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首钢京唐1 号高炉铁水含硫高的分析

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首钢京唐i号高炉铁水含硫高的分析曹锋,霍吉祥(首钢京唐钢铁联合有限责任公司炼铁部,河北唐山0632()0)摘 要:从原燃料质量、炉渣成分、炉缸状态、炉况稳定性等方面,对首钢京唐1号高炉铁水 含硫高进行了分析,原燃料质量恶化是铁水含硫高的重要原因,渣铁温度偏低、炉缸活性较 差、炉况波动是铁水含硫高的主要原因,在改善原燃料质量的基础上,优化造渣制度,活跃 炉缸,稳定煤气流,可降低铁水含硫关键词:高炉;铁水;硫;分析首钢京唐公司产品定位于生产高端精品钢,对铁水质量有较高的要求2011年以来,首 钢京唐1号高炉铁水含硫有较大幅度的上升,对炼钢工序的脱硫作业带来一定的困难,分析 导致铁水含硫升高原因,对稳定降低铁水含硫量、提高铁水质量、满足下道工序要求有重要 意义1概述首钢京唐公司1号高炉容积为5500m3,年产铁水近450万t近la来,首钢京唐1号高炉 所产铁水含硫情况见表1首钢京唐1号高炉所用原燃料为EI产高碱度烧结矿、自产酸性球团 矿、澳块矿、白产干熄焦和主要由阳泉煤、潞安煤、焦作煤、神华煤按比例混合而成的喷吹 煤表2为首钢京唐1号高炉所用原燃料的含硫量情况,表3为首钢京唐1号高炉冶炼It铁水由 炉料带入的硫量。

I帙水含皿埼况(炳At分C()I Sulfor cmitenl in mrtail2011-09301801201; 032012^)5301206JO!? 07201^080.0500.0600. 0470.

近年来,首钢京唐1号高炉入炉原燃料的含硫都趋于上升趋势从表3可看出,烧 结矿和燃料带入的硫占入炉炉料带入总硫的98%以上,其中入炉焦炭带入的硫占入炉总硫量 的78%以上,是硫的主要来源,故焦炭含硫对铁水含硫影响较大焦炭带入的硫增加,会明 显增加铁水含硫量表4为焦炭、煤粉的含硫变化情况此外,焦炭灰分高且波动大,矿料 成分波动频繁且趋坏,引起热制度、造沿制度的波动,在一定程度上也导致了铁水含硫上升, 总的来说,原燃料质量的整体恶化,是首钢京唐高炉铁水含硫升高的重要原因4 供、.保希的含侦情况(咯丁分以)Table 4 Slfr c• J 了0. 50U ■2.2炉渔对铁水含硫的影响在原燃料含硫高的条件下,炉酒脱硫能力是直接影响铁水质量的重要因素之一脱硫反 应是在液态渣铁间界面处进行高子迁移的过程,即在铁水中呈中性的硫原子,在渣铁界面处 吸收熔渣中的电了变成硫负离了进入炉清,炉渣中的氧负离了在界面处失去电了变成中性的 原子进入铁水,然后与铁水中的碳化合生成一氧化碳排出。

影响高炉炉渣脱硫能力的因素很 多,炉酒的成分和温度对铁水脱硫有着重要的影响适宜的炉渣碱度(09(CaO)/^(SiO2))是保证炉渣脱硫的最主要条件,炉渣碱度过低或过高 都会引起其流动性变差,导致公值降低,对脱硫不利首钢京唐1号高炉的入炉炉料碱度 虽有波动,但通过口常操作调整,保证了溢碱度的相对稳定,表5为近1 a •来首钢京唐1号 高炉的炉渣成分表5 甘钢京唐1号高炉炉渣成分Tahle 5 Shi^ compasition in Slian)> JinWsmn、❶. 1 BE时间r渔成分c/ut分款”R:SK):CftOMk()AbSFeOSTi(>:20110932.3638.598. 4915.710.580.870.651. 1920 IMO31.7638.268.3515.740.590.840.711.22011-1131.7138.367.4715.620.530.810.71L212011 1231.9338.937.4914.940.490.750.641.222012 0132.3639.396.9915.470.490.740.581.222012 0232. 1639.627.0615.010.510.660.591.2320120331.8739.387. 1315. 110.480.660.561.242012 0432.0739.616.6615.210.500.620.581.242012-0531.7539.656.6515.060.440.660.551.2520120631.8839.637.0515.030.450.640.571.242012 0731.8239.627.5514.620.490.620.571.252012 0831.9939.627.0814.640.610.571.24合适的酒中MgO质量分数,可降低炉酒的焰化温度和黏度,改善酒的流动性、稳定性, 能加速反应产物CaS的扩散,使脱硫反应加快进行。

文献指出[5,随着渣中MgO质量分 数的增加,炉溢黏度下降,流动性改善,稳定性提高,利于炉渣脱硫这是因为增加渣中 MgO质量分数的比率,可以带入较多的-离了,因而减少了 Si.O, A1.O阴离了团的聚合 度,破坏了它们的网状结构,形成了简单的单、双四面体结构;同时还能与AI2O3生成一系 列低熔点物质,改善炉渣的流动性而CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元系等温线-初晶区相图也 反映出,渣中MgO可有效地扩大漪相中黄长石(2CaO・MgO・2SiO2)区,在该区域内,熔化温 度较低,等温线分布较稀疏,炉浒的热稳定性和化学稳定性好但漪中MgO不应大于13%, 一般来说,较为适宜的清中MgO质量分数为9%〜12%目前首钢京唐1号高炉渣中MgO 平均质量分数为7.33%,清中MgO质量分数偏低,脱硫效果差随着炉流中AI2O3质量分数升高⑶,炉渣的黏度和熔化性温度均提高,炉渔的流动性 变差,脱硫能力降低,铁水硫质量分数将明显升高炉渣中的A1&3质量分数提高后,炉渣 中的(A1O4)5-离了团数量有所增加,同时炉清中高熔点的复杂化合物也容易形成,炉潴的内 部结构早现夏杂化,从而使炉溢的黏度和焰化性温度提高,恶化了炉沿脱硫反应的动力学条 件。

另一方面炉渣中的A12O3会吸收炉渔中的自由氧离子,降低炉渣中CaO和MgO的活度, 从而降低了炉清脱硫能力为使炉清获得较好的脱硫能力,通常应控制炉渣中A1Q3的质量 分数不超过15%o虽然AI2O3质量分数上升导致炉渣熔化性温度、黏度上升,但MgO质量分数增加对炉 酒焰化性23温度、黏度上升起肴明显的缓解作用在炉酒温度较高时,AI2O3质量分数对 炉渣黏度影响较大;随温度下降,炉渣黏度增大时,MgO缓解黏度增大的作用比AI2O3对 炉浒的影响要大而对于AI2O3质量分数比较高的炉渣,其MgO质量分数也不宜控制太高, 原因是在高AI2O3的炉渣中,当MgO质量分数增至13%以上时,MgO和AI2O3容易形成一 些高熔点的化合物,炉洒中会出现难溶的尖晶石(MgOAlO)和方镁石(MgO)等高熔点物质, 炉清的黏度、焰化性温度都将大幅度提高,流动性变差,从而严重恶化了脱硫反应的动力学 条件常规四元渣系中,控制MgO质量分数在9%〜12%, AI2O3质量分数不大于15%是较 为适宜的在MgO平均质景分数为7.33%条件下,首钢京唐1号高炉渣中的AI2O3偏高(见 表5),对铁水脱硫不利炉渣中FeO增加,不仅增加了炉缸内直接还原热量的消耗,而且会促使更多的S—与 Fe++结合进入铁水,对脱硫反应是十分不利的。

目前首钢京唐1号高炉清中FeO质量分数 平均在0.51%左右,最高达1.24%,渣中FeO质量分数偏高,使铁水含硫增加炉缸热量不足,渣温低,不利于反应1何脱硫方向进行,炉流黏度大、流动性差,也影响 硫从铁水1何炉渣的扩散速度,在同一碱度下,硫分配系数么降低,炉渣脱硫能力不足图1 为首钢京唐1号高炉近la来的铁水温度与硫分配系数公相关关系曲线由图可见,硫分配 系数与铁水温度有较强的相关性,铁水温度高时,脱硫效果好些生产实践表明,首钢京唐 高炉渣铁温度在1500C以上时,炉渣脱硫效果较好1号高炉的铁温略显偏低,不利于降低 铁水含硫■ 2III24KI肘间图1 it钢京唐I号高炉快水温度与硫分配系数相关性曲线F电 I Rckitiliip bduwn h<4 mdal teniptTRturv and sulfur (lislribiition cmarrickiit L. in ShiMitfanu No. 1 BKIV ftF ip2.3炉缸工作对铁水含硫的影响当炉缸堆积时,尽管炉温不低,由于炉渣不能在炉缸内自由流动,脱硫效果不好,从而 降低炉渣的脱硫能力2011年I号高炉计划和非计划停风次数较多,高炉长期休、慢风, 引起了炉缸堆积,使炉缸在较长一段时间内处于不活跃状态,炉缸工作性能变差,使脱硫效 率大大降低,铁水含硫上升。

炉缸活性差,渣中FeO不能被充分还原,也导致了渣中FeO 高,影响炉渣的脱硫效果经过治理,炉缸的活性有阶段性的改善,图2为首钢京唐1号高炉近年来的炉芯温度 但炉缸活性、均匀性仍显欠缺,热制度极不稳定,炉缸温度不均匀,清铁温度偏低且波动大, 引起铁水含硫升高图3为1号高炉2012年3个月的铁温日统计曲线 2olbhM)| 20l2m“H时剑图2首钢京/I号高炉炉芯温度(他线断开郃分为测■数据缺失)Fi& 2 Furnnct cure temperuture ofShouganu JinKtHiiu、”. I Bl>211顷 町)啊WiO4441430424) - —2H124fUil 21"24,75 2uI2』",3)12-<^27 3H2-CIHT图3首钢京唐1号高炉修温日统计曲蚀Fig. 3 The duily stalislics of hot metal tvmpc^nilurrof Shoueii。

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