铁水预处理脱硫分析
【摘要】铁水预处理是现代化炼钢厂的重要工序之一，其目的主要是降低铁水中的某些有害元素含量，为炼钢提供合格的铁水，而脱硫技术更是重中之重。，采用铁水脱硫技术已成为钢铁企业质量水平的一个标志。本文对铁水预处理脱硫技术及方法进行了阐述。
【关键词】铁水预处理脱硫剂的比较喷吹法
1、铁水预处理发展概况
西欧、日本早在20世纪60～70年代就在铁水脱硫预处理理论研究的基础上在工业上进行了应用。国内武钢二炼钢1979年引进了日本新日铁的机械搅拌法(ＫＲ)铁水脱硫装置，北台，天钢，宣钢，冷水江，攀钢，酒钢等企业先后由国内自主开发了喷吹石灰、萤石的脱硫方法。1985年宝钢一炼钢引进日本鱼雷罐车内喷吹石灰、萤石的脱硫装置。武钢一炼钢开发的镁基混合喷吹工艺，1998年宝钢，鞍钢，包钢引进美国EMSⅡ公司镁基复合喷吹技术，本钢引进了霍戈文镁基复合喷吹法脱硫技术。
近几年我国铁水预处理有了强劲发展，随着钢产量从1996年1亿t发展到2004年的2.725亿t，近5年来全国共计建设了约80多套铁水脱硫预处理装置，处理能力近7000万t。新建设的铁水脱硫预处理生产线使用的脱硫工艺主要有ＫＲ法和喷吹法，处理容器基本上为转炉铁水罐。近几年来铁水脱硫预处理的发展还有以下特点：
铁水脱硫每罐铁水容量从50ｔ(石钢等)到300ｔ(宝钢)不等。脱硫剂主要为石灰和金属镁，既有以单独一种粉剂作脱硫剂的(如武钢一炼钢，邯钢三炼钢等)，也有以一种粉剂为基础的复合粉剂作脱硫剂的(如包钢，梅钢等)。以金属镁作脱硫剂得到了大力发展，使用镁及镁基脱硫剂的生产线占到了80以上)。大部分为引进国外先进的脱硫预处理工艺。如日本的KR法，北美、西欧的镁基复合喷吹技术，乌克兰的单吹颗粒镁喷吹技术。在工艺相似的情况下，引进技术来自不同的技术供应商。如复合喷吹法既有美国ＥＳＭⅡ、加拿大DAN1ELICORUS(原霍戈文)、还有日本DIAMOND公司等。
我国在早期引进国外先进技术的基础上改进的自主知识产权开发技术也在发挥着作用。如国内开发的纯镁喷吹技术也得到广泛应用(如马钢等)。有很多生产线是对落后处理工艺的改造和替代。如武钢一炼钢2001年以纯镁喷吹替代原有镁、石灰混合喷吹工艺；太钢改造原三脱设施。还有在原生产线基础上的增建。如宝钢，鞍钢2003年再次引进EMSⅡ镁基复合喷吹技术；本钢2004年引进DanieliCorus镁基复合喷吹技术；武钢二炼钢增建1套ＫＲ法脱硫装置。
除在上世纪引进后改良的ＫＲ法、镁基复合喷吹法占有很大市场外，乌克兰(Desmag)颗粒镁喷吹技术自武钢一炼钢项目进入我国后短短几年内也发展十分迅速(如首钢、青钢、邯钢三炼钢、唐钢等)。德国Polysius公司镁基复合喷吹技术在2003年也进入到中国，如鞍钢大脱硫，新区260ｔ转炉车间脱硫均采用这技术。虽然近几年铁水脱硫预处理得到发展，但对我国钢产量来说，其比例与先进国家水平相比还相差甚远。
2、铁水预处理原理
硫在钢中通常被认为是一种有害元素，现代炼钢要求铁水的硫含量不能超过0.010%，甚至达到0.005%～0.001%。根据德国蒂森公司的经验，含硫<0.019%的钢坯表面缺陷比含硫>0.020%的钢坯减少50%。在连铸生产中，如要保证铸坯的表面质量和减少铸坯的内部裂纹，就必须将连铸钢水硫含量控制在≤0.020%的范围以内。
铁水预处理的原理是利用处理剂中的活性物质和铁水中待脱除元素进行快速反应，形成稳定的渣相而与铁水分离。
铁水预处理脱硫反应可表示为：
[S]+M=(MS)
或：[S]+MO=(MS)+[0]
[S]+MC=(MS)+[C]
式中：M指金属脱硫剂中的金属元素(如Mg，Ca，CaSi)；MO为金属氧化物脱硫剂(如CaO)；MC为金属碳化物脱硫剂(如CaC2)。
铁水预处理的脱硫剂有金属脱硫剂(如金属镁)、碳化物脱硫剂(如电石)、碳酸盐脱硫剂(如苏打)、氧化物脱硫剂(如石灰)及复合脱硫剂等；脱硅、脱磷剂主要
是铁氧化物或氧气，熔剂多为石灰。
3、不同的脱硫工艺及其技术特点
3.1、几种脱硫剂的比较
铁水预处理工艺使用的脱硫剂主要有:CaO,CaC2和Mg，脱硫热力学研究得出，1340℃时，其脱硫反应平衡常数从大到小依次为: CaC2-Mg-CaO。
CaC2脱硫能力很强，但极易吸收水分而生成乙炔(C2H2) C2H2气体在空气中的浓度达到2.7%时就会发生爆炸，其运输储存需要保护性气氛，使用中必须采取安全措施，且CaC2形成的渣粘度大，不容易扒除，价格也要比石灰贵。
Mg具有较强的脱硫能力，熔点和沸点较低(651℃和1107℃)，加入铁水中，形成镁气泡，对铁水起到搅拌作用，脱硫速度快。但镁蒸汽压大，加入铁水时会产生爆炸式反应发生喷溅，镁的价格很高，不易控制脱硫成本。
CaO脱硫能力虽比Mg弱，但资源丰富、价格便宜、安全、无污染，且对耐材浸蚀轻;Mg+CaO进行复合喷吹的话，脱硫剂配比可根据现场需求灵活调整，粉剂消耗低、控制稳定、喷溅少、渣量少、铁损少，脱硫效果好
3.2、钝化镁与石灰粉混合喷吹的热力学情况
镁与铁水中的硫反应式如式（1）所示，镁和石灰同时与铁水中的硫反应如式(2)所示，两个反应式中镁都为在铁水中的溶解状态，对于不同的反应式，其在1340℃时的吉布斯自由能值分别表示为:
△G o
[a]1340℃
和△G
o
[b]1340℃
[Mg]+[S]=MgS(s)（1）[Mg]+[S]+CaO(s)=MgO+CaS(s)（2）
△G o
[a]1340℃
= -69060J
△G o
[b]1340℃
= -148110J
从以上结果可以看出，反应(2)的吉布斯自由能远低于反应(1)的自由能。因此，在铁水中有镁与石灰同时参与脱硫反应的热力学条件比仅有镁参与的脱硫反应热力学条件好，采用镁与石灰粉联合喷吹的方法具有更强的脱硫能力。
3.3、脱硫方法及技术特点
铁水脱硫的原理是使用与硫亲合力比铁与硫亲合力大的元素或化合物，将硫化铁转化为更稳定的、极少或完全不熔解于铁水的硫化物，从而达到脱硫目的。目前，机械搅拌法(KR法)和喷吹法是铁水脱硫预处理工艺最基本的两种方法
3.3.1、机械搅拌法
机械搅拌法主要指KR法，日本新日铁君津厂是KR法的首创者。将脱硫粉剂直接加入铁水中，使搅拌头下降至铁水中搅拌进行脱硫处理。武钢二炼钢ＫＲ法已应用生产20多年，生产技术水平和技术经济指标均较原设计有大幅度的提高。济钢三炼钢ＫＲ法脱硫2003年3月投产，在铁水初始硫质量分数为0.05时，处理后硫质量分数可达0.010以下，脱硫剂单耗最大为7.1kg/ｔ。昆钢，川威等厂也采用了ＫＲ法。2005年江阴特钢引进了Diamond公司的ＫＲ法脱硫装置。太钢二炼钢2002年引进了乌克兰单吹颗粒镁脱硫技术，建设了一套铁水脱硫装置。每罐铁水重量近80t，颗粒镁喷吹强度为8～10kg/min，用作粉剂输送的氮气流量为130m3/h，初始硫质量分数为0.031，目标硫质量分数为0.003，金属镁消耗为0.807kg/t，温降为11℃，渣量一般在0.6～1.4t。湘钢新炼钢也采用了这种工艺，2005年6月热试成功。在铁水129.4ｔ时，初始硫质量分数为0.018，终点硫质量分数为0.005，颗粒镁用量为41.2kg，温降14℃。首钢、唐钢等也采用了单吹颗粒镁脱硫技术。其原理是:将浇铸耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，插入有定量铁水的铁水罐中旋转，使铁水产生漩涡。经过称量的脱硫剂由给料器加入到铁水表面，并被漩涡卷入铁水中，脱硫剂在不断搅拌过程中与铁水中的硫产生化学反应，达到脱硫目的。
3.3.2、喷吹法
喷吹法,1963年，德国博克默维赖因工厂的波尔等人研制成功了铁水喷粉脱硫法，1969年，德国奥古斯特蒂森冶金公司的米切斯纳等人成功地将铁水喷粉脱硫法应用于鱼雷罐车，后来，新日本钢铁公司成功试制了鱼雷罐车顶喷粉脱硫法，并于1971年应用于名古屋钢铁厂的脱硫处理，鱼雷罐车的容量达到了300t，从而解决了大批量铁水的脱硫问题。因为喷粉法具有处理能力大、反应速度快、自动化程度高、脱硫效率高、操作费用和设备费用低等特点，所以喷粉法已成为当今铁水预脱硫的主流方法。主要分为单吹镁和复合喷吹法两大类。
单吹颗粒镁工艺是单一喷吹钝化了的颗粒镁进行脱硫。颗粒镁的给料是通过转子给料计实现精确给料，给料强度范围为6～15kg/min。喷枪端头带一个气化室，创造了镁气化溶于铁水中的良好条件。其核心是针对铁水条件实现颗粒镁用量的精确计算和精确给料，实现喷吹及颗粒镁在铁水脱硫反应中的充分利用和平稳进行。关键设备是计量给料罐及其控制系统。处理过程铁水温降小，渣量少。但是这种工艺的喷枪寿命较低，维修比较麻烦，喷枪系统设备较为复杂，需要两支喷枪实现在线横移快速换枪。喷枪在喷吹时采用1个液压夹持器来避免喷枪震动。由于渣量少，并且渣较稀，扒渣操作较为困难，不容易快速扒掉脱硫渣，易造成回硫。特别是大批量生产超低硫钢时，回硫问题会十分严重，虽然有些厂采取了撒稠渣剂等措施，但效果不尽人意。优点是设备投资少(一套喷吹系统)，如图1,缺点是:只能用金属镁做脱硫剂，钢厂失去对成本控制的主动性;金属镁市场价格波动较大(近年一直保持上升趋势)，脱硫站运行成本高;因脱硫渣较稀，扒渣难，扒渣过程中铁损高:喷枪结构复杂，造价高，维护难:深脱硫时金属镁的脱硫效率极低，且脱硫过程中容易引起喷溅。
复合喷吹是将两种或几种脱硫粉剂用各自专用的喷吹罐(如图2)，经称量后再输送到同一根喷枪中进行喷吹的脱硫工艺，这种技术的核心是粉剂的最佳配比，粉剂的流态化程度，粉剂在线混合的均匀性，不同粉剂的喷吹速度的精确控制和调节，其优点是:工艺灵活性大，钢厂拥有对成本控制的主动权;喷吹罐向喷枪供料采用双层流态化锥体结构，保证粉剂的充分流态化，以使粉剂流量波动小，喷吹管道通畅，保证脱硫粉剂稳定供应:在脱硫的不同阶段选用不同的脱硫剂，发挥其各自的脱硫效率、降低运行成本:脱硫渣性能稳定，容易扒出:喷枪简单，成本低，便于维护。缺点是设备较多，投资较大。
图1 单吹镁脱硫工艺示意图
图2复合喷吹脱硫工艺示意图
4、铁水脱硫技术的发展趋势
(1)采用全量铁水脱硫工艺；
(2)趋向在铁水包内预脱硫；
(3)脱硫方法以喷吹法为主；
(4)用金属镁做脱硫剂的趋势不断扩大。
5、结束语
随着科学技术的高速发展，对钢铁材料的要求日趋严格，特别是海洋石油，化工，汽车等工业的发展，均需要低硫，甚至超低硫的高品质钢材。铁水炉外脱硫作为钢铁生产的一道工序，其优势主要在以下方面:
(1)铁水脱硫预处理发挥了渣吸收硫能力的潜力，可提高高炉的生产率;
(2)发展铁水脱硫预处理更重要的是可得到含硫很低的铁水，为生产优质钢提供必要条件;
(3)铁水炉外脱硫相对高炉，转炉，炉外精炼等工序而言，其脱硫成本最低;
(4)发展铁水脱硫预处理后，扩大了转炉冶炼的钢种范围，使转炉能够冶炼汽车板、海洋平台板、造船板、不锈钢等新钢种;
(5)脱硫预处理的应用也进一步保证了连铸工序生产顺行和连铸坯的质量;
(6)铁水脱硫预处理可以缩短转炉、精炼工序的冶炼周期。
参考文献：
①《氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备》作者：王雅贞张岩张红文
②《转炉炼钢新工艺、新技术与质量控制实用手册》作者：于阳
③《炼钢生产新工艺、新技术与质量分析测试实用手册》作者：罗爱国
④《高炉练铁工艺》作者：高泽平
铁水脱硫技术的研究进展 摘要：介绍了近几年我国铁水脱硫预处理技术的应用发展情况及达到的效果。对铁水脱硫预处理的不同工艺、不同技术装备作了对比介绍,分析了不同处理工艺和不同装备的特点,提出了脱硫工艺的选择思路。 关键字：铁水;脱硫；扒渣；脱硫剂 Abstract：China's desulphurization pretreatment technology development and achieve results in recent years are Introduced. Hot metal desulphurization pretreatment different process, technology and equipment are compared. Analyzed the different treatment processes and the characteristics of different types of equipment as well as proposed desulfurization process of selection idea. key wods: hot metal; desulphurization;slag skimming; Desulfurizer 硫在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性。对大多数钢种，硫都能使其加工性能和使用性能变坏。一般钢种要求含硫量不得超过0.05%，优质钢种要求含硫量不得超过0.02^0.03，超低硫钢要求含硫量小于0 .005%。 20世纪50~60年代世界上有的钢厂由于铁水含硫高(大于0.08%),而对铁水脱硫进行了研究和应用。70年代由于二次世界石油危机使生产成本大幅提高,世界钢产量1978年突破7亿t后到1982年下降到6.46亿t,这时,汽车工业为减重节能对钢材性能提出了更高要求。因此,70~80年代以降低成本、提高质量和开发品种为主的新工艺、新技术得到广泛研究和迅速应用,连铸和炉外精炼技术发展很快。在西欧60年代后期、日本70年代初期对铁水预处理研究工作的基础上,于70年代后期用于生产,80年代在发达国家获得广泛应用,并成为钢铁生产中必不可少的工序,完善钢铁生产工艺最有效的技术之一〔3〕、生产低硫磷(〔S〕、〔P〕不大于0.015%)和超低硫磷钢(〔S〕、〔P〕不大于0.005%)的必要手段,是实现经济炼钢的必要前提。我国武钢、太钢、宝钢、攀钢和宣钢等非常重视铁水预处理技术,70年代后期就引进了这一技术并进行了研究,80年代陆续投入生产。以后又有十几个钢铁企业做了大量工作,但由于长期以来突出产量,忽视质量品种,直到1998年我国铁水预处理比才达22%左右。我们由钢铁大国向钢铁强国的转变过程中,铁水预处理技术必然会获得应有的地位,取得重大发展。对大多数钢种，硫都能使其加工性能和使用性能变坏。一般钢种要求含硫量不得超过0.05%，优质钢种要求含硫量不得超过0.02%，超低硫钢要求含硫量小于0 .005%。 目前，由于铁矿石和焦炭以及喷吹燃料含硫量高，只靠高炉和转炉冶炼难以达到低硫钢和超低硫钢要求的含硫指标。为了解放高炉，减轻转炉负担，铁水予脱硫具有现实意义。近一、二十年，许多冶金工作者在铁水脱硫剂的研制和铁水脱硫方法的改进方面，做了大量的试验研究工作。本文是在这一基础上，从冶金反应的热力学和动力学角度，进一步对铁水脱硫反应进行了分析讨论。 目前，广泛使用的铁水脱硫方法，一是通过浸人铁水申的喷枪往铁水中喷人脱硫剂的喷射脱硫法，另一种是在铁水巾转动用耐火材料制的搅拌叶轮，将脱硫剂与铁水充分搅拌混合进行脱硫的KR法。在设备费用方面，以构造简单的喷射法比较便宜，但此法一旦喷人的脱硫剂浮到铁水液面上就几乎不再发生反应，以致会残留大最未起反应
第四章铁水预处理 武汉科技大学冶金工程系 张保平 4 .1 铁水预处理的基本概念 4.1 铁水预处理的基本概念 ?铁水预处理是指铁水进入炼钢炉之前，为脱硫、脱硅、脱磷而进行的处理过程。?除上述普通铁水预处理外，还有特殊铁水预处理，如脱铬、脱锰以及针对铁水含有特殊元素提纯精炼或资源综合利用而进行的提钒、提铌、提钨、提铬等预处理过程。 ?实际生产过程中，铁水预处理分为深脱和浅脱。 4.2 铁水预处理的冶金原理 4.2.1 铁水预脱硫的冶金原理 4.2.1.1 铁水脱硫剂的种类 ?铁水脱硫剂的种类很多，在实际生产中，用作铁水脱硫剂的主要是Ca、Mg、Na 等元素的单质或化合物。 ?常用的脱硫剂主要有： ?Ca系脱硫剂，包括电石粉 (CaC2)、石灰 (CaO)、石灰石 (CaCO3)等； ?Mg系脱硫剂，包括金属Mg粉、镁焦、镁合金等； ?Na系脱硫剂，主要是苏打粉(Na2CO3)。 ?CaC2脱硫的反应式如下： CaC2(s) ＋[S] =CaS(s) ＋2[C] ?石灰脱硫反应式： ?铁水硅含量高（>0.05%）时，反应式为： 2CaO(s)+[S]＋l/2[Si] = CaS (s)＋1/2（Ca2SiO4）(s) ?硅含量低时，反应式为： CaO（s）＋[S]＋[C] = （CaS）(s)＋CO（g） ?铁水中加入苏打灰后，与铁水中的硫发生以下3个化学反应： Na2CO3(l) ＋[S] + 2[C] = Na2S(l) + 3{CO} Na2CO3(l) ＋[S] + [Si] = Na2S(l) + SiO2(s) + 3{CO} Na2O + [S] = Na2S(l) + [O] ?镁通过喷枪喷入铁水后，在高温下发生液化、气化并溶于铁水： Mg(S) →Mg(l) →{Mg} →[Mg] ?在高温下，镁和硫有很强的亲和力，溶入铁水中的[Mg]和{Mg}都能与铁水中的[S]迅速反应生成固态的MgS，上浮进入渣中。镁与硫的相互反应存在两种情况：
KR法铁水脱硫主体设备介绍及有关计算采用 KR法铁水脱硫工艺，是在炼钢过程中，通过使用脱硫剂来对铁水中的硫化物进行脱除。这种工艺可将硫化物去除率提高到95%以上。因此, KR法铁水脱硫工艺在国内外得到广泛的应用。铁水采用干法脱硫工艺时，将吸收剂用压缩空气从吸收塔顶部吹入，并在脱硫剂中迅速地被吸收，达到脱除硫化物的目的。KR法铁水脱硫工艺与传统的加药法有很大不同。因为它需要一套独立 的设备供多个设备之间进行互联，并同时存在一定距离的压力差和温度等约束条件。同时该吸附剂组分本身也具有一定的毒性，所以一般不允许用普通的容器盛装。 1、 KR法烟气净化塔 由于目前国内很多采用干法脱硫工艺的公司，都在新建或改造 KR法铁水脱硫工艺，因此对于 KR法烟气净化系统来说，需要设计一套完整的烟气净化系统。在这种情况下, KR法烟气净化系统是其中最重要的设备。根据 KR法的特点，一般所说的烟气净化塔主要包括塔体上盖）和塔体下盖三部分。塔体包括隔膜除尘器、喷淋塔、循环水泵和排灰管道等设备及管道防腐等措施。烟道上装有引风机，当有少量二氧化硫进入烟道时，可利用引风机上的导风板导出二氧化硫气体（脱硫塔内烟气浓度不能超过10 mg/m3)至吸收剂仓，再由吸收剂仓送入吸附罐内，达到脱除气体的目的。当 KR法烟气净化系统中有一套循环水泵和排灰管道时，这两个设备必须单独运行。 2、铁水加药系统 铁水加药系统主要由以下三部分组成：铁水净化塔、加药系统。净化塔位于铁水加药系统第二层（图3),该段设计流量为2 m/h,高度2.5 m (见图4)。净化塔主要由塔体（底部进气口和上部出气口）、底座（上部塔体和下部塔体）和塔内容器（见图5)组成。净化塔和加药系统连接在一起，净化塔内容器为铁制管式结构，在吸收塔底部设有2个可调节开口板安装旋转阀，上部设置10个调节开孔；吸收塔和加药系统之间设有3台空压机和1台压缩空气机组；加药系统主要由加药泵、加药阀和过滤器等组成。加药泵采用双柱式离心泵，其性能指标：扬程为8 m;扬程 为16 m;压力为0.85 MPa;流量为30m3/h;压力系数为0.8;过滤器规格：滤片用球墨铸铁；流量≤16m3/h;压力≤0.7 MPa。 3、硫磺回收系统 硫磺回收系统是由两台硫磺回收机和一台硫磺冷凝器组成的。硫磺冷凝器用来控制硫磺的冷凝程度。冷凝器采用一种双层隔板结构，中间隔板与两边隔板之间用不锈钢薄板隔开，采用多组冷却循环来实现冷凝过程中热量回收。冷凝水温度控制在10~15℃。在冷却循环中，冷凝器从下部排出，冷却循环结束后从上部排出。废酸洗系统是将废酸和少量碱性废水经过滤后用离心分离器分离除去，出水返回酸洗塔进行酸洗处理，达到排放标准后排入污水处理站进行达标排放。 4、脱硫剂回收站 回收站主要是将吸收塔内的脱硫剂回收到生产现场，再由压缩空气将其吹入到脱硫塔内，在吸附过程中完成吸收反应，并产生高温。脱硫剂的回收需要一个高温炉，根据设计和生产的要求，温度设置为200~250℃。根据目前铁水的温度，回收站的工作温度为250℃。一般情况下回收站所用的设备都应是耐腐蚀、防腐性能较好、结构简单的新型设备，同时应具有优良的运行性能和操作性能。回收站主要由炉体、进料槽和吸收塔三部分组成。回收站使用一台立式储罐储存脱硫剂，储罐的结构是由两部分组成:1部分为塔体;2部分为进料槽。两部分都设有压力变送器，以保证吸收塔内脱硫剂不会从储罐逸出。 5、气体回流装置 采用干气浮原理对气体进行回流处理。通过向回流塔内送回一系列气体来达到减少空气阻力、提高效率的目的。本装置主要由一台单通道回流阀组（见图3)和一台双通道回流阀组（见图4)组成，回流阀组的作用是将一系列进入吸收塔内的气体进行分流。回流阀组用四个可活动的叶片与单通道回流阀组相连接。单通道回流阀组内气体由进料弯头进入吸收塔内气体在其阻力下进行
铁水预处理脱硫分析 【摘要】铁水预处理是现代化炼钢厂的重要工序之一，其目的主要是降低铁水中的某些有害元素含量，为炼钢提供合格的铁水，而脱硫技术更是重中之重。，采用铁水脱硫技术已成为钢铁企业质量水平的一个标志。本文对铁水预处理脱硫技术及方法进行了阐述。 【关键词】铁水预处理脱硫剂的比较喷吹法 1、铁水预处理发展概况 西欧、日本早在20世纪60～70年代就在铁水脱硫预处理理论研究的基础上在工业上进行了应用。国内武钢二炼钢1979年引进了日本新日铁的机械搅拌法(ＫＲ)铁水脱硫装置，北台，天钢，宣钢，冷水江，攀钢，酒钢等企业先后由国内自主开发了喷吹石灰、萤石的脱硫方法。1985年宝钢一炼钢引进日本鱼雷罐车内喷吹石灰、萤石的脱硫装置。武钢一炼钢开发的镁基混合喷吹工艺，1998年宝钢，鞍钢，包钢引进美国EMSⅡ公司镁基复合喷吹技术，本钢引进了霍戈文镁基复合喷吹法脱硫技术。 近几年我国铁水预处理有了强劲发展，随着钢产量从1996年1亿t发展到2004年的2.725亿t，近5年来全国共计建设了约80多套铁水脱硫预处理装置，处理能力近7000万t。新建设的铁水脱硫预处理生产线使用的脱硫工艺主要有ＫＲ法和喷吹法，处理容器基本上为转炉铁水罐。近几年来铁水脱硫预处理的发展还有以下特点： 铁水脱硫每罐铁水容量从50ｔ(石钢等)到300ｔ(宝钢)不等。脱硫剂主要为石灰和金属镁，既有以单独一种粉剂作脱硫剂的(如武钢一炼钢，邯钢三炼钢等)，也有以一种粉剂为基础的复合粉剂作脱硫剂的(如包钢，梅钢等)。以金属镁作脱硫剂得到了大力发展，使用镁及镁基脱硫剂的生产线占到了80以上)。大部分为引进国外先进的脱硫预处理工艺。如日本的KR法，北美、西欧的镁基复合喷吹技术，乌克兰的单吹颗粒镁喷吹技术。在工艺相似的情况下，引进技术来自不同的技术供应商。如复合喷吹法既有美国ＥＳＭⅡ、加拿大DAN1ELICORUS(原霍戈文)、还有日本DIAMOND公司等。
高效铁水预处理工艺开发 新日铁公司君津制铁所采用将运送铁水的鱼雷罐车(TPC)作为精炼容器的ORP铁 水预处理工艺，为大量生产高纯净钢奠定了基础。然而，因从高炉出铁至转炉出钢 的时间长，铁水处理中产生大量泡沫等问题限制了操作。为此，该所一炼车间于1 999投产了由KR（机械搅拌式脱S设备）和转炉型铁水P处理工艺（LD-ORP）组成的新工艺。 与原TPC型ORP工艺按在高炉出铁场脱Si、排除脱Si渣、喷粉脱P脱S的多段式分开处理不同，新工艺是在高炉出铁后到铁水包里采用KR工艺脱S，再用转炉的LD-O RP工艺脱Si脱P的2段式处理工艺，从而集中了处理场所并改善了炼钢物流。而且，从热力学的观点重新配置了各种预处理反应，还分别采用了各种专用精炼容器的强 搅拌（机械和全体搅拌）处理从而提高了精炼速度和效率。 整个工艺流程的产能为220t/炉次。其中，KR的搅拌叶转速为100~120r?p?m（ 转/分），处理时间为9~11分钟；LD-ORP的顶吹氧最大为150Nm3;/小时?t，底吹CO 2流量8 Nm3;/小时?t，处理时间8分钟。 较之原工艺，新流程缩短了各精炼工序时间，从而将从出铁~出钢的全程时间 从原300~450分钟减少到240~350分钟，缩短了25%；还大幅度降低了铁水在运送中 的温度，提高了设备周转率，降低了生产费用。 采用转炉渣对铁水脱P 神户制钢?加古川制铁所从1999年开始，在铁水全量脱P处理中大量配用转炉炼 钢熔渣，从而提高了脱P效率，缩短了脱P时间。 该厂的铁水预处理工艺流程为首先在高炉出铁场脱Si并除渣后，将铁水送往预 处理站进行用转炉渣+生石灰（CaO）+铁矿石（FeO）的脱P处理，再用生石灰和碳 化钙（CaC2）脱S。 转炉渣配合率与脱P处理后渣中游离CaO（即freeCaO简称f-CaO）密切相关，既提高转炉渣配合率将大大减少渣中f-CaO，当转炉渣配合率由0%提高到50%时，f-C aO由25%减少到5%左右。这样就改善了炉渣的熔融特性，从而可提高脱磷效率，当 转炉渣配合率由0%提高到50%以上时脱磷效率可由0.06～0.07提高到0.13～0.14既 提高一倍。 由于增加了喷吹设备，根据处理前铁水Si、目标P来调整脱磷剂组成，进行二 次搅拌；且将脱磷剂的喷吹速度从原来的500公斤/分提高到800公斤/分。另外，在 提高转炉渣配合率促进成渣性的基础上，减少了稀渣用氟化钙加入量（将其浓度控 制在3%以下），从而抑制了喷吹过程中渣的喷溅。 在上述一系列改进措施的基础上，铁水脱磷的处理时间从原来的42.3分/炉缩 短到23.5分/炉,大大提高了效率。(.E021W03011.)
【本章学习要点】本章学习铁水预处理脱硫的优点，常用脱硫剂种类及其反应特点，脱硫生产指标，KR法脱硫的生产工艺流程和脱硫的基本操作，混铁车喷吹脱硫的工艺特点和工艺操作。 第一节铁水预脱硫的概念和优点 铁水预处理，炼钢生产中主要是指铁水在进入转炉之前的脱硫处理。广义的铁水预处理是指包括对铁水脱硫、脱硅、脱磷的三脱处理，另外还有特殊铁水的预处理，如含V铁水的提V等。 铁水脱硫是二十世纪70年代发展起来的铁水处理工艺技术，它已成为现代钢铁企业优化工艺流程的重要组成部分。铁水脱硫的主要优点如下： 1.铁水中含有大量的硅、碳和锰等还原性的元素，在使用各种脱硫剂时，脱硫剂的烧损少，利用率高，有利于脱硫。 2.铁水中的碳、硅能大大提高铁水中硫的活度系数，改善脱硫的热力学条件，使硫较易脱致较低的水平。 3.铁水中含氧量较低，提高渣铁中硫的分配系数，有利于脱硫。 4.铁水处理温度低，使耐火材料及处理装置的寿命比较高。 5.铁水脱硫的费用低，如在高炉、转炉、炉外精炼装置中脱除一公斤硫，其费用分别是铁水脱硫的2.6、1 6.9和6.1倍。 6.铁水炉外脱硫的过程中铁水成份的变化，比炼钢或钢水炉外处理过程中钢水成份的变化对最终的钢种成份影响小。 采用铁水脱硫，不仅可以减轻高炉负担，降低焦比，减少渣量和提高生产率，也使转炉也不必为脱硫而采取大渣量高碱度操作，因为在转炉高氧化性炉渣条件下脱硫是相当困难的。因此铁水脱硫已成为现代钢铁工业优化工艺流程的重要手段，是提高钢质量、扩大品种的主要措施。 早期的铁水脱硫方法有很多种：如将脱硫剂直接加在铁水罐罐底，靠出铁铁流的冲击形成混合而脱硫的铺撒法。也有将脱硫剂加入装有铁水的铁水罐中，然后将铁水罐偏心旋转或正向反向交换旋转的摇包法。之后逐步发展至今天采用的KR搅拌法及喷枪插入铁水中的喷吹法。 第二节常用脱硫剂及脱硫指标 一、常用脱硫剂 经过长期的生产实践，目前选用作为铁水脱硫剂的主要是Ca、Mg、Na等元素的单质或化合物，常用的脱硫剂主要有： Ca系：电石粉（CaC2）、石灰（CaO）、石灰石（CaCO3）等 Mg系：金属Mg粉 Na系：苏打（Na2CO3） 二、常用脱硫剂反应特点 1.电石粉 碳化钙脱硫反应为 用CaC2脱硫有如下特点： 1)在高碳系铁水中，CaC2分解出的Ca离子与铁水中的硫有极强的亲和力。因此CaC2有很强的脱硫能力，在一定的铁水条件下，用CaC2脱硫，脱硫反应的平衡常数可达6.9×105，反应达到平衡时，铁水中硫含量可达4.9×10-7。 2)用CaC2脱硫，其脱硫反应是放热反应，有利于减少铁水的温降。 3)脱硫产物CaS，其熔点24500C，因此脱硫后，在铁水面上形成疏松的固体渣，有利于防止回硫，且对混铁车内衬浸蚀较轻，扒渣作业方便。 4)由于电石粉脱硫能力强，故用量少，渣量也较少。 5)电石粉易吸潮，吸潮时产生如下反应: CaC2+H2O=CaO+C2H2
铁水脱硫理论、生产知识培训之一 1、铁水脱硫的意义 硫对绝大部分钢种都是非常有害的，降低钢中的硫含量，有利于提高钢的机械、工艺等性能，以满足市场需要。在铁水中进行脱硫已成为现代钢铁工业优化工艺流程的重要手段。 2、什么是铁水预处理？ 铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前，为脱硫或脱硅、脱磷而进行的处理过程。 3、铁水脱硫的优点： (1)铁水中碳、硅等元素含量高，氧含量低，有利于脱硫。 (2)脱硫剂利用率高，脱硫效率高，脱硫速度快。 (3)提高炼铁和炼钢的生产能力，节约工序能耗，降低成本。 (4)提高了钢铁企业钢材的综合经济效益。 4、铁水脱硫的主要方法有哪些 有(1)投入法 (2)铁水容器搅拌脱硫法 (3)采用搅拌器的机械搅拌法 (4)喷吹法 5、KR搅拌脱硫法有哪些优、缺点？ KR脱硫搅拌能力强，可将铁水硫含量脱至很低，缺点是设备复杂，铁水温降大。 6、简叙KR搅拌脱硫的方法： KR搅拌脱硫，是采用一个浇筑有耐火材料外衬的十字搅拌器，插入到铁水罐中进行旋转搅拌，使铁水产生旋涡，将投入到铁水液面的脱硫剂卷入并与铁水充分混合发生脱硫反应。 7、铁水脱硫常用的脱硫剂有哪些？ 生产中，铁水脱硫常用的脱硫剂有电石粉（CaC2）、石灰粉（CaO）、石灰石粉（CaCO3）、苏打粉（Na2CO3）、金属镁等。 8、CaC2脱硫剂有哪些优点？ (1)有很强的脱硫能力 (2)铁水温降小 (3)不易回硫 (4)对铁水容器的耐火材料衬浸蚀较轻 9、CaC2脱硫剂有哪些缺点？ (1)易燃易爆,运输储存困难 (2)加工生产能耗高,价格贵 (3)对环境产生污染 10、用CaC2 脱硫，其脱硫反应是放热反应还是吸热反应？ 其脱硫反应是放热反应。 11、CaC2脱硫剂极易吸潮，并产生乙炔气体（C2H2）。 12、CaC2脱硫剂安全使用要点： (1)乙炔浓度控制在0.5%以下 (2)氮气露点低于-10°C。 (3)设备系统发生CaC2泄漏，要立即联系修复。
KR法与喷吹法两种铁水脱硫工艺的比较 赵炜① (南京钢铁股份有限公司，江苏南京210035) 摘要：对单喷颗粒镁、复合喷吹、KR法三种脱硫工艺在脱硫率、回硫、温降、扒渣铁损、耗时、成本和对转炉冶炼影响及原材料设备要求进行比较，分析了各自优缺点，并对降低脱硫成本和不同条件下钢厂采用适宜的脱硫工艺提出建议。 关键词：脱硫工艺；技术设备；脱硫效果；温降；铁损；成本 1 前言 现代化炼钢厂的生产工艺流程是：高炉炼铁铁水———铁水预处理———顶底复合吹炼转炉—钢水炉外精炼———全连铸和热送热轧，而铁水脱硫是整个工艺路线中的重要环节。铁水脱硫也是生产纯净钢和市场、企业发展的需要。 目前铁水脱硫工艺较为成熟的主要有KR法(机械搅拌法)和喷吹法两种，从两种工艺在实际生产中的应用效果来看，二者是互有长短。为此，本文着重就两种工艺模式的发展、应用和运营成本作了比较。 2 KR法和喷吹法的工艺及特点 所谓KR脱硫法，主是将浇铸耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，插入有定量铁水的铁水罐中旋转使铁水产生漩涡。脱硫剂在不断地搅拌过程中与铁水中的硫产生化学反应，达到脱硫的目的。KR法优点是动力学条件优越，脱硫效果比较稳定，脱硫剂消耗较少，适应于低硫品种钢比例大、要求高的钢厂采用。不足是，设备复杂，一次投资较大，脱硫铁水温降较大。 喷吹法，是利用惰性气体(N2或Ar)作载体将脱硫粉剂(如CaO，CaC2和Mg)由喷枪喷入铁水中，使喷吹气体、脱硫剂和铁水三者之间充分混合进行脱硫。目前，以喷吹镁系脱硫剂为主要发展趋势，其优点是设备费用低，操作灵活，喷吹时间短，铁水温降小。 3 KR 法与喷吹法两种工艺的比较 从铁水脱硫工艺倍受人们的重视以来，KR法与喷吹法技术一直处于发展之中，目前虽仍需完善，可也日趋于成熟，本文主要从以下几个方面对两种脱硫方法进行具体比对。3．1 技术与设备 喷吹法因其设备用量少、基建投入低、高效经济等诸多优势而处于脱硫技术的主要发展趋势之一，可在相当长的时间中国都是引进国外的技术和设备。到2002年10月国内才首次实现成套技术设备国产化。喷吹技术和设备的国产化直接降低了建设投资和运行操作的成本，从前期的一次性投资来看，要比KR法略有优势。KR法设备虽然重量大且较复杂，可它的优势是运营操作费用低廉，由此所产生的经济效益完全可弥补前期的一次性高额投资。根据有关推算，一般3～5年即可收回所增加的投资。 3．2 脱硫效果 三种铁水脱硫方法的脱硫效果见表1，而实际生产过程中的铁水脱硫效果，不仅与设备有关，而且受脱硫剂、操作工艺水平、时间及温度等诸多因素影响。
凌钢KR法铁水预处理综述 陈永军，段世钰，李平 （山东省冶金设计院股份有限公司，山东济南250101） 摘要：从铁水预处理概念入手，以凌钢KR法铁水脱硫工程为案例，对该工程的工艺流程、设备组成及各种设备形式的优缺点进行了论述，为KR法铁水脱硫的设计提供了经验。 关键词：铁水预处理；KR法；脱硫 铁水预处理是指铁水在兑入炼钢炉之前对其进行脱除杂质元素或从铁水中回收有价值元素的一种处理工艺，该工艺可分为：普通铁水预处理（脱硫、脱硅、脱磷即“三脱”）和特殊铁水预处理（提钒、提铌、提钨等）。文章讨论的是普通铁水预处理中的脱硫工艺。 1 KR机械搅拌法 铁水预处理的方法有很多种，如：喂镁包芯线、搅拌喷吹法等。现阶段主流的处理方法有：喷吹法（单吹颗粒镁、复合喷吹、混合喷吹及分步喷吹）和KR机械搅拌法。 凌钢“十二五”铁水预处理采用KR机械搅拌法进行脱硫，可为洁净钢生产体系提供优质低硫铁水。其具有工艺设备配置高效、脱硫工艺稳定、工艺布局紧凑等特点。该项目于2012年09月28日一次性热试成功，目标硫均在“双零以下”。工艺流程详见图1。 KR机械搅拌法主要包括：搅拌桨升降旋转系统、上料加料系统、倾翻车及渣盘车、扒/捞渣机、集尘罩及除尘系统、测温取样装置等。本文就该工程中的一些关键设备的选型做出分析。 2 设备选型及分析 碟簧夹紧式搅拌桨升降旋转系统 搅拌桨升降旋转系统作为机械搅拌法的核心设备，主要有搅拌桨升降装置、搅拌桨旋转
装置、搅拌桨升降小车、搅拌桨升降导向架、搅拌桨定位夹紧装置、搅拌桨等。 除搅拌桨定位夹紧装置外，目前投入运行的搅拌桨升降旋转系统结构形式相类似。搅拌桨定位夹紧装置主要有两种方式，一种是采用液压缸夹紧装置；另一种是采用碟簧夹紧装置。两种方式的区别见定位夹紧装置对比表（见下页表1）。 加料系统（向下出料的喷吹罐） 脱硫剂用槽罐车运至铁水预处理站，采用气力输送至储料仓内储存，然后脱硫剂首先加入具有称量功能的喷吹罐内，经浓相输送系统送入伸缩溜管，将料投入到铁水罐中。喷吹罐是上料加料系统中的核心设备，根据其结构特点和粉剂的输出方式可分为底部流化向上出料的喷吹罐（见下页图2）和底部流化向下出料的喷吹罐（见图3）两类；但其工作原理都是利用位于喷吹罐底部的流化装置使脱硫粉剂处于流化状态，利用喷吹罐的输送压差和气体流量调节脱硫粉剂的喷吹速率。两种出料方式的优缺点见表2出料方式对比。
热态精炼渣铁水脱硫循环利用的工艺实践 连铸钢水浇铸结束后在钢水罐内一般会有一定的钢水浇余，由精炼渣和残余钢水组成，精炼渣还原性较好、温度较高、流动性较强以及碱度高，具有较强脱硫能力，存在较大的回收利用价值。现传统渣处理方法一般采取直接通过渣罐车运输至厂外处理，或对部分精炼渣在钢包内实现循环利用，但精炼渣为还原性渣，在高温时呈粘稠状或块状，温度降至200℃以下就易粉末化，该粉状物质浸润性差，易扬尘，对环境污染很大。精炼渣钢包内循环利用受制于钢水后续处理工艺以及钢水洁净度要求等，也无法实现全部回收利用，为此山东钢铁济钢分公司中厚板厂120转炉工序（以下简称“济钢120转炉”）对精炼渣根据精炼渣特性，积极探索实践，实现了精炼渣倒入铁水罐，在由鱼雷罐向铁水罐兑铁过程中完成脱硫，实现了循环利用，为清洁生产，降低成本创造了良好的条件。 1 铁水脱硫用精炼渣 1.1 精炼渣组分 精炼渣的主要来源首先为钢水精炼过程中加入的造渣料，主要为CaO、CaF和Al2O3；其次为钢水脱氧合金化产生的脱氧产物，主要为SiO2、Al2O3和MnO；最后为转炉出钢过程中带入的少量转炉渣，主要为CaO、SiO2、MgO、FeO。济钢120t转炉经过精炼处理后的精炼渣渣中平均组分情况明细见表1：
表1 精炼渣组分情况 项目 SiO2 CaO R S MgO Al2O3 FeO MnO 组分（%） 8.68 50.18 5.78 0.53 5.40 16.92 0.7 0.22 1.2 热态精炼渣 热态精炼渣为经过精炼处理后的钢水在铸机浇注完毕后大包内剩余的精炼渣和少量的残余钢水，为防止在大包浇注过程中钢水温降大和精炼渣因温降过快导致结壳无法从包内倒出，一般都在浇注过程中进行加盖保温。钢水浇注完毕后将钢包内的热态精炼渣倒出后的热态渣的温度一般在1350℃左右。利用倒出的热态精炼渣进行铁水脱硫使用，需将热态精炼渣从钢包倒入提前准备好的铁水包中，进行铁水脱硫时的热态精炼渣的温度与精炼渣的转运效率和钢、铁包的内壁温度影响较大，济钢120转炉正常条件下热态精炼渣在进行铁水脱硫时的温度能够保证在1320℃以上，与使用的铁水温度较为接近。 2 热动力学条件 济钢120转炉鱼雷罐出铁位置与铁水包包底距离为11m，在从鱼雷罐向铁包中兑铁的过程中铁水势能转化为动能，实现铁水与精炼渣在铁水包内的充分搅拌混合。 铁水温度平均温度1350℃左右，精炼渣温度与铁水温度相当。精炼渣中存在复杂含硫相Ca12Al14O32S，C12A7为渣中主要存在的铝酸钙物相，其与渣中的CaS发生置换反应生成含硫复杂化合物，该置换反应式为：
什么是铁水预处理? 铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前，为脱硫或脱硅、脱磷而进行的处理过程。除上述普通铁水预处理外还有特殊铁水预处理，如针对铁水含有特殊元素提纯精炼或资源综合利用而进行的提钒、提铌、提钨等预处理技术。 2、在炼钢生产中采用铁水预脱硫技术的必要性是什么? (1) 用户对钢的品种和质量要求提高，连铸技术的发展也要求钢中硫含量低(硫含量高容易使连铸坯产生裂纹)。铁水脱硫可满足冶炼低硫钢和超低硫钢种的要求。 (2) 转炉炼钢整个过程是氧化气氛，脱硫效率仅为30%〜40%;而铁水中的碳、硅等元素 含量高，氧含量低，提高了铁水中硫的活度系数，故铁水脱硫效率高；铁水脱硫费用低于高炉、转炉和炉外精炼的脱硫费用。 (3) 减轻高炉脱硫负担后，能实现低碱度、小渣量操作，有利于冶炼低硅生铁，使高炉稳定、顺行，可保证向炼钢供应精料。 (4) 有效地提高钢铁企业铁、钢、材的综合经济效益。 3、铁水脱硫常用的脱硫剂有几类，各有何特点? 生产中，常用的脱硫剂有苏打灰(Na2C03)、石灰粉(CaO)、电石粉(CaC2)和金属镁等。以 上脱硫剂可以单独使用，也可以几种配合使用。 (1) 苏打灰。其主要成分为Na2C03，铁水中加入苏打灰后，与硫作用发生以下3个化学反应： Na2C03(1)+[S]+2[C]=Na2S(1)+3{CO} Na2C03(1)+[S]十[Si]=Na2S(1)+SiO2(S)+{CO} Na20(1)+[S]=Na2S(1)+[O] 用苏打灰脱硫，工艺和设备简单，其缺点是脱硫过程中产生的渣会腐蚀处理罐的内衬，产生的烟尘污染环境，对人有害。目前很少使用。 (2) 石灰粉。其主要成分为CaO，用石灰粉脱硫的反应式如下： 2CaO(S)+[S]+(1/2)[Si]=(CaS)(S)+(1/2)(Ca2Si04) 石灰价格便宜、使用安全，但在石灰粉颗粒表面易形成2CaO?Si02致密层，限制了脱硫 反应进行，因此，石灰耗用量大，致使生成的渣量大和铁损大，铁水温降也较多。另外，石灰还有易吸潮变质的缺点。 (3) 电石粉。其主要成分为CaC2，电石粉脱硫的反应式如下： CaC2+[S]=(CaS)(S)+2[C] 用电石粉脱硫，铁水温度咼时脱硫效率咼，铁水温度低于1300 C时脱硫效率很低。另外， 处理后的渣量大，且渣中含有未反应尽的电石颗粒，遇水易产生乙炔(C2H2)气体，故对脱 硫渣的处理要求严格。在脱硫过程中也容易析出石墨碳污染环境。电石粉易吸潮生成乙炔(乙炔是可燃气体且易发生爆炸)，故电石粉需要以惰性气体密封保存和运输。
铁水预处理工艺 一、引言 铁水预处理工艺是钢铁生产中的重要环节，主要用于消除铁水中的杂质和不良元素，提高铁水质量，保证最终产品的质量。 二、铁水预处理工艺的重要性 1.提高产品质量 –铁水预处理可以去除铁水中的硫、磷等杂质，减少不良元素对最终产品的影响，提高产品的强度和韧性。 –预处理还可以减少氧气含量和气泡形成，改善产品表面质量，降低缺陷率。 2.增加生产效率 –预处理可去除铁水中的夹杂物，在后续工艺中减少杂质对设备的磨损和故障，提高生产效率。 –预处理还可以优化浇注工艺，减少浇注时间和成本，提高产能。 3.降低能耗 –去除铁水中的杂质和不良元素，可以减少后续工艺中的能耗消耗，提高能源利用率。 –预处理还可以优化燃烧过程，减少燃料的使用量，降低能源消耗。 三、铁水预处理工艺流程 铁水预处理工艺一般包括以下几个步骤： 1. 铁水净化 1.定量加入除杂剂：根据铁水中杂质的含量和种类，控制合适的除杂剂加入量。 2.搅拌混合：通过机械搅拌设备，将除杂剂充分混合均匀，提高除杂效果。 3.沉淀分离：放置经过混合的铁水，使杂质沉淀到底部，然后将上清液排除。 2. 脱硫处理 1.加入脱硫剂：根据铁水中硫含量，控制合适的脱硫剂加入量。
2.搅拌混合：将脱硫剂充分混合均匀，增加脱硫效果。 3.沉淀分离：放置经过混合的铁水，使含硫物质沉淀到底部，然后将上清液排 除。 3. 脱磷处理 1.选择合适的脱磷方法：常用的脱磷方法有碱脱磷、氧化铁脱磷等，根据情况 选择合适的方法。 2.加入脱磷剂：根据铁水中磷含量，控制合适的脱磷剂加入量。 3.搅拌混合：将脱磷剂充分混合均匀，增加脱磷效果。 4.沉淀分离：放置经过混合的铁水，使含磷物质沉淀到底部，然后将上清液排 除。 四、铁水预处理工艺参数控制 1.加入剂控制：根据铁水中杂质的含量和种类，选择合适的除杂剂、脱硫剂和 脱磷剂，并控制加入量。 2.搅拌时间：搅拌时间过长可能导致杂质再次悬浮，搅拌时间过短则不能充分 混合，控制搅拌时间使铁水充分混合，杂质沉淀到底部。 3.沉淀时间：沉淀时间过长可能导致铁水温度下降，影响后续工艺，沉淀时间 过短则可能未能彻底去除杂质，控制沉淀时间使沉淀充分完成。 4.温度控制：不同的预处理工艺对温度的要求不同，控制温度使预处理工艺正 常进行。 五、铁水预处理工艺的发展趋势 1.自动化控制：采用先进的仪表设备和自动化控制系统，实现铁水预处理工艺 的自动化，提高生产效率和产品质量的稳定性。 2.节能环保：引入低能耗、低污染的预处理工艺技术，减少能源消耗和环境污 染。 3.高效节材：发展新型预处理剂，提高去除杂质和不良元素的效果，减少预处 理剂的使用量。 4.过程优化：通过工艺流程的优化，减少工序，降低生产成本，提高生产效率。 六、结论 铁水预处理工艺是钢铁生产中不可或缺的环节，通过合理的工艺设计和参数控制，可以提高产品质量、增加生产效率和降低能耗。随着科技的不断进步，铁水预处理
铁水预处理工艺 铁水预处理工艺是指在将铸铁液倒入铸型之前，通过一系列的处理工 艺将铁水中的杂质和气体去除，从而保证铸铁件质量的稳定性和一致性。铁水预处理工艺在铸造工艺中扮演着至关重要的角色，在提高铸 件的质量、降低生产成本、改善生产环境等方面都有着积极的作用。 铁水预处理工艺一般包括以下几个环节： 一、加热铁水 在预处理之前，需要将铁水加热至一定温度，使得其中的金属元素完 全熔解，方便去除杂质和气体。一般来说，加热温度为1450℃左右。 二、除杂 铁水中常存在铁沙、金属渣、氧化物等杂质，这些杂质对铸铁件的质 量和性能有着很大的影响。除杂工艺一般采用沉淀法、过滤法和离心 法等方法去除杂质。其中，沉淀法是较为常见的方法，通过加入草酸、硫酸等化学药剂使得杂质形成沉淀，然后将沉淀剔除掉即可。 三、脱硫
铁水中含有一定量的硫，会影响铁水的流动性、凝固分析等性能。脱硫工艺主要采用氧气吹炼法，将氧气引入铁水中，使得硫气氧化成SO2并排出，从而达到脱硫的目的。 四、脱碳 铸铁中碳含量的多少与铁水中碳含量有着密切的关系，因此脱碳工艺对于决定铸铁件的硬度和韧性有着重要的作用。脱碳工艺一般采用灌碳剂或者双氧水等方法，将其中的碳元素去除掉。 五、脱气 铁水中通常还含有大量的气体，如氢、氧、氮等，这些气体都会在铸造过程中释放出来，导致铸件内部产生气孔、夹杂等缺陷。因此，脱气工艺也是铁水预处理中不可或缺的一个环节。脱气一般采用真空除气、加压除气等方法，将其中的气体去除掉。 铁水预处理工艺在现代铸造工业中已经得到广泛应用，能够显著提高铸铁件的质量和性能，减少铸件的废品率和生产成本，对于推动铸造行业的发展和升级有着重要的意义。
铁水炉外预处理脱硫技术 机械搅拌法与吹气搅拌法的经济效益分析 1.建设投资 机械搅拌法简称KR法，由于设备体积庞大，数量多且复杂，因此基本建设投资是吹气搅拌法的一倍。如果安装一套吹气搅拌法脱硫设备用500万元，而KR法就要1000万元。 2.占地面积 KR法由于要保证搅拌头既能上下升降，又能围绕圆心旋转，还要把特制的石灰粉用专门设备加入铁水罐中。因此，KR法本体设备占地面积大。不像吹气搅拌法设备比较灵巧，占地空间小。吹气搅拌法尤其适合老厂改造采用。3.脱硫剂 KR法使用的脱硫剂是石灰粉。此法对石灰粉粒度的要求是十分严格的，必须经过专用设备加工而成。石灰粉不易保存，非常易水化，尤其是在夏季CaO更容易受潮，变成Ca(OH)2。氢氧化钙易结块，其化学性质与氧化钙有根本的变化，严重影响铁水脱硫效果。因此，使用KR法脱硫，必须建一座专用的石灰粉供应基地。包括石灰焙烧窑、破碎机、球磨机、储料仓等。石灰粉供应基地的建设大约也要900-1000万元。另外，石灰粉对环境污染也比较厉害。因此，采用KR法脱硫除尘设备的投入也是相当可观的。 另外，石灰粉的用量大约是钝化镁的10倍。用钝化颗粒镁脱硫，一般耗量0.4千克/吨铁。用石灰粉耗量为4千克/吨铁。如果对50吨铁水进行脱硫处理。用钝化颗粒镁只需20千克。而用石灰粉至少需要200千克。而吹气搅拌法使用的钝化颗粒镁就没有上面提到的，石灰粉易水化而改性的问题。因为颗粒镁表面被一层钝化膜包覆。钝化颗粒镁有专业生产厂商供应，十分方便，随用随要，而且易于保存。 4.铁水处理时间 KR法铁水脱硫处理时间比较长，是吹气搅拌法铁水脱硫处理时间的3-4倍。吹气搅拌铁水脱硫反应时间，一般只需5-8分钟。那么KR法就要20-32分钟。为什么KR法脱硫反应时间长？主要原因是石灰粉只能加在铁水的表面，由于石灰粉比重轻，很难完全与铁水接触，所以反应速度慢。脱硫时间长。另外，脱硫反应是一个吸热反应，铁水温度若偏低，反应速度更慢，脱硫时间会更长。 而吹气搅拌法是用气体将钝化颗粒镁输送到铁水罐的底部，进而加大了脱硫剂与铁水的接触面积。另外，金属镁比氧化钙更容易与铁水中的硫反应。而且金属镁遇热燃烧要生成大量热能，促使脱硫反应速度加快。这就是为什么吹气搅拌法脱硫反应时间短的根本原因。 KR法使用的脱硫剂是石灰粉，而且单耗大约是4千克/吨铁，由于脱硫剂用量是吹气搅拌法的10倍，因此，造成熔渣量也增大，随之带来的问题是，扒渣的时间也相应的延长。根据实际经验KR法扒渣时间大约是钝化颗粒镁脱硫除渣时间的3-4倍。也就是说吹气搅拌法除渣时间要用5-8分钟，而KR法就要20分钟。如果铁水罐内的熔渣除不净，带入炼钢炉，又加大了炼钢脱硫的负担。 5.铁水损失 吹气搅拌法采用喷吹钝化颗粒镁，铁水损失为0.3千克/吨铁。而KR法用石灰粉脱硫，铁水损失为0.6-0.8千克/吨铁。同样是处理50吨铁水，吹气搅拌法的铁水损失为每罐15千克，而KR法是40千克，比吹气搅拌法要多浪费一倍的铁水。KR法铁水损失大的原因是脱硫剂用量大，产生的渣量就多。除渣无论是采用扒渣或是捞渣，均要带走铁水。 除渣量越大，铁水损耗越多，企业的生产成本就会增加。 6.铁水温度损失 根据以上分析，KR法比吹气搅拌法加入的脱硫剂量大；脱硫反应时间长；除渣时间长。造成铁水温度损失大。 根据实际经验，采用KR法铁水温度损失大约为30-50℃。铁水温度损失大，对转炉炼钢生产将带来十分不利的影响。 7.生产节奏 由于KR法脱硫处理周期长，大约一罐铁水处理时间需要40-50分钟。针对KR法处理周期长的特点。如果要建设此种方法的脱硫站，就必须考虑如何与炼钢、连铸的生产节奏相匹配。否则，就会造成生产前后工序不衔接的严重问题。要解决此问题，最好的方法就是多建KR法脱硫站。也就是说，要解决铁水供应转炉生产需要，至少要建两座以上
KR法铁水脱硫数值分析 本文运用计算机仿真技术对KR法铁水脱硫罐内铁水的流动进行了模拟，并得到了铁水液面的漩涡。同时，模拟了搅拌头的侵蚀对搅拌效果的影响，得出了搅拌头半径、转速等参数对搅拌效果的一些基本规律。 标签：KR法；多相流模型；数值模拟 随着市场对钢种的质量要求越来越高，许多钢厂在炼钢生产之前都采用铁水脱硫工艺对高炉铁水进行处理。这不仅可以减轻高炉的负担、降低焦比、减少渣量和提高产量，也使得转炉不必为脱硫而采取大量渣量高碱度操作，提高了金属收得率和生产效率[1]。目前，广泛应用的铁水脱硫工艺主要有KR机械搅拌法和喷吹法。KR法脱硫虽然一次性投资稍大，但其极好的脱硫动力学条件得到许多钢厂的亲睐。 1建立模型 1.1模型的几何尺寸及网格划分 铁水罐和十字搅拌头几何尺寸参数如图1中所示。另外，搅拌头的旋转速度按恒定的120r/min计算。 1.2数学模型 1.2.1模型假设条件 （1）不考虑温度对铁水物性参数及流动特性的影响；（2）铁水为不可压缩流；（3）不考虑铁水罐内铁水上面铁水渣对流动的影响。 1.2.2数学模型的建立 本次数值模拟以铁水罐内铁水和铁水上部空气为研究对象，采用自编译程序对模型进行求解。KR法脱硫是借助于搅拌头旋转产生的漩涡将脱硫剂卷入铁水中与铁水充分接触反应，达到脱硫目的。由于多相流模型能很好的处理自由表面流动和分层流动，因此引入多相流模型对铁水液面的波动和漩涡进行模拟。因此，本次研究所用到的数学模型主要有连续性方程、动量方程、及k-ε方程和多相流模型。 2结果分析 2.1模型流场分析 图2是图1中模型的计算结果，a图是z=1.8m处x-y平面上的速度矢量图。
KR法与喷吹法在铁水预脱硫中应用的比较面对钢铁市场日趋激烈的竞争，经济高效的铁水预处理脱硫，作为现代钢铁工业生产典型优化工艺流程：“高炉炼铁—铁水预处理—转炉炼钢—炉外精炼—连铸连轧”的重要环节之一，已经被广泛的应用于实际生 产。 随着社会经济和钢铁工业的高速发展，社会对钢铁质量的要求越来越高、越来越苛刻，产品的种类也急剧增加，尤其是高品质高附加值钢种的需求不断在增大。面对钢铁市场日趋激烈的竞争，经济高效的铁水预处理脱硫，作为现代钢铁工业生产典型优化工艺流程：“高炉炼铁—铁水预处理—转炉炼钢—炉外精炼—连铸连轧”的重要环节之一，已经被广泛的应用于实际生产。 近30年来铁水脱硫技术迅速发展，现已经有十几种处理方法，其中应用最广且最具代表性的主要是喷吹法和KR机械搅拌法。它们在技术上都已相当成熟，从两种工艺在实际生产中的应用效果来看，二者是互有长短。虽然喷吹法发展迅速，目前在实际生产中应用更广泛，可KR法在这几年中又有了新发展，呈现出强劲的势头。那么，这两种工艺模式各有什么优劣势？哪种更具有应用前景呢？在国内外冶金界始终没有较统一的看法。为此，本文着重就两种工艺模式的发展、应用和运营成本作了比较，尤其是它们对整个流程影响的比较，希望能对技术人员及企业技术的选择提供参考。 KR法与喷吹法的工艺及特点 在进行比较前，先了解两种方法的工艺及特点是很有必要的，不仅有利于理解两种方法的实质，也是深刻理解对两种脱硫模式分析比较的前提。 KR机械搅拌法，是将浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，浸入铁水包熔池一定深度，借其旋转产生的漩涡，使氧化钙或碳化钙基脱硫粉剂与铁水充分接
触反应，达到脱硫目的。其优点是动力学条件优越，有利于采用廉价的脱硫剂如CaO，脱硫效果比较稳定，效率高(脱硫到≤0.005 %) ，脱硫剂消耗少，适应于低硫品种钢要求高、比例大的钢厂采用。不足是，设备复杂，一次投资较大，脱硫铁水温降较大。 喷吹法，是利用惰性气体（N2或Ar）作载体将脱硫粉剂（如CaO，CaC2和Mg）由喷枪喷入铁水中，载气同时起到搅拌铁水的作用，使喷吹气体、脱硫剂和铁水三者之间充分混合进行脱硫。目前，以喷吹镁系脱硫剂为主要发展趋势，其优点是设备费用低，操作灵活，喷吹时间短，铁水温降小。相比KR法而言，一次投资少，适合中小型企业的低成本技术改造。喷吹法最大的缺点是，动力学条件差，有研究表明，在都使用CaO基脱硫剂的情况下，KR法的脱硫率是喷吹法的四倍。 KR法与喷吹法的发展及现状 从前面分析二者的方法和特点可以知道，它们互有长短、各具特色，这也决定了它们的发展历程和现状必然是不同的。进一步了解它们的发展和现状，将更有利于理解各自技术的特点。 从时间上来看，喷吹法的研发及应用要早于机械搅拌法。喷吹法主要有原西德Thyssen的ATH(斜插喷枪)法、新日铁的TDS(顶吹法)和英国谢菲尔德的ISID 法，早在1951年，美国钢厂就已成功地运用浸没喷粉工艺喷吹CaC2粉进行铁水脱硫。直至今日，尽管两种脱硫工艺方法在技术上都已相当成熟，全世界绝大多数钢铁厂广泛采用仍是铁水喷粉脱硫工艺。机械搅拌法有原西德DO (Demag-Ostberg) 法、RS (Rheinstahl) 法和赫歇法, 日本新日铁的KR (Kambara Reactor) 法和千叶的NP 法，其中，以KR法工艺技术最成熟、应用最多。KR法搅拌脱硫是日本新日铁广钿制铁所于1963年开始研究，1965年才实际应用于工业生产，之后迅猛的发展趋势表明，它具有投入生产使用较早的喷吹法无可比拟的某种优势。 在冶金工业中喷吹这种形式应用非常广泛，比如在转炉及精炼工艺中的各种顶吹、底吹和复吹技术等。当铁水预处理时，使用喷吹法把脱硫剂加入铁水中进行