C和Si等能够大大提高硫在铁水中的活度系数，使硫很容易就能脱到很低水平。

3、铁水中含氧量较低，硫的分配系数相应有所提高，有利于脱硫。

4、铁水炉外脱硫可以在鱼雷车、铁水罐巾进行，也可以在出铁槽中进行，这样可以减少处理投资。

5、铁水处理温度较低，对处理装置的寿命有益。

6、铁水炉外脱硫的过程中铁水成分的变化比炼钢或钢水处理过程中钢水成分的变化对最终钢种的影响小。

脱硫处理一般是用喷枪将钝化物、CaCO₃或MgCO₃喷入运送铁水的鱼雷罐车或是炼钢厂的铁水包里，如图1所示。

通过造渣吸收铁水里的S，当然，脱硫的方法和脱硫剂还有很多，可根据实际情况，如铁水的成分和脱硫剂环境兼容性等选择更加适合的脱硫方法。、同样，除了脱硫以外，铁水还可以进行脱硅和脱磷处理。通过添加Fe₂O₃（铁矿石）可以脱除铁水中的Si，而使用含CaCO₃的辅料可以达到脱磷的目的。脱硅和脱磷与脱硫一样，都是用造渣的方法吸收铁水里的Si和P。

铁水的预处理为下游的炼钢工艺提供了良好的条件，使炼钢工艺的石灰加入量以及渣量均相应减少。目前，中国大部分钢铁企业的铁水预处理只注重脱硫，而在日本，除了脱硫以外还进行脱硅和脱磷的预处理。脱硅和脱磷会为炼钢工艺带来化学“冷效应”，也就是说，除去铁水中Si和P的同时也就除去了这些元素提供的热能，冈此用于冷却过程的废钢需求量也自然变小。

炉外脱硫的原因有如下两方面。

1、一些高炉内未能使[S]降到合格范围，为避免产生废品，采用炉外脱硫办法来补救。近年来由于原燃料质量逐步改善，高炉操作技术不断提高，除极个别钢铁厂在必要时采用以外，一般很少采用了。

2、把炉外脱硫做为生产上的必要环节。近些年来，天然高质量的原燃料资源愈显贫乏，特别是近年来国内有些厂原料中碱金属含量很高（碱负荷每吨铁在12~15kg以上），严重影响着炼铁生产。为适应高碱金属原料的冶炼和提高高炉生产能力，迫使寻求新的生产工艺，即采用低碱度渣操作并进行铁水的炉外脱硫。

铁水炉外脱硫的意义可概括如下：

(1)优质钢生产要求生铁含[S]<0.01%甚至0.005%；

(2)对生产普通钢也要求生铁含[S]在0.02%~0.05%以下；

(3)生产球墨铸铁要求低[S]、低[P]的生铁；

(4)世界上低硫的优质焦煤日趋短缺，高硫焦炭以及高硫喷吹燃料的使用必然导致生铁含硫升高；

(5)采用铁水炉外脱硫，除有效提高生铁质量外，还可实现低碱度渣操作，可增加炉渣排除碱金属的能力，同时减少渣量，降低焦比，提高高炉生产率。 2100433B

早在1877年伊顿(A．E．Eaton)和贝克(L．Beck)就提出可用苏打作为铁水的脱硫剂。早期的铁水炉外脱硫采用简易的铺撤法，即在高炉出铁时发现铁水含硫过高，立即往铁水沟中撤放苏打进行脱硫，从而得到合格的铁水。后来，美国的拜尔斯公司(A．M．ByersCo)于1927年开发了在铁水罐中加苏打粉对化铁炉铁水进行脱硫的方法，脱硫后的铁水用于酸性转炉炼钢。由于此法苏打较贵，钠的气化损失较多和易侵蚀罐衬等原因，未能推广使用。而后，英国的纽厄尔(Newell)等人于1948年向铁水罐中加入石灰和萤石等混合粉剂进行铁水脱硫，但由于效果不佳，也未能推广。

自20世纪60年代以来，对低硫钢([S]≤0.01%)和超低硫钢([S]≤0.005%)的需求量激剧增加，促使铁水预脱硫技术得到迅速的发展。最先研制成功的铁水预脱硫技术有回转炉法和摇包法。回转炉法是由瑞典的卡林(B．Kalling)等人在1947年试验成功的，用石灰粉进行铁水脱硫。并于1950年在瑞典的苏拉哈默(Surahammar)工厂建成15t回转炉投产。但由于此法处理时间长达30min、铁水温度下降过多、炉衬寿命低和处理量受限制等问题，故未能推广。

摇包脱硫法由瑞典的伊克托普(S．Eketorp)和卡林研制成功的，于1959年在瑞典多姆纳维特(Dom narfvet)工厂建成3.0t偏心单向回转摇包，用CaCz进行铁水脱硫。随后新日铁的八幡钢铁厂引进了30t摇包。1962年神户钢铁公司尼崎钢铁厂对此法进行了改进，研制成功40t的正逆双向回转摇包法，又称DM法(Duo VorticalMixingCoverter)。摇包法在一定程度上克服了回转炉法的缺点，于70年代曾在工业生产中应用较多。但摇包法要求较大的驱动功率，故只适用于较小容量的铁水包，因此发展不快。

为了解决大批量铁水的脱硫问题和克服容器运动法的缺点，相继开发了多种机械搅拌法脱硫和吹气搅拌脱硫等方法。这些方法的特点是无需容器运动，由插入铁水内的搅拌器或通过铁水内部的气泡，使铁水与脱硫剂很好地接触而加速脱硫。这是铁水脱硫技术的很大进步。

机械搅拌法脱硫中主要有KR法、RS法和DO法。KR法(KambaraReactor)是新日铁广烟制铁所于1963年开始研制，并于1965年投入工业生产。以后被日本钢管和住友金属公司等采用，铁水罐容量可达200t以上。RS法(Rheinstahl)是德国莱茵钢铁厂的克雷默(F．Kraemei’)等人于1969年研制成功的，后来曼内斯曼(Mannesmann)公司引进了200t：的RS装置。欧洲各国也采用此法。DO法(Demag一Ostbelg)是德国德马克公司的奥斯特伯格(J．E．Ostherg)于1966年研制成功的，并于1968年在德国的奥古斯特蒂森冶金公司(AugustThyssen—HiltteAG)建成95t的D0装置。这些方法利用机械搅拌f乍用使铁水与脱硫剂很好地接触，脱硫效率高而稳定，能得到低硫或超低硫铁水。但它们的主要缺点是设备比较复杂，需要二次扒渣、铁水温度降低较多和罐衬寿命较低等，因此仅在60～70年代有一定的发展，但在铁水喷粉脱硫法研制成功后，就不再新建这类装置了。

吹气搅拌脱硫法中主要有PDS法和GMR法。PDS法(Porous plug methord)又称透气塞脱硫法，它是将脱硫剂加在铁水面上，通过装在铁水包底部的透气塞头吹入气体，搅动铁水进行脱硫。新日铁的八幡钢铁厂在1968年投产70t的PDS法装置。后来新日铁的广烟钢铁厂对此法作了改进，使用专用铁水包，能连续处理4包铁水，称为CLDS法(铁水包连续脱硫法)。GMR法(Gas LiftMixingReactoI)也称气泡泵环流搅拌法，它是神户钢铁公司利用“气泡泵”原理而研制成的。于1973年研制成功，并于1974年在加古川厂投产一台200t的GMR装置。吹气搅拌法的操作简便，设备费用较低，但由于脱硫效率稍差，因此也没能推广。70年代以后喷射冶金技术发展非常迅速，喷粉法已成为当今铁水预脱硫的主流方法。铁水喷粉脱硫法最初由德国博克默维赖因(Boehumer Verein)工厂的波尔(H．Pohl)等人于1963年研制成功，铁水罐容量为40t。由于当时喷射冶金技术处于开发初期，如粉剂输送、控制和铁水喷溅等问题未很好解决，因此发展较缓慢。直到1969年，德国奥古斯蒂森冶金公司(AugustThyssen—HiietteAG)的米切斯纳(w。Meichsner)等人研制成功鱼雷罐车铁水喷粉脱硫法，称为ATH法。稍后，新日本钢铁公司也试验成功鱼雷罐车顶喷粉脱硫法(Desulpho rization by Top Injection Process)简称TDS法，并于1971年在名古屋钢铁厂正式投产。鱼雷罐车的容量为250t或300t，这样就解决了大批量铁水的脱硫问题。由于此法具有处理能力大、反应速度快(即处理时间短)、自动化程度高、脱硫效率高、操作费用和设备费用低等优点，因此它正在代替其他的脱硫方法，已成为当今铁水预处理的主流方法。

此外，自1972年以来，美国、加拿大、前苏联和德国等相继开发用镁一焦、镁一钢屑团块和镁一白云石团块等的脱硫剂。它们是将焦炭块或钢屑团块浸入镁水中而制成，并将它们放入石墨钟罩内，再插入铁水中，放出镁蒸气与铁水接触而进行脱硫，故此法称为钟罩法脱硫(plunging bell method)。由于此法镁的气化速率控制较难等问题，后来被喷吹镁一石灰粉或包盐镁粒等所取代。2100433B