單吹顆粒鎂鐵水脫硫工藝及應(yīng)用

黃偉烈，徐呂平

（1．杭州鋼鐵集團(tuán)公司設(shè)備處；2.杭州杭鋼電器有限公司，浙江杭州310022）

單吹顆粒鎂鐵水脫硫工藝及應(yīng)用

黃偉烈1，徐呂平2

（1．杭州鋼鐵集團(tuán)公司設(shè)備處；2.杭州杭鋼電器有限公司，浙江杭州310022）

介紹了鐵水脫硫的幾種方法。詳細(xì)描述了單吹顆粒鎂鐵水脫硫技術(shù)應(yīng)用于鐵水預(yù)處理工藝，從而使生產(chǎn)中脫硫時(shí)間被縮短，降低了成本，提高了生產(chǎn)效率，鋼鐵制品質(zhì)量得到保證，同時(shí)對(duì)環(huán)境的保護(hù)起到非常重要的作用。

鐵水脫硫；單吹顆粒鎂；達(dá)標(biāo)率；脫硫時(shí)間

1 引言

鐵的低硫含量對(duì)提高鋼材的抗腐蝕性、強(qiáng)度和韌性至關(guān)重要，因此鋼鐵生產(chǎn)中需要通過鐵水脫硫工藝降低硫含量。鐵水脫硫工藝是指高爐鐵水在進(jìn)入轉(zhuǎn)爐煉鋼前采用一定的脫硫方法，使用定量的脫硫劑，降低鐵水中硫含量的鐵水預(yù)處理工藝。

引進(jìn)烏克蘭黑色冶金研究院開發(fā)的單吹顆粒鎂鐵水脫硫工藝，對(duì)于提高鋼的質(zhì)量，煉制新鋼種，開發(fā)鋼材的高端產(chǎn)品，提高生產(chǎn)率、環(huán)境保護(hù)可持續(xù)性發(fā)展發(fā)揮了重大作用。

2 鐵水脫硫工藝

脫硫方法和脫硫劑是鐵水脫硫工藝中最重要的組成部分，下面將分別對(duì)鐵水脫硫工藝中所涉及的脫硫方法和脫硫劑及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行概述。

2.1 鐵水脫硫方法

（1）KR攪拌法

KR攪拌法是在加入脫硫劑顆?；蚍勰┑耐瑫r(shí)，耐火攪拌器沒入鋼包中攪動(dòng)鐵水，使鐵水形成一定的漩渦吸入脫硫劑，脫硫劑在攪拌的作用下盡可能地均勻分散在鋼包中，使得固液兩相間接觸良好，反應(yīng)迅速，從而有效地降低鐵水中硫含量。

（2）噴吹法

噴吹法，就是將低密度的脫硫劑用載氣經(jīng)噴槍吹入鐵水罐或魚雷罐車深處，使脫硫劑和鐵水充分接觸，并在脫硫劑上浮的過程中完成脫硫反應(yīng)去除鐵水中硫的方法。

（3）KR攪拌法和噴吹法的比較

KR攪拌法因一次性廠房和設(shè)備的投資較大，且一般用于KR攪拌法的脫硫劑是石灰粉系脫硫劑，用量大，需鋼廠投入脫硫劑自制的相關(guān)設(shè)備。最大缺點(diǎn)是脫硫不徹底，且脫硫時(shí)間比較長(zhǎng)，一般在35 min左右。噴吹法相對(duì)于KR攪拌法來說其設(shè)備廠房投資都比較小，脫硫時(shí)間比較短，一般在30 min以內(nèi)，適用于快速高強(qiáng)度的鐵水脫硫作業(yè)，其脫硫后殘?jiān)脖容^少，因此可以減少污染和鐵水損耗的問題。

2.2 脫硫劑

用于鐵水脫硫劑的物質(zhì)較多，主要物質(zhì)可以分為四類：蘇打粉系、石灰粉系、碳化鈣系、鎂系，幾種脫硫劑效果的比較詳見表1。

表1 常見幾種不同的脫硫劑效果比較

3 單吹顆粒鎂鐵水脫硫工藝、設(shè)備、過程

3.1 單吹顆粒鎂脫硫工藝

鐵水脫硫工藝由脫硫方法和脫硫劑組成，不同的脫硫方法和脫硫劑對(duì)鐵水脫硫有不同的影響，某鋼鐵公司根據(jù)實(shí)際情況，經(jīng)過比較和考察，選取單吹顆粒鎂鐵水脫硫工藝用于鐵水預(yù)處理的脫硫工序，該工藝能夠很好縮短鋼鐵的生產(chǎn)周期，提高鋼鐵的產(chǎn)量，降低鋼鐵的損耗并節(jié)約成本，環(huán)保高效，完全滿足中型鋼鐵公司的需求。

如圖1所示，單吹顆粒鎂工藝由供氣系統(tǒng)、顆粒鎂儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)裝系統(tǒng)、顆粒鎂噴吹系統(tǒng)、扒渣系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)等五個(gè)部分有機(jī)組合而成，缺一不可。顆粒鎂噴吹系統(tǒng)是單吹顆粒鎂工藝的核心組成部分，它對(duì)脫硫的效果起決定性作用；顆粒鎂儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)裝系統(tǒng)為顆粒鎂噴吹系統(tǒng)提供充足的噴吹原料，即脫硫劑顆粒鎂；扒渣系統(tǒng)為噴吹系統(tǒng)的后續(xù)工段，是噴吹系統(tǒng)必要的補(bǔ)充，噴吹的效果是噴吹系統(tǒng)能力的體現(xiàn)，但好的扒渣工藝卻是噴吹效果衡量的前提和基礎(chǔ)；此外，供氣系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)也是鐵水脫硫工藝的重要組成部分。只有以上五個(gè)部分相互配合好，單吹顆粒鎂工藝才能快速而有效地完成從高爐煉鐵水到轉(zhuǎn)爐煉鋼的進(jìn)程，凈化鐵水，保證鋼鐵生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 單吹顆粒鎂鐵水脫硫工藝流程圖

3.2 單吹顆粒鎂脫硫主要設(shè)備

噴槍橫移臺(tái)車，脫硫站鐵水罐車，6.3 m3電動(dòng)渣車，氣動(dòng)扒渣機(jī)，除塵器系統(tǒng)，噴吹罐（含噴吹系統(tǒng)，計(jì)量給料罐，給料器）、自控系統(tǒng)及編程，顆粒鎂儲(chǔ)存轉(zhuǎn)裝系統(tǒng)、對(duì)應(yīng)配套的起重設(shè)備、供氣（氣體主要有N2和壓縮空氣兩種）、供電系統(tǒng)等等。

3.3 單吹顆粒鎂脫硫過程

典型的脫硫過程如下：鐵水罐車到達(dá)噴吹位置時(shí)停止運(yùn)行，電機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)鏈條，使噴槍下行至中間位置（一般為接近鐵水液面左右）停止，這樣可以防止快速下行的噴槍插入鐵水時(shí)造成的鐵水噴濺，隨后噴槍再次下行至接近鐵水罐底部的位置，一般為0.2 m左右，這樣可以保證顆粒鎂有充分的時(shí)間可以和鐵水中的硫接觸反應(yīng)，保證了顆粒鎂的利用率以及脫硫效果，然后閉合夾鉗使噴槍為夾鉗所固定，至此噴吹前的一切準(zhǔn)備工作就緒。之后，噴吹管路上的閥門被打開，保證噴吹管路的通暢，同時(shí)開始氮?dú)鈬姶挡⒋蜷_旋轉(zhuǎn)給料器，整個(gè)過程按照預(yù)先設(shè)定好的噴吹量、噴吹速度等進(jìn)行。顆粒鎂在氮?dú)獾淖饔孟螺斔瓦M(jìn)鐵水中后，迅速氣化并溶解于鐵水中，并和鐵水中的硫反應(yīng)生成MgS，在鐵水表面形成浮渣。當(dāng)預(yù)定量的顆粒鎂噴吹結(jié)束后關(guān)閉旋轉(zhuǎn)給料器，打開夾鉗并上提噴槍，經(jīng)過扒渣，最終完成整個(gè)脫硫過程。

3.4 應(yīng)用實(shí)績(jī)

單吹顆粒鎂鐵水脫硫工藝應(yīng)用于某鋼鐵公司鐵水脫硫過程，經(jīng)過合同設(shè)備實(shí)際脫硫生產(chǎn)驗(yàn)收、生產(chǎn)，取得了良好的效果。

（1）脫硫達(dá)標(biāo)率

通過自動(dòng)方式處理62包（100 t鐵水包）鐵水：

處理鐵水的初始硫：0.003%～0.069%，平均：0.023%。

處理鐵水的終點(diǎn)硫：0.001%～0.030%，平均：0.007%。

實(shí)際：96%處理鐵水達(dá)到了設(shè)定終點(diǎn)硫；平均噴吹時(shí)間5分零8秒。

（2）脫硫劑鎂指標(biāo)（0.5 kg/t鐵）

實(shí)際的金屬鎂單耗為0.114～0.727 kg/t鐵，平均為0.335 kg/t鐵。

顆粒鎂單耗為0.124～0.79 kg/t鐵，平均為0.365 kg/t鐵。

按合同商定的采用工藝的初始條件，鎂單耗達(dá)到指標(biāo)。

（3）脫硫噴吹過程鐵水降溫(≤1.0℃)

處理前的鐵水溫度1283～1383℃，平均1318℃。

兩次測(cè)溫間隔平均時(shí)間23 min，溫降平均0.91℃/min。

（4）脫硫氮?dú)夂牧?0.4 m3/t鐵)

氮?dú)鈫魏臑?0～45 m3/h，平均0.14 m3/t鐵。

（5）脫硫時(shí)間

根據(jù)脫硫條件的不同，脫硫時(shí)間在23.5 min和33.5 min之間，平均脫硫時(shí)間約為26.5 min，而KR法的平均脫硫時(shí)間約為35 min，故使用顆粒鎂鐵水噴吹脫硫能夠大大減少脫硫時(shí)間。

4 結(jié)束語

本文在分析各種鐵水脫硫工藝所使用的方法和脫硫劑以及其各自優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，介紹了五大系統(tǒng)組成的單吹顆粒鎂鐵水脫硫工藝。實(shí)踐證明采用單吹顆粒鎂鐵水脫硫工藝為鐵水脫硫生產(chǎn)周期縮短約8.2 min的時(shí)間，并大大降低脫硫劑使用量和鐵損。

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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

黃偉烈（1955－），男，1986年畢業(yè)于杭鋼工大，工程師，現(xiàn)從事生產(chǎn)設(shè)備管理工作。