攀钢铁水脱硫技术的进步与发展

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1、攀钢铁水脱硫技术的进步与发展摘 要： 文章对照铁水炉外脱硫工艺发展状况，介绍了攀钢铁水脱硫工艺发展 历程和现状，分析了攀钢含钒钛铁水脱硫工艺存在的问题并提出发展建议。 关键词：铁水 脱硫 发展、, 、-前言常用的铁水炉外脱硫法有转鼓法、摇包法、搅拌法和喷吹法等。 20 世纪 70 年代，随 着喷射冶金的发展，铁水脱硫工艺技术取得突破，喷吹法（包括：ATH斜插枪法、TDS顶吹法等）脱硫随之出现。我国的炉外脱硫是从 20世纪 70 年代才逐渐发展。攀钢、宝钢、武 钢、鞍钢等均建立了炉外脱硫站。攀钢自 1978 年开始研究含钒铁水喷粉法脱硫工艺，1992年 06 月建成了两套喷吹脱硫装置， 2004

2、 引进了镁脱硫技术。目前，年铁水脱硫处理能力 已达 500 万吨。伴随脱硫工艺及方法的不断发展，脱硫剂的开发应用经历了钠系脱硫剂、石灰基复合 脱硫剂、电石粉脱硫剂和镁基脱硫剂阶段。近年来，镁基脱硫剂在国外得到了广泛应用， 国内的宝钢、鞍钢、本钢等成功应用了镁脱硫技术。攀钢炉外脱硫在投产初期采用纯电石 粉作脱硫剂，后陆续开发了 50型、80型石灰基脱硫剂和目前推广使用的 AD粉脱硫剂、低 脱硫剂以及金属镁脱硫剂的铁水脱硫试验，均取得了较好的脱硫效果。1. 铁水脱硫工艺的发展1.1 铁水脱硫方法脱硫方法主要有：机械搅拌法、喷粉脱硫法、喂线脱硫法，而喷粉法特别是浸没喷粉 工艺是广为使用的一种脱硫工艺

3、，特别是浸没喷粉工艺目前已作为铁水脱硫的标准工艺。 1.2喷粉脱硫工艺将脱硫粉剂喷人铁水包的工艺方法很多：浸没喷吹工艺；ISID 法（钢包侧壁喷粉工艺 ）；滑动水口喷吹法 （通过钢包底部滑动水口喷粉的工艺 ）；用带有蒸发器的顶吹喷粉枪喷入金属 Mg 粉。现在各钢厂主要采用的是浸没喷粉工艺， 攀钢也是采用这种工艺。 （图 2-2）：浸没喷粉工艺利用尽可能深地插入铁水中的耐火材料制作的顶吹喷枪将脱硫粉剂喷入 铁水中。脱硫粉剂在上浮过程中与铁水实现瞬间接触反应。尽管插入式喷枪的寿命目前还不够长，但经过多年的应用与不断改进，喷枪耐火材料的成本已经大幅度降低。该工艺的优点是其它各种喷粉工艺无法相比的工艺

4、模式混合喷吹法. 联合啸吹沬*罗段联合喷吹遞2浸没喷粉工艺控制技术顶枪喷粉工艺已可以向用户提供最完善的技术，主要包括以下工艺（图2-2）。（1）混合喷粉技术；（2）联合喷粉技术；（3）多段喷粉技术。目前攀钢主要采用的是混合喷粉和联合喷粉工艺。混合喷粉工艺：该工艺仅具备一套喷粉装置，可用于喷吹单一的或多种原料混合的脱硫剂。通常混合脱硫剂中CaC2占515% ;其余为金属镁粉或含金属镁 20 一 25%的石灰粉。混合喷粉 工艺的主要优点是建设成本低，而且喷粉速度的控制系统比较简单。联合喷粉工艺：两个相互独立控制的喷粉系统通过一条输送管道向铁水内喷吹脱硫粉剂。通常采用的 脱硫粉剂包括CaC2粉、Mg

5、粉和Mg 石灰混合粉剂。这种工 艺有很大的生产灵活性，喷粉速度可根据脱硫周期和处理成本进行灵活调整。其结果可以 显著降低脱硫粉剂消耗和缩短处理周期。2.1浸没喷粉脱硫工艺的发展目标早在1963年, Polysius公司（Polysius AG）出售了第一台采用浸没喷粉枪工艺的铁水脱硫 设备。1979年，世界上第一台采用 CaC2/Mg复合脱硫剂混合喷粉设备提供给 V. 1ingen 厂。此后，该工艺不断地改进，特别在检测与控制方面进一步完善。伴随着钢铁厂生产工 艺的发展，铁水脱硫预处理工艺不断完善，使之更适合工厂采用。随着今后钢铁生产技术 的进步，铁水脱硫工艺的发展目标如下：(1) 降低脱硫剂

6、成本；(2) 减少处理过程中金属的损失；(3) 扩大生产能力。2.2 降低脱硫成本计算机控制模型优化为了最大限度地降低脱硫成本，首先必须精确检测各种必要的参数，即精确地记录铁 水重量、温度、成分和有关供粉速度的各种控制参数：如送粉量、载气流量等是绝对必要 的。其次，应尽可能采用高精度计算机模型控制边界条件，易于达到预定的处理终点铁水 硫含量。即要求计算机模型可以精确地控制脱硫过程。在现代化的工厂这一点已经完全能 够实现。Polysius公司和MPC公司合作开发的通用控制模型不仅实用而且可以灵活地实现 对脱硫过程的最佳控制。这一模型可以根据处理时间要求和处理前后的硫含量以及对处理 成本的要求自动

7、选择每套喷粉系统的粉剂配比和输粉流量。 Mg 石灰喷吹与工艺优化降低铁水脱硫成本的一个重要方法是将传统的 CaC2Mg 混合喷粉工艺改为石灰 Mg 联合喷粉工艺。 几个钢厂的生产实践证明， 在目前的市场价格下， 改为石灰 Mg 脱硫剂至 少可降低脱硫成本 10。但改为石灰 Mg 脱硫剂后喷粉量增大，处理时间延长。 Polysius 公司已可以提供适用于各种不同的喷粉流量和粉剂配比的过程控制软件，可在大多数请况 下完全避免延长处理时间。 当喷吹粉剂量增加时， 在脱硫扒渣过程中的铁水损失也会增加， 必须给予考虑。 但是，采用石灰 Mg 联合喷粉工艺的最初实践已证明， 尽管脱硫剂用量增 加，因炉渣组

8、成改变，脱硫过程的铁损并没有增加。2.3 脱硫扒渣铁损除了脱硫工艺的优化外，必须重视减少脱硫处理过程的铁损。例如，假设铁水售价 115EUR/t，处理铁损为10kg/t,则脱硫成本将增加1.15 EUR/t。为了降低脱硫处理铁损，进 行了许多试验，加入稀渣剂改变炉渣粘度，以减少渣中带铁量。通常采用的稀渣剂包括冰 晶石、碎玻璃、高炉 Al203 残砖以及萤石等。但是，加入稀渣剂时必须考虑到不能降低脱 硫能力，也不能在加入准备和炉渣循环过程中发生问题，用几吨脱硫剂直接开展这类试验有一定风险。(1) 应用调渣剂调渣通过加入调渣剂改善熔渣流动性能有效降低渣中金属液滴含量，使渣中金属液滴含量 从18%降

9、到8%,可减少铁损2.0% 2.5%。目前，攀钢镁脱硫工艺也面临着同样的问题, 脱硫渣稀，扒渣铁损大，回硫严重。现正进行调渣剂试验。(2) 应用凝渣剂凝渣随着扒净程度的提高，铁水损耗也将不断增加。特别是在扒渣后期扒除零星残渣，不 仅带出的铁水大量增加，而且费时。对此，可在扒渣后期有铁液面露出时，向铁水罐中投 入熔渣凝集剂。投入凝集剂后，液面上的散渣很快凝集到一起，可以很方便地扒出来，使 带出的铁水量大为减少，同时还能有效缩短扒渣时间。目前攀钢也在脱硫工序采用加入调渣剂，以提高扒渣去除率和降低扒渣铁损。表2-1 AD脱硫剂加入调渣剂使用效果项目Si02/%Al 203/%CaO/%MgO/%TF

10、e/%MFe/渣中总金属铁%总重/g筛上物/g6.935.9227.511.9643.4838.1757.5715.1451.68试验2.868.8 1.248.3116.939.271.414.2 27.3872.33 23.1568.15 319023640.8572.26罐次6.444.8223.371.1849.4545.4083.526.3859.66对比4.338.82.826.48 10.6630.15 0.611.9433.8467.58 29.6764.91 5810075244.9375.59罐次表2-2M-4脱硫剂加和调渣剂脱硫效果项目总重/g筛上物/g渣中总SiO2/%

11、Al 2O3/%CaO/%MgO/%TFe/%MFe/%金属铁试验3.921.8928.963.553.347.3939.7810.2256.972.685.231.093.2316.933.92.423.76 48.1859.3542.7254.96324761543.9772.73罐次4.071.4621.692462.6459.1486.0738.262.47对比1.329.04 0.502.62 8.4736.16 0.974.18 45.7868.46 38.0675.35 65101 2169 50.6568.93罐次3 铁水脱硫用脱硫剂的发展铁水脱硫用脱硫剂经过了从石灰系列、苏打

12、系列到CaC2系列，最后发展到镁系列的过程。3.1铁水脱硫基本原理目前国内外普遍采用的脱硫剂主要在于Ca系列和Mg系列。其铁水脱硫基本原理见图2-1 和图 2-2。rSiprod 咱of (C)叫S：hat metal-ga& -powder phmtconttct cofltrtJ,pump 耐 、controlgS and CiCiplume k toundaryLrface/ Jlayer*controlboundary图3-1 Ca系脱硫机理图示evaporation of MgXW rfaetion of cisolved sulfu with dissolved magnesium

13、 Mg * SJ 一(隔勺dissolution of Mg: 调MMgreaction of S wdh Mg-vapot Mg + SJ (MgS)jMgS) - particlei stripped from the rising Mg-trutibles图3-2镁系脱硫机理图示3.2脱硫剂的优缺点比较表2-1脱硫剂的优缺点比较见脱硫剂类型优点缺点石灰系列资源丰富，价格便宜。脱硫效率低，速度慢，效果不稳定，渣量大、输送性能较差。苏打系列脱硫能力强，在1350 C时，铁水中S资源丰富，脱硫时会产生大量的烟气，污染可达4.8 X 10-7，渣量少。环境，脱硫渣浸蚀罐衬。CaC2系列脱硫能力强

14、，在1350C时，铁水中S价格较费运输和储存应特别注意密封，脱可达4.9X 10-7，渣量少。硫时对环境有污染.镁系列脱硫能力强，在1350 C时，铁水中S价格贵，要控制好用量，防止爆炸性反应，可达1.6 X 10-5，渣量少，对环境污染少。造成喷溅事故和降低镁的利用率。3.3铁水脱硫效果及评述331不同脱硫剂系列的脱硫效果比较不同脱硫剂系列的脱硫效果比较见表 3-1;国内外铁水脱硫工业生产结果见表 3-2 表3-1各种脱硫剂脱硫效果比较种类脱硫剂组成单耗 /kg.t-1脱硫率/%Smin/ %脱硫温降厂c成本指数脱硫持征石灰系CaO+CaCO3+CaF2+ Na2CO36 一 l060800.0l30401.0常规脱硫，成本低苏打系Na2CO35 7 90v 0.00320402.0挥发，侵蚀，污染电石系CaC2+CaO+CaCO34 690v 0.00510202.13深脱，高温，细磨金属镁系Mg+CaC2+CaOl 一 3 90v 0.0