摘要本设计的的题目：铁水脱硫预处理技术的发展及其应用。
内容：讲述铁水脱硫预处理技术的发展状况及趋势。
分析几种脱硫剂和喷吹方式的特点，脱硫剂效率及脱硫剂的反应率和影响铁水脱硫效果效率的因素等。
介绍炼钢铁水脱硫工艺及助理效果，并提出铁水脱硫预处理生产中存在的问题和改进意见。
关键词；铁水预处理；脱硫；喷吹；效率；反应率。
目录第一章绪论………………………………………1.1 铁水预处理概念………………………1.2铁水预处理的发展基础………………1.3铁水脱硫预处理的发展概况………..1.4铁水脱硫预处理的经济指标…………….1.4.1脱硫效率……………………..1.4.2脱硫剂效率…………………1.4.3脱硫剂的反应率……………….1.4.4 脱硫分配比………………..第二章铁水脱硫的热力学……………………….2.1 脱硫剂的种类…………………….2.2 脱硫剂的反应特点……………………..2.3 如何选择脱硫剂………………………….2.5 影响铁水脱硫效果的因素……………第三章脱硫的喷吹方式…………………………3.1脱硫预处理喷吹方式的选择…………3.2脱硫预处理方法………………………第四章铁水脱硫预处理工艺在炼钢的应用….4.1 工艺流程…………………………..4.2 主要设备及工艺参数………………..4.2.1 脱硫前铁水条件……………….4.2.2 脱硫剂配比…………………4.2.3脱硫剂的喷吹速度………………..4.2.4 氮气的工作压力…………………4.2.5 铁水脱硫作业周期时间…………4.3 脱硫处理能力及脱硫处理比…………第一章绪论1.1 铁水预处理概念铁水预处理，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。
1.2铁水预处理的发展基础近年来由于考虑到高炉的原料情况和提高生产效率，并且为适应转炉提高质量的要求，在装料前，普遍对铁水进行预处理。
铁水预处理包括对铁水中的硅、锰、磷、硫、氮进行处理。
其中，为冶炼低硫钢种而进行的铁水预脱硫处理以被广泛采用。
实际操作中采用与硫亲和力大的物质作为脱硫剂，如钙、镁、稀土金属以及Na2CO3、CaC2、镁焦、氮化石灰及生石灰等。
为了提高这些脱硫剂的效率，以及提高炉渣碱度和流动性，增加反应界面，发展了用搅拌进行有效脱硫的方法。
铁水同时脱磷、脱硫在日本发展很快，并导致炼钢工艺发生根本性的变化[1,2]。
汽车用钢、海上采油平台用钢、石油管线钥、硅钢等要求更高的性能，原工艺不能满足要求，铁水预处理可以提高钢的纯洁度和性能，同时对新品种开发也起到推动作用，如厚船板钢、抗氢致裂纹钢IF钢，转炉冶炼高碳钢，高锰钢、高铬钢、焊条钢、合金钢、不锈钢、航空用钢、无缝钢管用钢、防腐钢及钢轨钢等用铁水预处理后开发了许多新钢种，大大扩大了转炉冶炼钢种的范围。
为防止普通钢板坯内裂纹和提高表面质量，规定[S]应小于0.02%；为防止钢的各向异性，要求[S]不大于0.011%。
采用铁水预处理工艺，是现代化炼钢厂的重要标志。
国外先进钢铁厂一般均采用全量铁水脱硫预处理：日本绝大多数钢厂采用全量铁水“三脱”(脱Si、P、S)预处理。
随着冶金技术的发展，铁水炉外脱硫技术的研究与实践正风糜世界。
在一般情况下，硫是钢中的有害元素。
高炉要获得低硫铁水就必须提高渣的碱度和炉温，而这将使高炉技术经济指标下降。
转炉由于炉内冶炼过程热力学条件的制约，脱硫率仅40%左右。
因此，为保证钢的质量，就必须在炉外对铁水进行脱硫预处理。
铁水炉外脱硫技术从本世纪30年代开始应用、60年代蓬勃发展至今，在国外已趋成熟，在实际生产中大量应用，处理工艺方法种类繁多，约六类16种。
先后发明的工艺有摇动法，包括瑞典的单向偏心摇动铁水罐法和日本神户川崎铁厂的可逆旋转式DM摇包法；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；吹气搅拌法有新日铁的PDS(底喷)法和CLDS(顶喷)法；钟罩压入法，主要有美国Janes Laughlin公司的镁焦法和其它镁系脱硫法；喷吹法有原西德Thyssen的ATH(斜插喷枪)法和新日铁的TDS(顶喷)法；炉前铁水沟连续脱硫法。
我国在50年代初期就开始用苏打铺撒法处理高硫铁水。
但由于我国从平炉改造到转炉炼钢比较晚，因此铁水炉外脱硫到70年代才逐渐发展起来。
至今，攀钢、武钢、鞍钢、宝钢、太钢、包钢、齐钢、天钢、上钢一厂、冷水江铁焦总厂、承钢、酒钢、宣钢、重钢、涟钢、鄂钢等厂均建立了高炉铁水炉外喷吹脱硫站，还有不少厂进行了工业试验研究。
国外工业上应用的铁水炉外脱硫剂主要有：苏打(Na2CO3)、电石(CaC2)、石灰(CaO)、金属镁以及以它们为基础的复合脱硫剂。
研究表明，复合脱硫剂具有比单一脱硫剂脱硫效率高、成本低、环境污染小的优点，因而工业生产多使用复合脱硫剂，如电石系(西欧、日本、北美)、苏打系(日本、西欧)、石灰系(日本、前苏联、法国、美国)、金属镁系(北美、前苏联、西欧、日本)等。
我国工业上采用的铁水脱硫剂则主要以石灰系为主。
目前国内外大中型钢铁厂广泛采用的是铁水罐、混铁车内喷吹石灰系，电石系和镁系脱硫法。
1.3 铁水脱硫预处理的发展概况西欧、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ＥＳＭⅡ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2011年的8.1亿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ＤＡＮＩＥＬＩＣＯＲＵＳ(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ＥＳＭⅡ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一技术。
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。
1.4 铁水脱硫预处理的经济指标1.4.1脱硫效率()式中：——处理前铁水原始含硫量，％——处理后铁水成品含硫量，％此值反映脱硫工艺对铁水脱硫的直接影响，是工艺操作中很重要的工艺参数，值较大，说明此工艺的脱硫效果越好，当然值的大小与原始含硫量有关，如脱硫前原始硫很高，即使值较大，也不能说明成品硫就很低。
此外由于公式中无脱硫剂的使用量，因此该公式并未反映出脱硫剂的脱硫效果。
1.4.2脱硫剂效率(Ks)式中：w—脱硫剂的消耗量，k g/t铁假设在脱硫反应过程中，脱硫剂的效率不变，则：脱硫剂效率Ks的意义是单位脱硫剂的脱硫量，此值虽不能准确地描述脱硫剂的脱硫能力，但在生产操作中有实际意义。
当掌握了一定工艺条件下的经验脱硫数据后，就可以根据要求的脱硫量控制加入脱硫剂的数量。
1.4.3脱硫剂的反应率ηM脱硫剂加入铁水后，并非全部脱硫剂都参与了脱硫反应而起到了脱硫作用，为比较脱硫工艺中脱硫剂参与脱硫反应的程度，可用脱硫剂的理论消耗量和实际消耗量的比值来表示脱硫剂的反应率式中：——脱硫剂的理论消耗量，k g/t铁——脱硫剂的实际消耗量，k g/t铁例如：用电石粉的脱硫剂的反应率式中：64—的分子量32 — S的分子量—电石粉的单耗，k g/t铁—电石粉中的含量，％一般来说脱硫剂的反应率都不高，电石粉的反应率为20～40％，而石灰粉的反应率仅5～10％。
1.4.4脱硫分配比脱硫的产物必须进入渣中，从而使钢中的硫减少，其反应式简化为：。
炉渣的脱硫能力，通常用硫在渣—铁中的分配比的大小来表示，=（S）/ [ S ]式中：—硫在渣—铁中分配比(S)—渣中硫的含量，％[S]—铁中硫的含量，％值越大，说明炉渣的脱硫能力越强，一般而言，象高炉渣由于FeO低，可达100，电炉还原期可达30～50，而转炉渣仅为5～10。
第二章铁水脱硫的热力学2.1 脱硫剂的种类实际生产中，铁水预脱硫常用的脱硫剂有4种： 1 石灰粉系; 2 碳化钙系; 3 钝化镁系; 4苏打粉系。
脱硫剂是决定脱硫率和脱硫成本的主要因素。
选择脱硫剂需要考虑脱硫效率、成本、资源、环境保护、对罐体耐火材料的侵蚀、脱硫产物形态和安全等因素。
这 4 种脱硫剂特点的对比见表1。
表1铁水预脱硫熔剂的比较脱硫剂优点缺点价格便宜脱硫效率低石灰粉系脱硫对罐体耐材侵蚀少温降大，铁损大易受潮扒渣容易失效碳化钙系脱硫效率高，渣量少，易受潮，易产生爆炸，对温降小易于防止回硫运输，贮存和使用要求高脱硫能力强，耗量少渣量高温时，脱硫效率低，要钝化镁系少，铁损低温降小求喷入铁水的深度大，价格高脱硫效率低，温差大，污染环境苏打系价格便宜渣很稀，扒渣困难从表1可看出，任何一种脱硫剂单独使用时，都达不到完全满意的效果。
