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1、报告人：笪亚玲报告人：笪亚玲铁水预处理工艺主要内容 目录目录 1. 1.铁水预处理简介铁水预处理简介 2.2.铁水预处理技术的发展铁水预处理技术的发展 3.3.铁水预脱硅工艺铁水预脱硅工艺 4 4. .铁水预脱硫工艺铁水预脱硫工艺 5.5.铁水预脱磷工艺铁水预脱磷工艺 6.6.铁水脱磷和脱硫工艺铁水脱磷和脱硫工艺 7. 7.发展趋势发展趋势铁水预处理简介铁水预处理铁水预处理 铁铁水水在在进进入入炼炼钢钢炉炉进进行行冶冶炼炼前前，为为除除去去某某种种有有害害成成分分或或回回收某种有益成分的处理过程。收某种有益成分的处理过程。铁水预处理铁水预处理 普通铁水预处理普通铁水预处理 特殊铁水预处理特殊铁
2、水预处理普通铁水预处理普通铁水预处理 铁铁水水脱脱硫硫、脱脱硅硅和和脱脱磷磷、铁铁水水同同时时脱脱硅硅、脱脱磷磷、脱脱硫硫（即即“三脱三脱”）。）。特殊铁水预处理特殊铁水预处理 针针对对铁铁水水中中的的特特殊殊元元素素进进行行提提纯纯精精炼炼或或资资源源综综合合利利用用而而进进行的处理过程，如铁水提钒、提铌、提钨等。行的处理过程，如铁水提钒、提铌、提钨等。 铁水预处理技术的发展 在国外，铁水预处理的发展可分为三个时期在国外，铁水预处理的发展可分为三个时期 试验期试验期(19(19世纪末至世纪末至2020世纪年世纪年6060代代) ) 发展期发展期(20(20世纪世纪7070年代至年代至8080
3、年代）年代） 成熟期成熟期(20(20世纪世纪9090年代至今年代至今) )铁水预处理技术的发展 试验期试验期18771877年，年，英国伊顿等用苏打在高炉铁水沟脱硫英国伊顿等用苏打在高炉铁水沟脱硫; ;19271927年，年，美国拜尔斯公司在化铁炉铁水罐中加苏打脱硫美国拜尔斯公司在化铁炉铁水罐中加苏打脱硫; ;19471947年，年，瑞典人卡林用石灰粉在卧式回转炉中脱硫瑞典人卡林用石灰粉在卧式回转炉中脱硫; ;19591959年，年，瑞典人瑞典人EketopEketop和和KalingKaling在在3t3t摇包上用摇包上用CaCCaC2 2脱硫脱硫; ; 19621962年，年，日本神户制
4、钢试验了日本神户制钢试验了40t40t双向摇包双向摇包；19631963年，年，日本新日铁开始研究日本新日铁开始研究KRKR法搅拌脱硫法搅拌脱硫; ;19651965年，年，在日本机械搅拌法在日本机械搅拌法(KR(KR法法) ) 脱硫用于工业生产脱硫用于工业生产; ;19681968年，年，德国蒂森公司用吹气搅拌法德国蒂森公司用吹气搅拌法(DO(DO法法) )脱硫脱硫(95t(95t炉炉) )。 除除KRKR法法外外，其其他他多多数数试试验验因因效效率率低低、温温降降大大、炉炉衬衬寿寿命命短短等等原原因被淘汰因被淘汰铁水预处理技术的发展 发展期发展期2020世世纪纪7070年年代代以以来来，氧
5、氧气气转转炉炉迅迅速速取取代代平平炉炉，同同时时喷喷射射冶冶金金技技术术迅迅速速发发展展，新日铁混铁车顶喷法新日铁混铁车顶喷法(TDS)(TDS)投入使用。投入使用。1974 1974 年年日本神户加古川厂开始用日本神户加古川厂开始用200200大气泡泵法大气泡泵法(CMR(CMR法法) )脱硫。脱硫。该该时时期期，美美国国各各大大钢钢厂厂盛盛行行镁镁焦焦法法，将将含含镁镁焦焦炭炭压压节节余余地地，后后来来都都改改为为喷喷入铁水进行脱硫。入铁水进行脱硫。2020世世纪纪8080年年代代，世世界界先先进进钢钢铁铁企企业业都都采采用用了了三三脱脱工工艺艺，铁铁水水处处理理量量在在 20% 20%
6、- - 100% 100% 不不等等。平平均均约约80%80%的的铁铁水水要要经经过过炉炉外外脱脱硫硫处处理理，50% 50% 左左右右经经过过脱脱硅硅处理，处理，40% 40% 以上的铁水经过脱磷处理。以上的铁水经过脱磷处理。因镁焦法加入量无调节余地，后来都改为喷吹法因镁焦法加入量无调节余地，后来都改为喷吹法铁水预处理技术的发展 成熟期成熟期由由于于炼炼钢钢工工艺艺技技术术的的发发展展，要要求求铁铁水水带带入入的的化化学学热热减减少少，铁铁水水含含硅硅量量降降低低到到0.3%0.3%以以下下，实实现现少少渣渣炼炼钢钢。新新钢钢种种的的开开发发和和洁洁净净钢钢的的需需求求增增加加，进进一步开发
7、了深脱硫工艺，也开展了脱硅，同时进行脱磷脱硫技术研究。一步开发了深脱硫工艺，也开展了脱硅，同时进行脱磷脱硫技术研究。日日本本各各大大钢钢厂厂相相继继开开发发了了转转炉炉铁铁水水脱脱硅硅和和脱脱磷磷预预处处理理的的新新工工艺艺，如如新新日日铁铁的的LDLD ORPORP和和MURCMURC、川川崎崎的的LDLDNRPNRP、住住友友的的SRPSRP专专用用复复吹吹转转炉炉、神神户户的的“H”H”炉等，获得了可观的经济效益。炉等，获得了可观的经济效益。预预脱脱磷磷前前还还需需预预脱脱硅硅( ( 将将铁铁水水含含硅硅量量脱脱至至0.10% 0.10% -0.15% -0.15% ) )因因此预脱硅是
8、预脱磷工艺的一部分。此预脱硅是预脱磷工艺的一部分。铁水预处理技术的发展 我国铁水预处理技术发展过程我国铁水预处理技术发展过程5050年代初：年代初：开始用苏打铺撒法处理高炉铁水开始用苏打铺撒法处理高炉铁水7070年代：年代：开始自行开发铁水预处理技术开始自行开发铁水预处理技术7070年代：年代：武钢二炼钢厂从新日铁引进武钢二炼钢厂从新日铁引进KRKR法法19851985年：年：宝钢一炼钢从新日铁引进宝钢一炼钢从新日铁引进TDSTDS法投产法投产19881988年年：太太钢钢从从国国外外引引进进部部分分关关键键设设备备，国国内内配配套套建建成成了了首首座座铁铁水三脱预处理站水三脱预处理站1998
9、1998年：年：本钢从北美引进铁水包喷吹本钢从北美引进铁水包喷吹CaO+MgCaO+Mg粒铁水预脱硫技术粒铁水预脱硫技术19981998年：年：宝钢从北美引进铁水包喷吹宝钢从北美引进铁水包喷吹CaC2+MgCaC2+Mg粒铁水预脱硫技术粒铁水预脱硫技术近近几几年年：全全国国有有许许多多钢钢厂厂已已经经或或正正在在建建设设铁铁水水预预处处理理设设备备，但但大大多以引进为主多以引进为主铁水预脱硅工艺铁水预脱硅工艺铁水预脱硅工艺 铁水预脱硅技术是基于铁水预脱磷技术而发展起来的。铁水预脱硅技术是基于铁水预脱磷技术而发展起来的。 由由于于铁铁水水中中硅硅的的氧氧势势比比磷磷的的氧氧势势低低得得多多，当当
10、脱脱磷磷过过程程加加入入氧氧化化剂剂后后，硅硅与与氧氧的的结结合合能能力力远远远远大大于于磷磷与与氧氧的的结结合合能能力力，所所以以硅硅比比磷磷优优先先氧氧化化。这这样样形形成成的的SiOSiO2 2势势必必会会大大大大降降低渣的碱度。低渣的碱度。 根根据据以以往往的的研研究究结结果果表表明明，脱脱磷磷前前必必须须优优先先将将铁铁水水硅硅氧氧化化到到远远远远低低于于高高炉炉铁铁水水硅硅含含量量的的0.15%0.15%以以下下，磷磷才才能能被被迅迅速速氧化去除。氧化去除。 所所以以，为为了了减减少少脱脱磷磷剂剂用用量量、提提高高脱脱磷磷效效率率，开开发发了了铁铁水预脱硅技术。水预脱硅技术。 铁水
11、预脱硅工艺铁水预脱硅的基本原理铁水预脱硅的基本原理 铁铁水水中中的的硅硅与与氧氧有有很很强强的的亲亲和和力力，因因此此硅硅很很容容易易与与氧氧反应而被氧化去除。反应而被氧化去除。 常用的铁水脱硅剂均为氧化剂，主要有两种：常用的铁水脱硅剂均为氧化剂，主要有两种： 一一是是固固体体氧氧化化剂剂，如如高高碱碱度度烧烧结结矿矿、氧氧化化铁铁皮皮、铁铁矿矿石、铁锰矿、烧结粉尘；石、铁锰矿、烧结粉尘； 二是二是气体氧化剂气体氧化剂，如氧气或空气。，如氧气或空气。 铁水预脱硅工艺硅含量与脱磷速率常数的关系图硅含量与脱磷速率常数的关系图 铁水预脱硅工艺铁水预脱硅工艺铁水预脱硅主要有三种方法：铁水预脱硅主要有三
12、种方法：（1 1）在高炉出铁沟脱硅）在高炉出铁沟脱硅（2 2）鱼雷罐车或铁水罐中喷射脱硅剂脱硅）鱼雷罐车或铁水罐中喷射脱硅剂脱硅（3 3）“两两段段式式”脱脱硅硅，即即为为前前两两种种方方法法的的结结合合，先先在在铁铁水沟内加脱氧剂脱硅，然后在鱼雷罐车中喷吹脱硅水沟内加脱氧剂脱硅，然后在鱼雷罐车中喷吹脱硅铁水预脱硅工艺高炉出铁沟脱硅高炉出铁沟脱硅该该方方法法是是直直接接将将脱脱氧氧剂剂加加入入高高炉炉铁铁水水沟沟中中脱脱硅硅，脱脱氧氧剂剂一一般般是铁鳞。是铁鳞。优优点点：脱脱硅硅不不占占用用时时间间，能能大大量量处处理理，温温降降小小，时时间间短短，渣渣铁分离方便。铁分离方便。缺点：是用于脱硅
13、反应的氧的利用率低和工作条件较差。缺点：是用于脱硅反应的氧的利用率低和工作条件较差。 高炉出铁沟脱硅铁水预脱硅工艺高炉铁沟中脱硅剂的加入方式有：高炉铁沟中脱硅剂的加入方式有：（1 1）投投撒撒给给料料法法 向向铁铁水水流流表表面面投投入入熔熔剂剂，并并利利用用铁铁沟沟内铁水落差进行搅拌。内铁水落差进行搅拌。（2 2）气气体体搅搅拌拌法法 在在投投撒撒给给料料法法的的基基础础上上，向向铁铁水水表表面面吹压缩空气加强搅拌促进脱硅反应进行。吹压缩空气加强搅拌促进脱硅反应进行。（3 3）液面喷吹法）液面喷吹法 依靠载气将熔剂喷向铁水表面。依靠载气将熔剂喷向铁水表面。（4 4）铁铁液液内内喷喷吹吹法法
14、通通过过耐耐火火材材料料喷喷枪枪利利用用载载气气向向铁铁水水内喷吹熔剂。内喷吹熔剂。 铁水预脱硅工艺不同脱硅法的比较铁水预脱硅工艺鱼雷罐车或铁水罐中喷射脱硅剂脱硅鱼雷罐车或铁水罐中喷射脱硅剂脱硅 优点：工作条件好，处理能力大，脱硅效率高且稳定。缺点：占用时间长，温降较大。喷吹分吹氧和喷粉，粉剂主要使用的是烧结矿粉或集尘粉。铁水罐中喷射脱硅剂脱硅铁水预脱硅工艺“两段式”脱硅法 先先在在铁铁水水沟沟内内加加脱脱氧氧剂剂脱脱硅硅，然然后后在在鱼鱼雷雷罐罐车车或或铁铁水水包包中中喷喷吹脱硅，即前两种方法的混合。吹脱硅，即前两种方法的混合。 当铁水含硅量低于当铁水含硅量低于0.40.4% %时，可采用简
15、单的铁水沟脱硅法。时，可采用简单的铁水沟脱硅法。 当当硅硅含含量量大大于于0.4%0.4%时时，脱脱硅硅剂剂用用量量增增大大，泡泡沫沫渣渣严严重重，适适宜宜采采用用脱脱硅硅效效率率高高的的喷喷吹吹法法或或两两段段法法。若若炼炼钢钢厂厂扒扒渣渣能能力力不不足足，应采用两段脱硅法，利用挡渣器分离渣铁。应采用两段脱硅法，利用挡渣器分离渣铁。 台台湾湾中中钢钢的的实实践践表表明明使使用用两两步步脱脱硅硅操操作作使使硅硅含含量量下下降降到到0 0. .15%15%以下，同时脱磷、脱硫的程度也明显提高。以下，同时脱磷、脱硫的程度也明显提高。 日日本本新新日日铁铁的的在在高高炉炉出出铁铁沟沟和和300t30
16、0t鱼鱼雷雷罐罐车车上上采采用用两两段段法法进行脱硅处理，处理后硅含量可以达到进行脱硅处理，处理后硅含量可以达到0 0. .12%12%。 铁水预脱硫工艺铁水预脱硫的必要性（1 1）铁水在进入转炉冶炼前进行脱硫具备最佳的反应条件：）铁水在进入转炉冶炼前进行脱硫具备最佳的反应条件： 1)1)铁铁水水中中含含有有大大量量SiSi、C C、MnMn等等还还原原性性好好的的元元素素，其其还还原原性性有有利利于于脱硫反应，脱硫反应，( (强脱硫剂强脱硫剂CaCa、MgMg等烧损少等烧损少) )； 2)2)铁铁水水中中C C、SiSi能能大大大大提提高高S S在在铁铁水水中中的的活活度度系系数数，致致使使
17、硫硫较较易易脱脱到低的水平；到低的水平； 3) 3)铁水中氧含量低，硫的分配系数相应有所提高，有利于脱硫；铁水中氧含量低，硫的分配系数相应有所提高，有利于脱硫； 4)4)在在铁铁水水预预处处理理脱脱硫硫过过程程中中，铁铁水水成成分分的的变变化化比比炼炼钢钢或或钢钢水水处处理理过程中钢水成分的变化对最终钢种影响要小；过程中钢水成分的变化对最终钢种影响要小； 5) 5)铁水处理温度较低，对处理装置的寿命有利。铁水处理温度较低，对处理装置的寿命有利。（2 2）铁铁水水炉炉外外脱脱硫硫可可以以减减轻轻高高炉炉的的负负荷荷，降降低低焦焦比比，减减少少渣渣量量和和提提高高生生产率。产率。 （3 3）铁水炉
18、外脱硫减少了渣量。）铁水炉外脱硫减少了渣量。（4 4）工业技术的发展，对钢质要求越来越高。）工业技术的发展，对钢质要求越来越高。 铁水预脱硫工艺常用脱硫剂常用脱硫剂苏苏打打(Na2CO3)、石石灰灰(CaO)、食食盐盐(NaCl)、氰氰氨氨化化钙钙(CaCN2)、镁镁(Mg)、碳碳化化钙钙(CaC2)等等。它它们们可可以以单单独独使使用，也可以混合使用。用，也可以混合使用。目前普遍使用的脱硫剂是碳化钙、石灰和镁。目前普遍使用的脱硫剂是碳化钙、石灰和镁。铁水预脱硫工艺各种脱硫剂的脱硫反应铁水预脱硫工艺1350 下典型脱硫剂的平衡常数和平衡%S铁水预脱硫工艺铁水预脱硫的方法铺撒法机械搅拌法钟罩插入
19、法喷射法其他方法如吹气搅拌法，摇包法等铁水预脱硫工艺铺撒法将苏打粉或苏打粉与石灰粉、萤石粉的混合物撒入流铁沟、铁水流或铁水罐底部，利用铁水流动时的冲击和湍流运动使铁水与脱硫剂搅拌混合，促进脱硫反应。这种方法简便易行，但由于铁水与脱硫剂混合不够充分，脱硫效率不高。铁水预脱硫工艺铁水预脱硫工艺机械搅拌法 这种方法是将脱硫剂加入铁水罐中，靠旋转沉入铁水中的搅拌器或转动盛铁水的容器使铁水与脱硫剂搅拌混合。 机械搅拌法有多种方式，其中具有代表性的是KR法，其脱硫效果与搅拌器的转速、脱硫剂种类有关。 铁水预脱硫工艺KRKR铁水脱硫铁水脱硫v采用采用CaO-CaF2系脱硫剂；系脱硫剂；v脱硫剂作用时间长；脱
20、硫剂作用时间长；v大约大约12min脱硫反应可基本脱硫反应可基本达到平衡；达到平衡；v脱硫处理时间较喷粉工艺缩脱硫处理时间较喷粉工艺缩短短5min；v脱硫效率提高脱硫效率提高20%35%左左右。右。铁水预脱硫工艺钟罩插入法这种方法是把含镁40以上的镁焦、镁钢屑等放入石墨粘土制成的钟罩内。然后插入铁水罐中，利用在高温下沸腾而逸出的镁蒸汽与铁水接触，使铁水产生运动和进行脱硫反应。铁水预脱硫工艺镁焦脱硫装置(西德赫德博厂 )1固定螺栓 2钢板 3联接杆 4圆筒 5料筒 6钢钎 7镁焦 铁水预脱硫工艺喷射法 喷射法是利用喷枪把气体与脱硫剂混合后喷射到铁水中，使铁水与脱硫剂充分混合，促进脱硫反应。铁水预
21、脱硫工艺ATH法脱硫装置示意图1 喷枪 2喷粉罐 3操作平台 4鱼雷罐车 铁水预脱硫工艺铁水包喷粉反应区示意图1持久反应区 2瞬时反应区 铁水预脱硫工艺单向摇包法单向摇包法双向摇包法双向摇包法其他方法铁水预脱硫工艺铁水预脱硫的优点铁水中C、Si较高，fs，硫反应能力提高；铁水中O较低，Ls，脱硫效率高；搅拌充分，脱硫剂利用率高，脱硫速度快； 铁水脱硫费用低；铁水脱硫可提高炼铁炼钢的生产能力、节约工序能源、降低成本。 铁水预脱硫工艺各种脱硫方式比较铁水预脱硫工艺铁水预脱磷 铁水预脱磷 铁矿石中的磷在高炉的还原气氛下将全部进入铁水中，而磷对炼钢来说则是有害元素。 转炉炼钢脱磷效率高，但要加入较多的
22、渣料和熔剂，并且延长冶炼时间，降低生产率。 为使铁水中的磷有效地去除，首先要供给氧化剂将铁水中的磷氧化，然后供给强有力的固定剂，使磷的氧化物能稳定地结合在炉渣中。 此外，对一些高熔点的固定剂还需要加入熔剂使其熔化成渣，达到固定磷氧化物的目的。 铁水预脱磷工艺铁水预脱磷的方式 在高炉出铁沟或出铁槽内进行脱磷 在铁水包或鱼雷罐车中进行预脱磷 在专用转炉内进行铁水预脱磷 与鱼雷罐车内或铁水包内进行的铁水预处理脱磷相比，在转炉内进行铁水脱磷预处理的优点是转炉的容积大、反应速度快、效率高、可节省造渣剂的用量，吹氧量较大时也不易发生严重的溢渣现象，有利于生产超低磷钢，尤其是中高碳的超低磷钢。铁水预脱磷工艺
23、铁水预脱磷的方法 1)机械搅拌法：这种方法是把配制好的脱磷剂加入到铁水包中，然后利用装有叶片的机械搅拌器使铁水搅拌混匀，也可在铁水中同时吹入氧气。 日本某厂曾用机械搅拌法在50t铁水包中进行炉外脱磷，其叶轮转速为5070n/min，吹氧量818m3/t，处理时间3060min，脱磷率6085。 铁水预脱磷工艺 2)喷吹法：喷吹法是目前应用最多的方法，它是把脱磷剂用载气喷吹到铁水包中，使脱磷剂与铁水混合、反应，达到高效率脱磷。 喷吹法在日本新日铁公司100t铁水包中应用，以氩气作载气，吹入脱磷剂45kg/t，喷吹处理时间20min，脱磷率达90左右。 铁水预脱磷工艺新日铁君津厂脱磷工序流程示意图
24、新日铁君津厂脱磷工序流程示意图 铁水同时脱硫与脱磷 铁水同时脱硫与脱磷工业技术的发展促使人们寻求更加经济的铁水炉外处理方法，若能在铁水预处理中同时实现脱磷与脱硫，则对降低生产成本，提高生产率都有利。 根据现代冶金炉渣结构理论，冶金炉渣是离子性熔体，炉渣金属间的反应实质是电化学反应。在强的还原条件下(pO210-17MPa)，如在CaCaF2渣系下，金属中硫和磷都以阴离子形式同时进行转移，即阴极反应： S+2eS2- P+3eP3- 而此时的阳极反应为：Ca-2eCa2+铁水同时脱硫与脱磷 目前铁水同时脱磷脱硫工艺已在工业上应用。 一类是喷吹苏打粉为主料。 如日本的SARP法(Sumitomo
25、Alkali Refining Process 住友碱性精炼工艺)，它是将高炉铁水首先脱Si，当Si0.1以后，扒出高炉渣，然后喷吹苏打粉19kg/t，其结果使铁水脱硫96，脱磷95。 喷吹苏打粉工艺的特点是：苏打粉熔点低，流动性好；界面张力小易与渣铁分离，使渣中铁损小；实现同时去除硫磷；但对耐火材料侵蚀严重；有气体污染。铁水同时脱硫与脱磷 另一类是以喷吹石灰粉为主的粉料也可实现同时脱磷与脱硫。 如日本新日铁公司的ORP法(Optimising the Refining Process，最佳精炼工艺)，它是把铁水脱硅，当Si0.15后，扒出炉渣，然后喷吹石灰基粉料52kg/t，其结果铁水脱硫率为80，脱磷率为88。 喷吹石灰基粉料的工艺特点：渣量大，渣中铁损多(TFe达2030)；石灰熔点高，需加助熔剂；铁水中氧位低，需供氧；成本低。发展趋势预脱硫 预脱硅 预脱磷 (同时脱磷脱硫)未来以喷吹法为主，近期搅拌法脱硫也有发展近期搅拌法脱硫也有发展脱硫剂受原料经济和钢材产品要求而波动发展方向：发展方向：高效、廉价、易得的复合脱硫剂CaO系、CaC2系、Mg系“并驾齐驱并驾齐驱”铁水预脱硫处理愈来愈普遍，各种级别钢种都可处理，特别是优质钢或特殊钢种。 铁水预处理(脱硫)是提高钢材质量的最经济手段 !谢谢谢谢
