爐外脫硫工藝可以使鐵水硫含量降到超低含量，解放高爐生產(chǎn)能力，減輕高爐的脫硫負(fù)擔(dān)，而且能保證煉鋼“吃”精料，降低轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率，有效地提高鐵、鋼、材系統(tǒng)的綜合經(jīng)濟效益。關(guān)于脫硫的經(jīng)濟性問題，有研究表明，轉(zhuǎn)爐脫硫費用最高，鐵水爐外脫硫預(yù)處理費用最低。因此，爐外脫硫?qū)D(zhuǎn)爐煉鋼意義重大。

 

    爐外脫硫的方法和優(yōu)點

 

    鐵水爐外脫硫技術(shù)從20世紀(jì)30年代開始應(yīng)用，60年代蓬勃發(fā)展至今，在國外已趨成熟，在實際生產(chǎn)中大量應(yīng)用。處理工藝方法主要有鋪撒法、搖動法、機械攪拌法、噴吹法、氣泡攪拌法、氣泡泵法、鐘罩加入法、連續(xù)脫硫法和金屬鎂法等多種。目前國內(nèi)外大中型鋼鐵廠廣泛采用的是機械攪拌法、噴吹法、鎂基脫硫法和純金屬鎂脫硫法。

 

    機械攪拌法是將氧化鈣或碳化鈣基脫硫劑加入鐵水中借攪拌器(十字形葉輪)的旋轉(zhuǎn)，使粉劑與鐵水充分接觸反應(yīng)，獲得良好的脫硫效果。其優(yōu)點是效率高(脫硫到小于0.005%)，設(shè)備費用少，處理能力大，脫硫劑消耗少。

 

    噴吹法是用惰性氣體作載體將脫硫粉劑(一定比例的CaO、CaC2和Mg的組合)通過噴槍噴入鐵水中。噴吹法又分為混合噴吹和復(fù)合噴吹兩種，混合噴吹是將兩種以上混合好的粉劑(CaO+Mg、CaC2+Mg、CaO+CaF2+C)噴入鐵水，復(fù)合噴吹則是將各種粉劑分別從各自噴粉罐按比例噴入鐵水。其優(yōu)點是脫硫率高，設(shè)備簡單，操作方便，容易控制。

 

    鎂脫硫法分為鎂包芯線喂入法和金屬鎂粒噴入法。由于這種新脫硫工藝遠優(yōu)于上述脫硫方法，正在成為許多廠家新建和改造脫硫裝置的首選方案。

 

    鐵水爐外脫硫技術(shù)具有以下優(yōu)點：一是可將鐵水硫降到超低含量，有利于轉(zhuǎn)爐冶煉優(yōu)質(zhì)超低硫鋼，有利于鋼鐵產(chǎn)品升級換代，生產(chǎn)高附加值的優(yōu)質(zhì)鋼材。二是能保證轉(zhuǎn)爐入爐鐵水含硫量低，降低轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率，節(jié)約煉鋼能耗。三是解放高爐生產(chǎn)能力，高爐工序幾乎可不考慮產(chǎn)品硫含量。高爐的脫硫負(fù)擔(dān)減輕，可降低爐渣堿度、減少渣量、減輕堿金屬的危害，有利于冶煉低硅鐵，使高爐穩(wěn)定、順行、降低焦比和節(jié)約能耗。四是可有效提高煉鋼廠的綜合經(jīng)濟效益。

 

    寶鋼鐵水預(yù)處理的特點

 

    寶鋼股份煉鋼廠一煉鋼分廠鐵水預(yù)處理目前有混鐵車脫硫工位和鐵水包脫硫工位。寶鋼一煉鋼300噸轉(zhuǎn)爐單元在20世紀(jì)80年代初從日本新日鐵引進混鐵車直插頂噴(倒T型雙孔直插槍)脫硫工藝技術(shù)，簡稱TDS(Torpedo Car Desulphurization)脫硫法，脫硫粉劑為鈣基系。目前脫硫處理比約為99%，月處理鐵水量約為65萬噸，脫硫后處理硫[S]為0.004%～0.006%，最低為0.001%。寶鋼一煉鋼魚雷罐車脫硫站內(nèi)有兩條線(S1線和S2線)，每條線上都配有兩支噴槍(A槍和B槍)，其中S1線的A、B槍噴吹CaC2基復(fù)合脫硫劑，S2線的A槍噴吹CaO基復(fù)合脫硫劑，B槍噴吹CaC2粉脫硫劑，載氣均為N2。

 

    由于TPC(魚雷罐車)脫硫無法滿足超低硫鋼種的要求，為了開發(fā)出高質(zhì)量、高附加值的鋼種，保證在激烈的市場競爭中立于不敗之地，必須將入爐硫降到更低。寶鋼一煉鋼最初于1997年從美國引進了一套地面鐵水包直插單槍混噴(Mg+鈍化CaO)粉裝置;2004年根據(jù)寶鋼股份公司發(fā)展需要，為適應(yīng)品種拓展、品質(zhì)提高的要求，煉鋼廠再次引進了鐵水坑雙槍混噴(Mg+鈍化CaO)粉技術(shù)。

 

    鐵水包脫硫具有以下特點：一是鎂有很強的脫硫能力，能對鐵水進行深度脫硫，可將鐵水的硫含量脫至0.003%以下。二是脫硫形成的MgS很穩(wěn)定，其熔化溫度為2000℃，且密度低(2.82t/m3)，容易上浮進入渣中。三是鎂在鐵水中有一定的溶解度，鐵水經(jīng)鎂飽和后能防止回硫，這部分飽和的鎂在鐵水處理后的運送過程中仍能起到脫硫的作用。四是鎂用量少，脫硫過程對鐵水化學(xué)成分基本無影響。五是鎂脫硫過程中形成的渣量少，不但有助于減少鐵損，而且有利于環(huán)境保護。六是鎂加入鐵水中脫硫時，鎂猛烈地蒸發(fā)為過熱蒸汽，容易造成鐵水噴濺和鎂蒸汽在鐵水罐外燃燒或爆炸，因此必須控制合適的鎂的蒸發(fā)速度。七是在一般鐵水溫度范圍(1300℃~1450℃)內(nèi)，鎂蒸汽壓力為0.47MPa~1.12MPa，如此之高的蒸汽壓力使反應(yīng)區(qū)攪拌良好，脫硫反應(yīng)的動力學(xué)條件得到很大的改善，有利于加快脫硫反應(yīng)的速度。

 

    寶鋼一煉鋼目前不經(jīng)過混鐵車脫硫，直送鐵水包深脫硫處理的爐數(shù)占每月處理總數(shù)的比例為60%~75%，脫硫效率為75%~85%，深脫硫處理時間平均為4min~7min。

 

    鐵水包脫硫工藝優(yōu)勢凸顯

 

    噴吹時間及硫后水平實績。寶鋼一煉鋼目前采用的鐵水脫硫工藝是噴吹鎂粉脫硫，脫硫的效率非常高，鐵水包法在噴吹時間、硫后水平上明顯優(yōu)于混鐵車脫硫法。在鐵水包脫硫大類中，雙槍噴吹提供了更為強勁的攪拌能，從而提高了單位時間粉劑供給量，脫硫劑與鐵水的反應(yīng)更為充分，因此噴吹時間及處理后硫均優(yōu)于單槍噴吹。

 

    粉劑消耗實績。對于混鐵車和鐵水包鐵水脫硫模式，如按照粉劑類型進一步細分，又可各分為兩類。在相同鐵水條件下達到同樣處理效果時，數(shù)據(jù)表明鐵水包脫硫模式的粉劑單耗幾乎是屬于稀相噴吹的混鐵車脫硫模式的1/5～1/6。

 

    脫硫粉劑的消耗成本直接影響脫硫工序成本，而且處理溫降、處理能耗也是影響鐵水預(yù)處理工序能耗的重要指標(biāo)。鐵水包脫硫粉劑消耗明顯小于混鐵車粉劑消耗，而且對鐵水溫降的影響也優(yōu)于混鐵車脫硫工藝。

 

    Mg粉鐵水包復(fù)合噴吹更經(jīng)濟

 

    影響鐵水預(yù)處理成本的主要因素有：脫硫劑的價格及單耗、鐵水損失和溫度損失。與TDS脫硫相比，采用Mg粉鐵水包復(fù)合噴吹脫硫技術(shù)可以穩(wěn)定地實現(xiàn)鐵水深脫硫，確保入爐硫穩(wěn)定而且滿足轉(zhuǎn)爐冶煉要求，有利于煉鋼整個生產(chǎn)組織物流，提高全工序的成分過程控制水平。

 

    雖然(Mg+CaO)鐵水包復(fù)合噴吹脫硫的脫硫劑費用占處理成本費的60%~70%，而CaO基、CaC2基脫硫劑費用只占TDS混鐵車脫硫成本費的35%~40%。但綜合鐵損等各類成本費用，具有鐵損小、處理溫度損失小優(yōu)勢的Mg粉鐵水包脫硫，仍比TDS脫硫混鐵車脫硫低18%~30%。

 

    寶鋼一煉鋼生產(chǎn)實踐表明：采用鐵水包(Mg+CaO)法脫硫后，鐵損失較全部采用混鐵車模式降低35%，從而提高冶煉收得率近2%。同時由于渣量減少，減輕了鐵渣堆存、處理費用，鐵水包Mg脫硫法亦體現(xiàn)了集約型煉鋼生產(chǎn)特點。

 

    綜上所述，寶鋼一煉鋼兩大類、四小類全量鐵水脫硫生產(chǎn)實踐表明：目前采用的鐵水包脫硫模式，具有脫硫周期短、粉劑消耗低、入爐硫含量低、低脫硫成本等特點，是值得推廣的高效脫硫技術(shù)。鐵水包脫硫技術(shù)與魚雷罐車脫硫結(jié)合使用，更能有效降低轉(zhuǎn)爐入爐硫含量，而且由于鐵水包脫硫周期短，能夠有效保證生產(chǎn)組織物流，提高煉鋼廠的硫元素過程控制能力。這一鐵水預(yù)處理工藝能夠有效降低鐵損，減少了鐵渣庫存及處理費用，也符合當(dāng)前建設(shè)節(jié)約型企業(yè)的公司發(fā)展目標(biāo)，值得大力推廣。

 

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