淺析高活性石灰粉在鋼鐵冶煉脫硫中的應(yīng)用

摘要：由于原材料不穩(wěn)定以及小高爐主要操作欠規(guī)范，經(jīng)常有鐵水硫高出格的情況發(fā)生，解決鋼鐵冶煉脫硫問(wèn)題，是冶煉企業(yè)一大技術(shù)要求，采用高活性石灰粉是一種高效脫硫方法。文章對(duì)此進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：高活性石灰粉；脫硫；鋼鐵冶煉

中圖分類(lèi)號(hào)：O655文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-1145（2009）14-0176-01

一、前言

本文以作者工作的企業(yè)為例。這是一家年生產(chǎn)建筑用鋼材50萬(wàn)噸的中小型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。由于原材料的不穩(wěn)定以及小高爐主要依靠經(jīng)驗(yàn)操作，經(jīng)常會(huì)有鐵水硫高出格的情況發(fā)生，有時(shí)候鐵水含硫甚至高達(dá)0.100%以上，而轉(zhuǎn)爐的脫硫效率只有40%～60%，鐵水條件難以滿足煉鋼生產(chǎn)建筑用鋼材的成分控制的技術(shù)要求，故爐外（鐵水包）脫硫?qū)㈣F水進(jìn)行預(yù)處理再入爐吹煉就顯得十分必要。根據(jù)國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)脫硫?qū)嶋H經(jīng)驗(yàn)，高活性的石灰粉是一種高效率，經(jīng)濟(jì)，安全的脫硫劑。

二、高活性的石灰粉脫硫的可行性

根據(jù)高活性的石灰粉脫硫的熱力學(xué)條件，其反應(yīng)按如下方程式進(jìn)行：

CaO+[S]+C=CaS+{CO}（1）

CaO+[S]+1/2[Si]=CaS+1/2（2CaO·SiO₂）（2）

在反應(yīng)溫度高于1500℃時(shí)，碳是還原劑。當(dāng)反應(yīng)溫度低于1400攝氏度時(shí)，硅是還原劑。當(dāng)碳做還原劑被氧化時(shí)會(huì)生成大量氣泡。在實(shí)際生產(chǎn)中鐵水溫度在1300℃左右，故脫硫反應(yīng)按方程（2）的方式進(jìn)行反應(yīng)，以硅做還原劑，脫硫反應(yīng)可以平穩(wěn)地進(jìn)行。由方程（2）反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系式計(jì)算可以得知：用活性石灰粉（CaO）處理鐵水其達(dá)到平衡的含硫量比我們要求的低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，因此它是很好的脫硫劑。

三、石灰粉脫硫的機(jī)理

1．表面活性的FeS被活性石灰的電場(chǎng)吸引到石灰粉的表面上，使脫硫反應(yīng)具備發(fā)生的可能；

2．FeS在電場(chǎng)力的作用下被離子化，在靠近Ca離子的S生成S離子，而靠近O離子的Fe生成Fe離子，四種離子混合在一起形成一種中間化合物；

3．由于Ca離子和S離子的離子間距離小于Ca離子和O離子的離子間距離，所以，Ca離子和S離子的作用力大于Ca離子和O離子的作用力，而生成CaS和FeO；

4．最后FeO被[Si]還原生成SiO2和Fe，F(xiàn)e擴(kuò)散到鐵水中，SiO2沉積在石灰表面上，隨石灰上浮到鐵水面上，反應(yīng)完成。

5．高硫鐵水處理的實(shí)際效果：

由上表可以得出結(jié)論：處理后的鐵水基本滿足生產(chǎn)建筑用螺紋鋼的技術(shù)要求。

四、石灰粉脫硫的有關(guān)操作

由于石灰在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中會(huì)有部分石灰粉化，而粉化的石灰粉對(duì)轉(zhuǎn)爐吹煉不利，因此石灰在上高位料倉(cāng)前將石灰粉篩出，按10～15公斤一包裝好放在干燥的地方備用。

1．加入方法：由于我廠沒(méi)有脫硫?qū)Ｓ玫膰姶翟O(shè)備，故采用將石灰粉加入大的鐵水包，再將鐵水倒入大鐵水包，利用鐵水的自重和沖擊力，讓鐵水和石灰粉充分混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)達(dá)到脫硫的效果。當(dāng)鐵水硫超過(guò)0.100%時(shí)，可以重復(fù)一次上述操作后扒干凈鐵水表面的渣。當(dāng)出鐵時(shí)發(fā)現(xiàn)鐵水硫高可以邊出鐵邊加入，由于石灰粉和鐵水混合得更好，脫硫效率會(huì)有所提高；

2．加入量的控制：根據(jù)脫硫反應(yīng)方程式可以計(jì)算出鐵水要脫硫0.050%時(shí)石灰粉的加入量是7公斤/噸鐵水左右，實(shí)際操作中加入10～15公斤/噸鐵水。經(jīng)過(guò)對(duì)鐵水脫硫前后取樣進(jìn)行化學(xué)分析，平均脫硫效率約50%，經(jīng)過(guò)脫硫后的鐵水可以滿足冶煉建筑用鋼材的成分控制要求；

3．對(duì)鐵水包磚襯的影響：由于倒鐵水時(shí)的機(jī)械沖刷及硅被部分氧化的作用，使鐵水包包襯受到很大的侵蝕，脫落磚襯中的二氧化硅和石灰結(jié)合使石灰表面失去了活性，降低了脫硫效率。為防止鐵水預(yù)處理過(guò)程中二氧化硅的有害作用，應(yīng)當(dāng)采用鋁鎂質(zhì)或碳化硅質(zhì)包襯鐵水包作為鐵水預(yù)脫硫處理的專(zhuān)用包，提高脫硫效率；

4．由脫硫反應(yīng)式可以看出脫硫過(guò)程是用鐵水中硅做還原劑，部分硅被氧化，會(huì)導(dǎo)致吹煉過(guò)程中化學(xué)熱收入減少。鐵水倒包過(guò)程鐵水溫度會(huì)相應(yīng)降低，損失了鐵水的物理熱，與倒包次數(shù)和速度有關(guān)，表現(xiàn)在吹煉終點(diǎn)溫度明顯偏低。為了保證吹煉一次命中，應(yīng)該適當(dāng)降低廢鋼比，確保溫度一次命中。

五、結(jié)論

實(shí)踐證明，采用活性石灰粉可得到很高的脫硫效率，比在轉(zhuǎn)爐通過(guò)補(bǔ)吹來(lái)脫硫經(jīng)濟(jì)得多。減少終點(diǎn)成分不合格而多次倒?fàn)t，提高了一次命中率；杜絕鋼水過(guò)氧化，保證了鋼水的質(zhì)量；對(duì)于提高爐齡和降低鐵損都有好處。采用鋁鎂質(zhì)或碳化硅質(zhì)包襯鐵水包，作為鐵水預(yù)脫硫處理的專(zhuān)用包脫硫，是沒(méi)有鐵水預(yù)處理噴吹設(shè)備的中小型鋼鐵企業(yè)進(jìn)行鐵水預(yù)脫硫的經(jīng)濟(jì)又有效的辦法。

作者簡(jiǎn)介：魏奇武（1973- ），男，供職于廣東陽(yáng)江宏大鋼鐵有限公司煉鋼廠，研究方向：鋼鐵冶金管理。