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1 CaO作“三脱”剂（1）脱硅－脱硫－脱磷顺序——铁水沟处铁鳞脱硅铁水脱硅是放热反应，铁水温度越低，脱硅的效果越好。
考虑到铁水的脱硫温降和运输、等待温降，若将脱硅置于脱硫之后，脱硅时的铁水温度将较铁水沟脱硅更低，铁水预脱硅工序应尽量置于脱硫之后，而不是在脱硫之前。
——脱硫反应平衡时 [%S]达10-4数量级，可满足所有钢种的要求；温度的变化对铁水脱硫效果的影响很小，因此脱硫可考虑提至脱硅之前，在确保脱硫效果的同时使脱硅也处于较好的热力学条件下。
——转炉内脱硅、脱磷有资料表明：铁水中[%Si]大于0.15时为脱硅期，[%Si]小于0.15时脱磷反应才会开始，脱磷反应是放热反应，较低温度的脱磷炉内脱硅的热力学条件应是最佳的。
因此应取消铁水沟处的高温脱硅，将其移至脱硫之后的脱磷转炉内和脱磷一同进行。
（2）脱硫－脱硅、磷顺序“脱硫—脱硅、脱磷”顺序的情况下，脱硫反应平衡时量[%S]下降了一个数量级。
将脱硅任务放在脱硫之后完成，能明显改善CaO粉剂脱硫的热力学条件。
（3）脱硅、脱磷－脱硫顺序在“脱硅、脱磷—脱硫”顺序的情况下，脱硫反应平衡时 [%S]为10-3数量级，而在“脱硅—脱硫—脱磷”顺序下，[%S]为10-4数量级，在“脱硫—脱硅、脱磷”顺序下，[%S]为10-5数量级。
显然“脱硫—脱硅、脱磷”顺序下CaO粉剂脱硫反应的热力学条件更好。
（4）同时“三脱”机理研究表明：用氮氧复合气体作载气喷吹CaO粉同时进行铁水预处理“三脱”反应时，脱硅、脱磷主要是在喷枪附近的高氧势区进行的瞬时接触反应；脱硫则是还原性渣和铁水之间的持久接触反应。
对铁水预处理脱硅来说，脱磷转炉顶吹氧加CaO粉剂脱硅的热力学条件是最优的。
CaO的脱磷能力受铁水温度的影响很大，在其它操作条件允许的情况下，应该尽量在低温下脱磷。
“脱硫－脱硅、脱磷”顺序下，专用脱磷转炉脱磷时铁水的温度较同时“三脱”时低。
综合比较认为：Ca O作三脱剂时，脱磷应在脱硫之后，并在专用转炉内进行最佳。
铁水预处理工艺技术操作规程一、工艺概述铁水预处理是指对生铁进行预处理，将其中的杂质、有害元素等物质去除，以提高铁水的纯净度和适用性，为后续工艺环节提供良好的原料。
铁水预处理工艺技术操作规程主要包括铁水预处理的基本原理、操作流程、操作注意事项等内容。
二、基本原理铁水预处理的基本原理是通过物理、化学等方法对铁水进行处理，去除其中的杂质、有害元素等物质。
常用的预处理方法包括脱硫、脱磷、脱硅等。
1. 脱硫脱硫是指对铁水中的硫元素进行去除。
常用的脱硫方法包括湿法脱硫和干法脱硫两种。
湿法脱硫主要通过在铁水中添加氧化剂，使铁水中的硫化物氧化为硫酸盐，然后与添加的还原剂反应生成硫化氢气体，进而从铁水中挥发出来。
干法脱硫则是在铁水中加入适量的脱硫剂，使其与铁水中的硫发生反应生成易挥发的硫化物，然后通过气体传递将其挥发出来。
2. 脱磷脱磷是指对铁水中的磷元素进行去除。
常用的脱磷方法包括喷吹法、氧化砌块法等。
喷吹法是通过在铁水表面吹入氧气，使铁水中的磷氧化为易挥发的磷酸盐，然后通过熔渣的沉浮作用将其去除。
氧化砌块法是通过在铁水中加入氧化砌块，使铁水中的磷与氧化砌块发生反应生成磷酸盐，然后通过熔渣的沉浮作用将其去除。
3. 脱硅脱硅是指对铁水中的硅元素进行去除。
常用的脱硅方法包括湿法脱硅和干法脱硅两种。
湿法脱硅主要是通过在铁水中加入足够量的碱性矿物，使硅与碱性矿物发生反应生成易挥发的硅酸盐，然后通过熔渣的沉浮作用将其去除。
干法脱硅则是在铁水中加入适量的脱硅剂，使其与铁水中的硅发生反应生成易挥发的硅化物，然后通过气体传递将其挥发出来。
三、操作流程铁水预处理的操作流程按照脱硫、脱磷、脱硅的顺序进行，具体步骤如下：1. 脱硫操作流程(1) 检查脱硫设备及周围环境的安全情况。
(2) 开始对铁水进行脱硫前，要先对铁水进行预热，使其温度达到预定的要求。
(3) 进行湿法脱硫时，在预热后的铁水中加入适当的氧化剂，并根据预定的脱硫时间进行搅拌。
《炼钢工艺学》复习题知识点1.铁水预处理的“三脱”是指脱硅、脱磷、脱硫。
2.铁水预处理指铁水在兑入炼钢炉之前，为除去某种有害成分( 如S、P、Si等)或提取/回收某种有益成分(如V、Nb 等)的处理过程。
或铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前对其进行脱除杂质元素（如S、P、Si等）或从铁水中回收有价值元素的一种处理工艺。
3.铁水预处理可分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理，前者包括铁水脱硅、脱硫和脱磷(即“三脱”)或同时脱磷脱硫；后者是针对铁水中的特殊元素进行提纯精炼或资源综合利用而进行的处理过程，如铁水提钒、提铌、提钨等。
4.铁水预处理目的及意义：主要是使其中硫、硅、磷含量降低到所要求范围，以简化炼钢过程，提高钢的质量。
有效提高铁水质量；?减轻炼钢负担；为优化炼钢工艺，提高钢材质量创造良好条件；对特殊铁水预处理而言，可有效回收利用有益元素，实现综合利用。
5.铁水预处理优点：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。
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，使硫较易脱至较低的水平。
铁水中含氧量较低，提高渣铁中硫的分配系数，有利于脱硫。
铁水处理温度低，使耐火材料及处理装置的寿命比较高。
铁水脱硫的费用低。
可以提高高炉炼铁和转炉炼钢的生产能力。
6.铁水预脱硅技术的目的：铁水脱磷前必须脱硅。
减少转炉石灰耗量（硅氧化形成的SiO2大大降低渣的碱度），减少渣量和铁损，改善操作和提高炼钢经济技术指标。
铁水预脱P的需要，可减少脱磷剂用量、提高脱磷、脱S效率。
当铁水[Si]＞0.15%时，脱磷剂用量急剧增大。
因此，脱磷处理前需将铁水含[Si]脱至＜0.15％，这个值远远低于高炉铁水的硅含量，也就是说，只有当铁水中的硅大部分氧化后，磷才能被迅速氧化去除。
所以脱磷前必须先脱硅。
铁水预脱P的最佳[Si]初始：①苏打脱P：[Si]初始<0.1%②石灰熔剂脱P：[Si]初始0.10～0.15%对含V或Nb等特殊铁水，预脱Si可为富集V2O5和Nb2O5等创造条件。
转炉脱磷工艺的发展郝旭东1,2,李建新2,张临峰2,张兴中2,李 坚1(1.昆明理工大学材料与冶金工程学院,云南昆明650093;2.钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室,北京100081)摘 要:简述了用转炉脱磷工艺进行铁水预处理的发展情况及其特点,介绍了其发展趋势,并简要介绍了转炉脱磷工艺在我国的应用发展。
关键词:转炉;脱磷;铁水预处理中图分类号:TF704.4 文献标识码:A 文章编号:100121447(2008)0520052204The development of hot metal pretreatment technologies in BOFHAO Xu 2dong 1,2,L I Jian 2xin 2,ZHAN G Lin 2feng 2,ZHAN G Xing 2zhong 2,L I Jian 1(1.Faculty of Materials and Metallurgical Engineering ,Kunming University of Science and Technology ,Kunming 650093,China ;2.The State Key Laboratory for Advanced Iron and Steel Process and Product s ,Cent ral Iron and Steel Research Instit ute ,Beijing 100081,China )Abstract :A brief int roduction is given to t he develop ment of hot metal pret reat ment technologies in BOF.The feat ure and tendency of develop ment of hot metal p ret reat 2ment technologies in BO F in recent years ,as well as t heir f ut ure application pro spect s in China are also discussed in t his paper.K ey w ords :BOF ;dep hosp horization ;hot metal p retreat ment technology作者简介:郝旭东(1983-),男,山西原平人,硕士生,主要从事转炉炼钢方面的研究. 一般情况下,磷在钢铁产品中是有害杂质,需在炼钢时设法尽可能多地去除掉。
发展铁水预处理脱磷的重要意义——冶金新技术介绍武钢是我国仅次于宝钢的技术比较先进的大型企业，武钢又处于华中地区，具有较好的地域优势，武钢有条件在规模上、技术上进行跨越式的发展。
这里仅就铁水预处理技术发展进行论述。
1、铁水预处理工艺特点1.1、铁水预处理是钢铁冶金技术的发展方向最近十多年来，日本、美国等一些冶金技术比较先进的国家相继开发和实施了铁水预处理三脱技术，即铁水预处理脱硫、脱硅、脱磷。
我国宝钢、太钢等一些钢厂也引进了该项技术。
从国内外实施铁水预处理三脱的厂家运行情况看该项技术具有很大的优点：首先对提高钢的质量有重要的作用，从而使企业产品上了一个台阶，提升了企业的形象；其次使高炉对原料要求放宽，一些原来不能用的磷硫含量较高的矿石也可以入炉冶炼，这一点可以大大节约矿石的成本；再有它可以使整个工艺优化，减轻转炉的负担，达到转炉少渣炼钢减少对环境污染的目的。
武钢目前使用的脱硫方法还是70年代末、80年代初引进的KR法，这种方法与喷粉法相比要落后。
武钢目前尚未采用铁水预处理脱磷的方法，并且武钢主要生产对磷硫含量较高要求的优质钢，这就限制了武钢不能采用磷含量较高的、价格相对较低的铁矿石，因此只能从国外高价进口优质铁矿石。
在现在国内外优质铁矿石资源越来越紧张的情况下，武钢有必要及时着手研发实施铁水预处理脱磷技术。
这对武钢今后5～10年发展有至关重要的影响。
1.2、铁水预处理技术概况铁水预处理技术包括两种模式：（1）铁水预处理脱硫。
（2）铁水预处理三脱，即铁水预处理脱硫、脱硅、脱磷。
铁水预处理脱硫技术开发较早，大概在五六十年代就有一些公司开发实施了这项技术，因为转炉是在氧化性气氛条件下工作的，转炉脱硫率很低或者基本不脱硫，因此进行铁水预处理脱硫也就很顺理成章，容易被广大冶金工作者接受。
然而铁水预处理脱磷技术的提出、研发和实施都遇到了很大的阻力。
主要因为转炉具有很好大的脱磷条件，有人甚至认为转炉设计的主要任务是脱磷，现在舍弃转炉优越的脱磷条件不用，另外花费一定量的投资新建铁水预处理站进行脱磷是多此一举，实际上武钢至今为开发、实施铁水预处理脱磷也是因为这个原因。
实际情况并不这样，从日本、美国以及我国宝钢太钢实施铁水预处理脱磷的实践证明该项技术具有很大的优点，是钢铁冶金技术的发展方向。
下面的事实有力说明铁水预处理三脱技术是钢铁冶金技术反展的方向，日本目前大的钢铁公司铁水100％进行进行脱硫，60～80％进行脱磷。
日本在1967年第一个达到转炉钢产量占全国钢产量50％，也是第一个连铸坯产量超过50％、80％的国家。
从某种意义上来讲，日本实行的冶金技术可以说是技术发展的方向。
下面简要介绍(1)铁水预处理脱硫、(2)铁水预处理脱硅、脱磷的技术概况。
1.2.1、铁水预处理脱硫前已述及转炉不具备脱硫的条件，对一些硫含量比较高的铁水冶炼低硫钢种就比较苦难，因此开发了铁水预处理技术，结合转炉后的炉外精练脱硫，可以冶炼硫含量非常低的钢种如管线钢、薄板等。
铁水预处理的工艺路线如图1所示。
图1 铁水预处理脱硫工艺路线示意图这里需要说明的是，在九十年代以前铁水预处理脱硫模式大多采用小块状的活性石灰，再加上机械搅拌。
九十年代以后，喷粉冶金技术得到大力推广，在铁水预处理脱硫中也采用喷粉技术，但是遇到的困难是：粉状的活性石灰容易吸水潮解结块，使喷吹作业不能连续作业，经常堵枪，加大压力后又会造成瞬间大量粉剂喷入铁水中，造成温降过快和由于水汽蒸发的喷溅。
由于这一问题，促使了钝化石灰技术的研发和投入使用。
在铁水预处理脱硫过程中，粉剂的配比为：CaO85%～CaF215%；粉剂的吨钢单耗为：9～12公斤；一般可以取得脱硫率：80%～86%。
虽然活性石灰钝化成本开支比较高，但是使用喷粉技术后，取得同样的脱硫率粉剂单耗要降低20%～30%，因此铁水预处理两种方法粉剂的费用还是很接近的。
再加上喷粉作业比较顺利，使脱硫时间缩短，而且设备总重减轻，投资减少。
由于有这些优点，钝化石灰技术得到推广。
采用铁水预处理脱硫技术后，有一些工艺措施必须采取。
首先铁水有一定温降，因此要求高炉出铁的温度要适当提高一点，这样经过铁水预处理脱硫后，有一点温降但还是符合转炉冶炼对铁水温度的要求。
脱硫是一个还原过程，形成的是还原性的渣，转炉是在氧化性气氛条件下冶炼的，如果铁水预处理渣不扒除，进入转炉后就会出现回硫的现象。
因此一般有铁水预处理站的都要设扒渣工位，有些扒渣工位设在铁水预处理站，有些设在转炉车间。
一般采用的是机械扒渣的方法，这种扒渣设备的技术参数见表1。
表1 扒渣设备功能和技术参数设备名称扒渣力，t 扒杆上下倾角电动功率，Kw 扒杆长度，m扒渣机 1 15° 17 10由于脱硫是一个还原过程，在脱硫过程中，铁水中的硫被去除了，铁水中碳、硅、锰基本上没有变化，因此经过脱硫的铁水对转炉炼钢没有影响。
转炉仍然可以在正常的情况下吹炼。
需要特别强调的是，武钢实行的是KR法脱硫，已经运行了二三十年以上，武钢对该技术也必定进行了多项改进措施，但是与喷粉法脱硫相比，技术处于落后这是不争的事实。
在武钢今后在发展铁水预处理时，一定以采用喷粉法的技术为首选。
1.2.2、铁水预处理脱硅、脱磷铁水预处理脱磷的目的主要是降低铁水中的磷含量，但是由于硅的氧化趋势远远大于磷，如果要进行铁水预处理脱磷，必须先脱硅。
所以一般称之为铁水预处理三脱。
实际上真正的目的是要去除硫和磷，脱硅是为脱磷服务的。
(1)铁水预处理脱硅由于硅的氧化趋势很强，所以脱硅的方法比较简单。
可以吹氧、可以向铁水中投入氧化性物质作脱硅剂，常用的脱硅剂有：轧钢氧化铁皮、烧结矿粉末、锰铁矿等都可以作为氧化剂。
铁水预处理脱硅可以在出铁场脱硅，也可以在铁水预处理站脱硅。
高炉出铁场脱硅有两种方式，一种是在铁水沟进行，向铁水沟内投入铁矿石，利用铁水在倾斜的出铁沟流动的动能自然搅拌促进反应。
在铁水沟末设置的撇渣器把脱硅渣扒除。
另一种是在摆动溜嘴内脱硅，在摆动溜嘴上方设置喷枪，喷吹脱硅粉剂，，在摆动溜嘴两侧设置挡渣墙、溢渣槽，也可以比较方便地达到铁水与渣的分离。
这两种脱硅方式见示意图3～3、图3～4。
铁水预处理脱硅也可以在铁水预处理站进行，此时脱硅率比较高，作业条件好，但是后面要有专门的扒渣工位，不管是用哪种方法脱硅，都必须把脱硅渣扒除。
从这个角度讲，铁水沟脱硅有较大的优点，它可以利用撇渣器方便地去除脱硅渣。
所以现在大部分钢厂都采用铁水沟脱硅的模式，宝钢也是如此。
图2 铁水预处理铁水沟脱硅示意图1、高炉；2、主沟；3、撇渣器；4、渣罐；5、喷粉罐；6、脱硅剂加入点；7、铁水包图3 铁水预处理摆动溜嘴脱硅示意图1、高炉；2、出铁主沟；3、撇渣器；4、渣罐；5、6、贮粉罐；7、喷粉罐；8、振动给料器；9、喷枪；10、摆动溜嘴；11、鱼雷罐车。
为了取得较好的脱硅效果，往往在脱硅剂中配入15％左右的活性石灰。
活性石灰的作用是与脱硅产物二氧化硅结合，从而可以取得较高的脱硅率。
在这里也需要使用活性石灰，但是使用量没有脱硫和脱磷大。
脱硅剂的消耗一般为吨铁水15～18公斤，脱硅率为85％以上，终点目标值现在大部分钢厂都确定为0.08％～0.10％，因为只有把硅脱到这样低的程度，才能使后面的脱磷顺利进行。
(2)铁水预处理脱磷在铁水预处理脱磷发展初期，是有许多专家学者持反对意见的。
其原因如前所述，转炉具有较好的脱磷条件，铁水脱磷多一个工艺环节没有必要。
但是后来实行的结果证明，实行铁水预处理脱磷具有一系列优点。
(1)降低铁水中的磷含量，减轻转炉负担，缩短转炉冶炼周期，提高转炉产量。
同时可以减少转炉渣量，节省转炉造渣剂成本。
(2)可以冶炼低磷钢种，提高钢种规格，提高钢的质量。
(3)可以使高炉原料放宽，特别是可以使用磷含量高的铁矿石。
这对于当前优质铁矿石资源越来越紧张、价格越来越高的形势下，更具有实际且重要的意义。
铁水预处理脱磷的粉剂为：CaO42％~Fe2O346%~CaF212%。
这一配比使最基本的配比，一般情况下还加入Al2O3，以减少CaF2的用量，此时的配比为：CaO40％~Fe2O344%~ Al2O310％~CaF26%。
用量大约为吨铁水35公斤。
铁水预处理脱磷在鱼雷罐车或铁水包内进行，用浸入式喷枪喷吹粉剂，载气是空气或富氧空气，脱磷过程中伴随着一定的温降，加上脱硫时的温降使铁水降温的幅度较大，如铁水的温度低于某一温度时，影响转炉的吹炼。
这是铁水预处理过程中需要重视的问题。
解决的办法之一是缩短吹炼时间、增加氧气的用量，在采用钝化石灰后，使喷吹比较顺利，可以缩短处理时间。
铁水预处理脱磷过程中会形成大量的渣，这些渣进入转炉会影响转炉的造渣和冶炼，所以必须设立扒渣站。
铁水预处理脱硅、脱磷是氧化的过程，脱硅脱磷后铁液中C、Si、Mn含量大幅度降低，特别是铁水中的硅已氧化完。
这给转炉冶炼带来一定的困难，因为转炉造渣需要一定量的酸性物质SiO2，才能使加进去的渣料主要是CaO快速溶解。
现在经过铁水预处理之后，转炉的功能由原来主要是脱磷脱碳变为主要是脱碳，转炉的功能简化了，吹炼时间缩短了，渣量减少了。
这可以提高生产效率，对环保也有利。
随着科学技术的发展以及用户对钢材质量要求越来越高，成品钢中磷的含量越来越低，如果没有铁水预处理脱磷，那么磷含量比较高的矿石就无法使用，或者无法冶炼磷含量较低的高规格的钢种。
结合武汉地区附近有磷含量比较高的矿产资源这一情况，武钢更应该抓紧铁水预处理脱磷技术的研发实施工作。
这样做的好处是可以充分利用现有的资源保存优质资源，减少使用从国外进口的高价矿石量，这样可以使炼铁成本大幅度降低。
从长远观点看，今后5～10年，全球优质铁矿石资源将会越来越紧缺，到那个时候肯定会使用品位低、磷硫含量高的矿石，这样铁水预处理也就成为必不可少的工艺环节。
1.2.3、铁水预处理车间设备概况脱硫、脱磷的喷吹设备主要包括：贮粉罐、喷粉罐、振动给料器、配料器、流态化室、喷枪。
各设备的技术参数见表2。
表2 铁水预处理车间主要设备技术参数设备名称主要性能参数贮粉罐容积14～30m3，储存2～3天粉剂喷吹罐容积4～6m3，喷吹2～3次粉剂量给料器自动控制，按喷吹2～3次的粉剂量配料器可以在线自动调节粉剂流量喷枪直筒型，出口有倒“T”、倒“Y”型贮粉罐的容积一般以1～2个工作日处理铁水所需要的粉剂量来计算。
喷粉罐的容积以2～3个铁水罐处理量计算。
配料器是具有特殊结构的给料器，其功能可以实现在线调节粉剂流量。
流态化室的功能是在高压气体的作用下能够使粉剂处于悬浮状态而达到理想的喷吹效果。
喷枪由导轨控制其升降，并能达到垂直的作用。
在鱼雷罐车使用时，如果喷枪是垂直插入，喷枪的内型是倒“T”或倒“Y”型，如果倾斜插入，则喷枪的内型是直筒型。
