单吹颗粒镁铁水脱硫工艺及应用

黄伟烈，徐吕平

（1．杭州钢铁集团公司设备处；2.杭州杭钢电器有限公司，浙江杭州310022）

单吹颗粒镁铁水脱硫工艺及应用

黄伟烈1，徐吕平2

（1．杭州钢铁集团公司设备处；2.杭州杭钢电器有限公司，浙江杭州310022）

介绍了铁水脱硫的几种方法。详细描述了单吹颗粒镁铁水脱硫技术应用于铁水预处理工艺，从而使生产中脱硫时间被缩短，降低了成本，提高了生产效率，钢铁制品质量得到保证，同时对环境的保护起到非常重要的作用。

铁水脱硫；单吹颗粒镁；达标率；脱硫时间

1 引言

铁的低硫含量对提高钢材的抗腐蚀性、强度和韧性至关重要，因此钢铁生产中需要通过铁水脱硫工艺降低硫含量。铁水脱硫工艺是指高炉铁水在进入转炉炼钢前采用一定的脱硫方法，使用定量的脱硫剂，降低铁水中硫含量的铁水预处理工艺。

引进乌克兰黑色冶金研究院开发的单吹颗粒镁铁水脱硫工艺，对于提高钢的质量，炼制新钢种，开发钢材的高端产品，提高生产率、环境保护可持续性发展发挥了重大作用。

2 铁水脱硫工艺

脱硫方法和脱硫剂是铁水脱硫工艺中最重要的组成部分，下面将分别对铁水脱硫工艺中所涉及的脱硫方法和脱硫剂及其优缺点进行概述。

2.1 铁水脱硫方法

（1）KR搅拌法

KR搅拌法是在加入脱硫剂颗粒或粉末的同时，耐火搅拌器没入钢包中搅动铁水，使铁水形成一定的漩涡吸入脱硫剂，脱硫剂在搅拌的作用下尽可能地均匀分散在钢包中，使得固液两相间接触良好，反应迅速，从而有效地降低铁水中硫含量。

（2）喷吹法

喷吹法，就是将低密度的脱硫剂用载气经喷枪吹入铁水罐或鱼雷罐车深处，使脱硫剂和铁水充分接触，并在脱硫剂上浮的过程中完成脱硫反应去除铁水中硫的方法。

（3）KR搅拌法和喷吹法的比较

KR搅拌法因一次性厂房和设备的投资较大，且一般用于KR搅拌法的脱硫剂是石灰粉系脱硫剂，用量大，需钢厂投入脱硫剂自制的相关设备。最大缺点是脱硫不彻底，且脱硫时间比较长，一般在35 min左右。喷吹法相对于KR搅拌法来说其设备厂房投资都比较小，脱硫时间比较短，一般在30 min以内，适用于快速高强度的铁水脱硫作业，其脱硫后残渣也比较少，因此可以减少污染和铁水损耗的问题。

2.2 脱硫剂

用于铁水脱硫剂的物质较多，主要物质可以分为四类：苏打粉系、石灰粉系、碳化钙系、镁系，几种脱硫剂效果的比较详见表1。

表1 常见几种不同的脱硫剂效果比较

3 单吹颗粒镁铁水脱硫工艺、设备、过程

3.1 单吹颗粒镁脱硫工艺

铁水脱硫工艺由脱硫方法和脱硫剂组成，不同的脱硫方法和脱硫剂对铁水脱硫有不同的影响，某钢铁公司根据实际情况，经过比较和考察，选取单吹颗粒镁铁水脱硫工艺用于铁水预处理的脱硫工序，该工艺能够很好缩短钢铁的生产周期，提高钢铁的产量，降低钢铁的损耗并节约成本，环保高效，完全满足中型钢铁公司的需求。

如图1所示，单吹颗粒镁工艺由供气系统、颗粒镁储存与转装系统、颗粒镁喷吹系统、扒渣系统和除尘系统等五个部分有机组合而成，缺一不可。颗粒镁喷吹系统是单吹颗粒镁工艺的核心组成部分，它对脱硫的效果起决定性作用；颗粒镁储存与转装系统为颗粒镁喷吹系统提供充足的喷吹原料，即脱硫剂颗粒镁；扒渣系统为喷吹系统的后续工段，是喷吹系统必要的补充，喷吹的效果是喷吹系统能力的体现，但好的扒渣工艺却是喷吹效果衡量的前提和基础；此外，供气系统和除尘系统也是铁水脱硫工艺的重要组成部分。只有以上五个部分相互配合好，单吹颗粒镁工艺才能快速而有效地完成从高炉炼铁水到转炉炼钢的进程，净化铁水，保证钢铁生产的稳定运行。

图1 单吹颗粒镁铁水脱硫工艺流程图

3.2 单吹颗粒镁脱硫主要设备

喷枪横移台车，脱硫站铁水罐车，6.3 m3电动渣车，气动扒渣机，除尘器系统，喷吹罐（含喷吹系统，计量给料罐，给料器）、自控系统及编程，颗粒镁储存转装系统、对应配套的起重设备、供气（气体主要有N2和压缩空气两种）、供电系统等等。

3.3 单吹颗粒镁脱硫过程

典型的脱硫过程如下：铁水罐车到达喷吹位置时停止运行，电机通过传动系统带动链条，使喷枪下行至中间位置（一般为接近铁水液面左右）停止，这样可以防止快速下行的喷枪插入铁水时造成的铁水喷溅，随后喷枪再次下行至接近铁水罐底部的位置，一般为0.2 m左右，这样可以保证颗粒镁有充分的时间可以和铁水中的硫接触反应，保证了颗粒镁的利用率以及脱硫效果，然后闭合夹钳使喷枪为夹钳所固定，至此喷吹前的一切准备工作就绪。之后，喷吹管路上的阀门被打开，保证喷吹管路的通畅，同时开始氮气喷吹并打开旋转给料器，整个过程按照预先设定好的喷吹量、喷吹速度等进行。颗粒镁在氮气的作用下输送进铁水中后，迅速气化并溶解于铁水中，并和铁水中的硫反应生成MgS，在铁水表面形成浮渣。当预定量的颗粒镁喷吹结束后关闭旋转给料器，打开夹钳并上提喷枪，经过扒渣，最终完成整个脱硫过程。

3.4 应用实绩

单吹颗粒镁铁水脱硫工艺应用于某钢铁公司铁水脱硫过程，经过合同设备实际脱硫生产验收、生产，取得了良好的效果。

（1）脱硫达标率

通过自动方式处理62包（100 t铁水包）铁水：

处理铁水的初始硫：0.003%～0.069%，平均：0.023%。

处理铁水的终点硫：0.001%～0.030%，平均：0.007%。

实际：96%处理铁水达到了设定终点硫；平均喷吹时间5分零8秒。

（2）脱硫剂镁指标（0.5 kg/t铁）

实际的金属镁单耗为0.114～0.727 kg/t铁，平均为0.335 kg/t铁。

颗粒镁单耗为0.124～0.79 kg/t铁，平均为0.365 kg/t铁。

按合同商定的采用工艺的初始条件，镁单耗达到指标。

（3）脱硫喷吹过程铁水降温(≤1.0℃)

处理前的铁水温度1283～1383℃，平均1318℃。

两次测温间隔平均时间23 min，温降平均0.91℃/min。

（4）脱硫氮气耗量(0.4 m3/t铁)

氮气单耗为40～45 m3/h，平均0.14 m3/t铁。

（5）脱硫时间

根据脱硫条件的不同，脱硫时间在23.5 min和33.5 min之间，平均脱硫时间约为26.5 min，而KR法的平均脱硫时间约为35 min，故使用颗粒镁铁水喷吹脱硫能够大大减少脱硫时间。

4 结束语

本文在分析各种铁水脱硫工艺所使用的方法和脱硫剂以及其各自优劣的基础上，介绍了五大系统组成的单吹颗粒镁铁水脱硫工艺。实践证明采用单吹颗粒镁铁水脱硫工艺为铁水脱硫生产周期缩短约8.2 min的时间，并大大降低脱硫剂使用量和铁损。

[1]SESHADRI V，DA SILVA C A，DA SILVA I A，LEAO V A.As sessment of metallurgical performance of Kambara Reactor through physical modeling[M].Warrendale:Minerals,Metals&Materials Soc，2006.

[2]赵沛，成国光.炉外精炼及铁水预处理实用手册[M].北京：冶金工业出版社，2004.

[3]张茂林，徐安军.KR法与喷吹法在铁水脱硫中应用的比较[J].炼钢，2009，(05)：73-77.

App lication of Hot M etal Desulphurization w ith Single-blow Granulated M agnesium

HUANG Weilie1，XU Lvping2
(1.The Equipment Dept.of Hangzhou Iron and Steel Group,2.Hanggang Electric Equipment Co.,Ltd., Hangzhou,Zhejiang 310022,China)

Several methods for hot metal desulphurization was introduced.The application of desulphurization process with single-blow granulated magnesium in hot metal pretreatment was described in detail,which shortened desulphurization cycle,reduced production cost, improved production efficiency,ensured the quality of steel products and is more friendly to environment.

hot metal desulphurization;single-blow granulated magnesium;rate of reaching standard;desulphurization cycle

TF535.2

B

1006-6764(2014)04-0075-03

2014－01－06

黄伟烈（1955－），男，1986年毕业于杭钢工大，工程师，现从事生产设备管理工作。