《高爐煉鐵技術(shù)》項(xiàng)目8任務(wù)8.4生鐵去硫

[學(xué)習(xí)任務(wù)]

1.高爐硫的來源、存在形態(tài)及危害；2.降低生鐵含硫量的途徑；3.高爐內(nèi)生鐵脫硫的原理；4.影響高爐渣脫硫能力的因素；5.實(shí)際生產(chǎn)中有關(guān)脫硫問題的處理；6.了解爐外脫硫的概念、爐外脫硫的方法和常用的脫硫劑種類。

硫?qū)︿撹F有害“熱脆”脫硫是高爐的重要任務(wù)!冶金工程系1張豐紅制作爐料帶入的總硫量S總：S總

[S] (S總，受資源限制)隨煤氣揮發(fā)的硫量S揮：S揮

[S] (S揮，需T頂)渣量u：u

[S]

(但u，焦比，增加能耗)硫分配比LS：LS

[S]

降低鐵水含[S]潛力之所在!分析影響生鐵含[S]量的因素冶金工程系4張豐紅制作硫負(fù)荷：1．冶煉每單位生鐵的爐料帶人的總硫量冶煉單位生鐵，爐料中帶入的總硫量稱為硫負(fù)荷。它對生鐵的質(zhì)量有直接關(guān)系；爐料中帶入的硫量愈少，那么生鐵含硫愈低，生鐵質(zhì)量有保證。在生產(chǎn)中以每批料(焦炭+燒結(jié)礦+礦石+熔劑)人爐硫的總量與每批料所生產(chǎn)的鐵量之比來計(jì)算。冶金工程系5張豐紅制作

硫負(fù)荷

硫負(fù)荷：4~8kg/t鐵80%由焦炭帶入：焦炭含硫0.6~0.8%(有機(jī)硫?yàn)橹?；礦石(無機(jī)硫)含S一般0.1%，主要以FeS2、硫酸鹽存在；燒結(jié)礦中S以CaS存在。硫在高爐中的循環(huán)現(xiàn)象有機(jī)硫SO2爐料吸收CS、COS(C復(fù)原)CaS+FeS2FeS2又分解： FeS進(jìn)入渣鐵界面(參與脫硫反響)， CaS進(jìn)入爐渣!10%S進(jìn)入煤氣；~5%S進(jìn)入生鐵；~85%S進(jìn)入爐渣。冶金工程系6張豐紅制作舉一計(jì)算實(shí)例如下：(1)計(jì)算條件表爐料名稱料批組成，公斤成分%FeS燒結(jié)礦700050.80.028海南礦50054.50.0148錳

礦17012.0—干

焦2420—0.74冶金工程系7張豐紅制作(2)硫負(fù)荷計(jì)算①每批料出鐵量燒結(jié)礦：7000×0.508=3560海南礦：500×O.545=273每批料出鐵量：3853.4/0.94=4099公斤(0.94為生鐵含鐵量)冶金工程系8張豐紅制作②硫負(fù)荷

合計(jì)：20．593硫負(fù)荷=20.593/4099=0.005O2公斤／公斤鐵=5.O2(公斤／噸·鐵)硫負(fù)荷決定于所用爐料的含硫量和礦石品位。為降低硫負(fù)荷就要選用低硫的焦炭和礦石。一般情況下，是來什么料“吃〞什么料，但要盡量創(chuàng)造條件降低爐料的含硫量。高爐冶煉中操作人員應(yīng)經(jīng)常根據(jù)爐料變化掌握和校核硫負(fù)荷的大小和變動。做到心中有數(shù)，這對經(jīng)常變料的中、小高爐尤為重要。冶金工程系9張豐紅制作2．隨煤氣揮發(fā)的硫焦炭中有機(jī)硫約有1/3～1/2在到達(dá)風(fēng)口前就以S、SO2、H2S等形態(tài)揮發(fā)進(jìn)入煤氣，剩余局部在風(fēng)口前燃燒生成SO2，它在爐缸的高溫區(qū)的復(fù)原氣氛中，立即會被固體碳復(fù)原成S的蒸氣，其反響如下：SO2+2C=2CO+S↑礦石中的FeS2在下降過程中，到565℃以上時(shí)開始分解。FeS2=FeS+S↑分解生成的FeS在高爐上部，會有少量的被Fe203或H20氧化。FeS+10Fe203=7Fe304+SO2一Q3FeS+4H2O=Fe304+3H2S↑+H2↑一Q冶金工程系10張豐紅制作影響硫揮發(fā)的因素主要有：(1)焦比和爐溫焦比和爐溫高，生成煤氣量也增多，煤氣流速隨之加快，因而煤氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間縮短，減少了被吸收的硫量，增加了隨煤氣揮發(fā)的硫量。(2)堿度和渣量石灰和石灰石的吸硫能力很強(qiáng)，所以堿度升高，也就增加了吸硫能力。當(dāng)堿度不變，渣量增加時(shí)，也就增加了吸硫能力，也就減少揮發(fā)的硫量。冶金工程系11張豐紅制作3．渣量對去硫的影響增加渣量有利于去硫，但一般不采用這個措施脫硫。因?yàn)樵黾釉勘厝灰鸾贡壬?，單位生鐵焦炭帶人爐內(nèi)的硫量增加，削弱了增加渣量的去硫效果。由于焦比和熔劑量的增加，使生鐵的本錢增加。另外，由于渣量的增加會惡化料柱的透氣性，造成爐料的難行和減產(chǎn)。因此，這個方法在實(shí)際中很少采用。冶金工程系12張豐紅制作三、爐渣的脫硫能力高爐中的硫除一局部揮發(fā)外，其余的硫都經(jīng)過反響變成CaS和FeS。CaS不溶于生鐵而進(jìn)入爐渣中。FeS那么溶于生鐵，成為生鐵的有害組成局部。生鐵脫硫主要就是使FeS和CaO作用生成CaS，使硫由生鐵轉(zhuǎn)入到爐渣中。由于爐渣和鐵水互不溶解，所以脫硫只能在渣鐵接觸面進(jìn)行。在渣鐵界面上的脫硫反響是： [FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO)+Q在高溫和大量焦炭存在時(shí)，F(xiàn)eO又可進(jìn)行直接復(fù)原：(FeO)+C焦=[Fe]+CO綜合上述兩個反響，脫硫反響式為：[FeS]+(CaO)+C焦=(CaS)+[Fe]+CO-Q冶金工程系13張豐紅制作脫硫的條件：從上述脫硫反響式看出，要使脫硫反響易于進(jìn)行，提高Ls，必須有以下條件：(1)高堿度：有足夠的自由CaO，這就要求適當(dāng)?shù)奶岣郀t渣堿度。(2)高溫：因脫硫反響吸熱，所以要有足夠的熱量，促進(jìn)反響進(jìn)行。(3)低粘度：生成的CaS能很快的脫離反響接觸面，這要求爐渣的黏度要低，以利于擴(kuò)散。冶金工程系14張豐紅制作四、影響爐渣脫硫能力的因素1．爐渣化學(xué)成分

(1)爐渣堿度爐渣堿度是脫硫的關(guān)鍵因素。一般規(guī)律是爐渣堿度愈高，脫硫能力愈強(qiáng)。(2)MgO：MgO也具有一定的脫硫能力，但不及CaO。(3)A1203：A1203不利于脫硫，(4)FeO：FeO對脫硫極為不利

冶金工程系15張豐紅制作2．渣鐵溫度溫度對爐渣脫硫能力的影響很大?！?)由于脫硫反響是吸熱反響，提高溫度對脫硫反響有利；〔2)提高溫度能降低爐渣黏度，促進(jìn)硫離子和氧離子的擴(kuò)散，可加快脫硫反響的速度；〔3)提高溫度能使FeO加速復(fù)原，降低渣中FeO含量，對脫硫反響也是有利的。冶金工程系16張豐紅制作3．爐渣黏度爐渣黏度對脫硫反響影響很大。爐渣黏度低，流動性好，有利于硫離子和氧離子的擴(kuò)散。所以，改善爐渣的黏度，有利于脫硫。4．高爐操作高爐操作穩(wěn)定有利于脫硫；當(dāng)高爐不順行、煤氣分布失常、爐缸工作不均勻、結(jié)瘤等都會導(dǎo)致生鐵含硫量升高；熱制度變動，特別是冶煉制鋼鐵時(shí)，爐溫大幅度下降，會使高爐脫硫效果降低，生鐵含硫量大幅度升高。冶金工程系17張豐紅制作五、爐渣成分的選擇大、中型高爐CaO／～，通常鑄造生鐵比制鋼生鐵的爐渣堿度要低～左右。對硫負(fù)荷較高的高爐，那么采用較高的堿度。為了提高爐渣的穩(wěn)定性和流動性，渣中含6％～8％的MgO是必要的。對于難熔爐渣尤其必要。但MgO過高也會使?fàn)t渣流動性變差，要保持MgO／A1203在～之間，渣中A1203的含量一般不超過15％～18％，否那么爐渣變成難熔而且黏度增大。高A1203爐渣熱含量大，適于冶煉鑄造生鐵。冶煉鑄造生鐵時(shí)其SiO／A1203在～為宜；冶煉制鋼生鐵時(shí)，Si02/A1203要大于為好。冶金工程系18張豐紅制作

滿足用戶對超低硫鋼的需求：如軸承鋼[S]0.002%歐洲：90年代， ~70%鋼材[S]0..015% ~50%鋼材[S]0.010% ~28%鋼材[S]0.005% ~10%鋼材[S]0.002%

減輕高爐脫硫負(fù)擔(dān)，放寬對硫的限制，提高產(chǎn)量，降低焦比；煉鋼采用低硫鐵水冶煉，可獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益；爐外脫硫可保持象高爐內(nèi)良好的熱力學(xué)條件，但還可采用攪拌措施，大大改善動力學(xué)條件，以較少的費(fèi)用獲得很高的脫硫效率；某些特殊爐況下要造酸性渣，如排堿，鐵水含S高，要補(bǔ)充脫硫。爐外脫硫意義冶金工程系19張豐紅制作爐外脫硫

1.爐外脫硫就是在鐵水流出高爐后，進(jìn)入煉鋼爐前，通過參加脫硫劑，以實(shí)現(xiàn)降低生鐵含硫的目的。脫硫劑有：金屬鎂、電石、蘇打、石灰，近期還開展了復(fù)合脫硫劑(即兩種以上的脫硫劑按適當(dāng)比例配成)，效果很好。(1)撒放法：即往流鐵溝或鐵水罐內(nèi)撒放脫硫劑——蘇打。(2)搖動法：搖動法是鐵水和脫硫劑同時(shí)由不同參加位置加搖包，用機(jī)械裝置搖動搖包(3)轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)法：將鐵水倒入水平放置在4輥輪上的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，并由加人口參加脫硫劑，用機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動，進(jìn)行脫硫。冶金工程系20張豐紅制作爐外脫硫方法(4)機(jī)械攪拌法：用一套機(jī)械裝置攪拌鐵水，使撒放在鐵水面上的脫硫劑與鐵水充分?jǐn)嚢杌旌稀?5)氣體攪拌法：從上部插入的噴槍或從下部滑動水口噴人高壓氣體(通常是氮?dú)?攪拌鐵水，使從上部參加的脫硫劑與鐵水充分混合。(6)噴吹法：此法是通過插入式噴槍把粉狀脫硫劑用高壓氣體噴人鐵水溶池深部，在攪拌混合的同時(shí)進(jìn)行脫硫反響。(7)連續(xù)脫硫法：如出鐵溝攪拌器，傾斜圓筒法、渦流攪拌法、平面流動法等。(8)鎂脫硫法：鎂的脫硫反響迅速，適于處理大量鐵水。但鎂不溶于生鐵，它的沸點(diǎn)低于鐵水溫度，如把鎂塊或鎂粉投入鐵水罐上面，那么因迅速蒸發(fā)而發(fā)生爆炸，將鐵水噴出罐外。冶金工程系21張豐紅制作圖3-20KR法1-脫硫劑；2-攪拌槽；3-至除塵器圖3-20頂部噴吹法1-噴槍；2-脫硫劑；3-料倉；4-稱量料倉；5-N2爐外脫硫

冶金工程系22張豐紅制作開展方向： 高效、廉價(jià)、易得的復(fù)合脫硫劑石灰系：CaO(+CaCO3+CaF2+C，+CaC2，+Al) CaO(S)+[S]+[C]======(CaS)+CO電石系： CaC2(+CaO+CaCO3+CaF2) CaC2(S)+[S]======(CaS)+2[C]蘇打系： Na2CO3 (+氧化劑，同時(shí)脫磷脫硫) Na2CO3(l)======Na2O(l)+CO2 Na2O(l)+[S]+[C]======(Na2S)+CO金屬鎂系：Mgcoke(鎂焦)，MgFeSi，MgCaO， 覆膜鎂粒(3~10%惰性保護(hù)物質(zhì))， 覆膜混合鎂粒(coatedMggranules，30~80%Mg) Mg(g)+[S]======(MgS)爐外脫硫劑冶金工程系23張豐紅制作爐外脫硫脫硅同時(shí)脫磷脫硫化學(xué)冶金學(xué)意義： 創(chuàng)造最正確的冶金反響環(huán)境!鋼鐵冶金工藝優(yōu)化：高爐別離脈石、復(fù)原鐵礦石鐵水預(yù)處理脫硅、脫磷、脫硫轉(zhuǎn)爐脫碳、升溫鋼水爐外精煉去夾雜、合金化爐外脫硫，雖多一道工序，鐵水少量降溫，但利大于敝，特別是煉優(yōu)質(zhì)鋼或特殊鋼種提高鋼材質(zhì)量的最經(jīng)濟(jì)手段!鐵水預(yù)處理開展趨勢冶金工程系24張豐紅制作爐渣排堿

冶金工程系25張豐紅制作

K、Na走向

冶金工程系26張豐紅制作

K、Na循環(huán)富集對高爐冶煉的危害

冶金工程系27張豐紅制作

K、Na循環(huán)富集對高爐冶煉的危害

冶金工程系28張豐紅制作降低K、Na循環(huán)危害的措施

冶金工程系29張豐紅制作[課堂小結(jié)]

本節(jié)課主要講述了高爐的造渣過程以及造渣過程對高爐冶煉的