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1、铁水预脱硫喷吹系统的优化设计翟兴华 摘 要 根据铁水预脱硫工艺和喷吹技术发展状况,结合实践经验,从铁水预脱硫喷吹系统设计的角度出发,对铁水预脱硫工艺、脱硫剂喷吹方式、操作方式、粉气比大小及喷吹控制方式的优化设计做一些有益的探讨。实践表明,铁水预脱硫喷吹系统的优化设计取得了良好的效果。 关键词 脱硫 喷吹 优化设计OptimumDesignofInjectionSystemforPredesulphurizationofHotMetalZhaiXinghua(WuhanIron&SteelDesignResearchInstitute) Abs
2、tract Basedonthedevelopmentstatusofdesulphurizatinprocessofhotmetalandinjectiontechnology,puttingemphasisonthedesignofpredesulphurizationandinjectionsystem,thispapergivesdiscussionsonsomeaspects,suchaspredesulphurizationprocessofhotmetal,injectionmethodsofdesulphurizingagents,
3、operationpatterns,ratioofpowderandgas,andtheoptimumdesignofinjectioncontrol.Itisprovedbypracticethattheoptimumdesignhasbroughtgoodeffects. Keywords desulphurization injection optimumdesign1 前言 随着喷粉技术的出现,铁水外部脱硫迅速发展;由于喷粉冶金克服了反应表面面积小,即渣—金属界面小的问题,以及硫从渣—金属界面向渣整体界面移动困难的两大难点,以喷粉技术为
4、基础发展起来的现代外部脱硫工艺在将铁水硫含量降至很低水平方面非常有用。 由于我国从平炉改造到转炉炼钢比较晚,铁水炉外脱硫到70年代才逐渐发展起来,脱硫工艺设计存在许多不足之处,基本上都是在原有的基础上加以改进,没有大的突破和创新。80年代初宝钢首次引进新日铁的TDS(顶喷)法,在此基础上,鞍钢、武钢、太钢、攀钢等厂也建立了炉外喷吹脱硫站。TDS法是新日铁于1971年在ATH法基础上改进而成,一般适用于混铁车脱硫,铁水罐脱硫技术还需进一步完善,以适合我国一些钢铁企业进行炼钢工艺改造的需要。 本文根据铁水预脱硫工艺及喷吹技术发展状况及实践经验,从铁
5、水预脱硫喷吹系统设计的角度出发,做一些有益的探讨。2 铁水预脱硫工艺的选择 在实际操作中,铁水外部脱硫常用的工艺有4种,这4种工艺是: (1)苏打或碳酸钠(Na2CO3)工艺; (2)石灰/煅烧石灰(带添加剂或不带添加剂的CaO)工艺 (3)碳化钙工艺; (4)钝化镁工艺。 这4种脱硫工艺的对比见表1。 从表1可看出,任何一种工艺单独应用都达不到全满意的效果。 最近工业铁水外部脱硫技术的发展主要倾向于两种工艺: (1)CaO-Mg基混合工艺; (2)CaC2-Mg基混合工艺。 实践证明,CaO和镁基试剂混合使用及碳化钙和镁基试
6、剂混合使用比单独使用效果好,其原因在于:表1 铁水预脱硫工艺比较脱硫剂优 点缺 点苏打或碳酸钠价格便宜、且无需使用昂贵的设备1.脱硫过程是吸热过程。2.硅酸钠渣对各种耐火材料具有强腐蚀作用。3.脱硫后渣流动性好,扒渣困难。4.脱硫效率低。5.污染环境。石灰/煅烧石灰价格便宜、来源广泛1.脱硫动力慢,易产生固态反应物及固体产品。2.需使用精细粒度(～50μm)的石灰。3.渣量大,铁损高。碳化钙1.价格便宜,易于获得。2.铁水温度高时,脱硫效率很高。1.碳化钙的运输必须保存在惰性气体内。2.需使用防爆仪器,投资高。3.铁水温度低时脱硫效果差。4.渣量大
7、,铁损高。钝化镁1.脱硫能力强、耗量少。2.渣量少、铁损低。3.温降低。1.高温时,镁的蒸汽压力很高,脱硫效率低。2.要求喷入铁水包的深度大。3.价格高。 (1)镁在混合物中不仅充当一种脱硫剂,还在熔池内起搅拌作用。 (2)在镁粒中掺入一定量的CaO或CaC2,可控制镁的挥发速度,防上镁的挥发损失。 日新制钢公司吴厂第二炼钢车间［1］用CaO-Mg系脱硫剂进行试验,结果证明CaO-Mg系脱硫剂比CaO系脱硫剂脱硫效率显著提高,最大可达86%;铁水温度下降的幅度非常小,约为0.4～0.8℃/min;渣量也明显减少。 新日铁公司八幡厂［2］采用
8、CaO-Mg系脱硫剂进行试验也证明CaO-Mg系脱硫剂不但比CaO系脱硫剂效率显著提高,而且可获得高的脱硫速度;对铁水中的
