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1、 KR 法铁水脱硫剂实验研究 李安东 1 郑皓宇 1 陈 洁 1 徐安军 2 张茂林 2 徐 峰 2 李联生 2 (1.宝山钢铁股份有限公司不锈钢分公司,上海 200431; 2.北京科技大学冶 金及生态工程学院,北京 100083) 摘 要 宝山钢铁股份有限公司不锈钢公司结合 KR 法铁水脱硫实际生产情况， 在北京科技大学进行了实验室铁水 脱硫实验，优化了脱硫剂成分,在此基础上改进了工艺，提高了脱硫效率，减小了石灰消耗。 关键词 KR 法铁水脱硫 脱硫剂成分优化 Composition Optimization of KR Desulphurizer of Hot Metal Li Ando
2、ng1 Zheng Haoyu 1 Chen Jie1 Xu Anjun2 Zhang Maolin2 Xu Feng2 Li Liansheng2 (1. Baoshan Iron 2.School of Metallurgical and Ecological Engineering,USTB,Beijing,100083) Abstract To optimize compositions of the desulphurizer, desulphurization experiments of hot metal have been conducted in a laboratory
3、of the University of Science and Technology Beijing, in combination with the practice of KR desulphurization of hot metal in the Stainless Steel Branch, Baosteel Iron & Steel Co.,Ltd. Based upon the result, the process of KR desulphurization of hot metal has been improved, with an increase of desulp
4、hurization efficiency and a reduction of lime consumption. Key words KR desulphurization of hot metal, optimization of the composition of desulphurizer 1 引言 铁水炉外预脱硫是炼钢生产的重要工序，对于减轻转炉的脱硫负担、降低钢材硫含量、提高钢材质量及 降低钢铁生产的综合成本起着愈来愈显著的作用。KR 法是一种最有效的炉外脱硫方法之一1，其设备和操 作简单、动力学条件好，已在多家钢铁公司推广应用。本文结合宝山钢铁股份有限公司不锈钢分公司铁水脱
5、硫的实际情况，进行了实验室研究工作，优化了脱硫剂中萤石和铝渣的配比，降低了石灰消耗。 2 实验室脱硫实验 实验原料用宝山钢铁股份有限公司不锈钢分公司的炼钢生铁及脱硫剂。生铁的质量分数（）为：C， 4.50；Si，0.38；Mn，0.18；P，0.09；S，0.02。脱硫剂由石灰、萤石和铝渣均匀混合而成。 实验分为两组： 第一组固定脱硫剂中铝渣的配比， 采用不同萤石配比的脱硫剂进行实验以优化萤石配比； 第二组采用优化的萤石配比，改变铝渣配比进行实验。石灰加入量均按同一定量计算。 实验是在钼丝炉中进行的， 有 SR52 型程序温度控制仪控温。 首先将称量好的生铁装入石墨坩埚(内径为 45 mm ,
6、 高 100 mm)，放入炉内，在氩气保护下缓慢升温到 1300。待生铁熔化、温度稳定后，扒去铁液上 面的浮渣即开始脱硫实验。向铁液中加入脱硫剂后，立即用石墨管向铁液内通入氩气进行搅拌，氩气流量为 1. 0 L/min， 吹管出口距坩埚底 10mm。 然后按一定的时间间隔 （分别为 3 min 、 6 min、 9 min、 12 min、 15 min、 20 min、30min、60 min、120min）用石英管取样，分析化学成分。 3 实验结果分析 图 1 为不同的 1.00.2 萤石配比量的条件下，各炉铁水硫含量随时间的变化曲线，图 2 是对图 1 各曲线 进行微分处理所绘出的各炉铁
7、水脱硫速率随时间的变化曲线。可看出在前 20min 内，萤石按 0.6 脱硫剂的铁 KR 法铁水脱硫剂实验研究 * 水脱硫速度曲线位于最上方，脱硫效果最好；配比为 0.4 和 0.8 的脱硫剂次之；配比为 0.2 和 1.0 的脱硫效果 最差，这说明在此种脱硫实验条件下萤石配比有个优化值。 氟化钙本身没有脱硫作用, 但可改变脱硫动力学条件。其原因是 CaF2所形成的 CaO-CaF2共晶熔体，对 CaO 颗粒表面的脱硫产物 CaS 有溶解作用，加快了反应物的扩散，使脱硫反应能够继续进行2。 图 1 脱硫剂中萤石的含量对脱硫过程的影响 图 2 脱硫剂中萤石的含量对脱硫速率的影响 图 3 为固定
8、脱硫剂中的萤石配比、改变铝渣配比 0.6、0.45、0.3 的条件下，各炉铁水硫含量随时间的变 化曲线。图 4 是在图 3 的基础上绘出脱硫速度曲线。可以看出在前 20min 内，铝渣单耗为 0.45 脱硫剂的脱 硫效果最好，配比为 0.6 时次之，配比为 0.3 时，脱硫不理想。 图 3 脱硫剂中铝渣的含量对脱硫过程的影响 图 4 脱硫剂中铝渣的含量对脱硫速率的影响 铝渣除具有良好的脱氧作用之外， 还可优先于 SiO2， 与 CaO 反应生成熔点 （1539） 较低的 3CaOAl2O3， 或熔点更低的硅铝酸盐， 如钙长石CaOAl2O32SiO2和钙黄长石2CaOAl2O3SiO2等， 抑
9、制高熔点的2CaOSiO2 的生成35，从而可改善脱硫反应的动力学条件；另外，Al2O3与 CaO 反应生成铝酸钙，会降低渣的碱度及 石灰的活性，因此，当铝渣用量过大时,反而会使渣脱硫能力减弱。 4 工业试验结果 宝山钢铁股份有限公司不锈钢分公司参考本实验结果，适当调整了现场 KR 法铁水脱硫工艺，在工业试 验中取得了良好的成绩，吨铁石灰单耗降低到 8kg/tFe 以下，如表 1 所示。 表 1 宝山钢铁股份有限公司不锈钢分公司 KR 铁水脱硫数据 Tab.1 The data of KR desulphurization in the Baoshan Iron & Steel Co.,Ltd
10、. 序 号 处理后S/% 处理前S/% 石灰单耗/kg （tFe）-1 脱硫率/% 1 0.001 0.011 7.77 90.91 2 0.001 0.017 7.73 94.12 3 0.001 0.026 7.89 96.09 4 0.003 0.016 7.79 81.25 5 0.001 0.013 7.76 92.31 2007 中国钢铁年会论文集 5 结论 （1）在宝山钢铁股份有限公司不锈钢分公司现有脱硫剂条件下，萤石配比有个优化值。萤石配比量为 0.6 时，脱硫剂的脱硫效果最好； （2）氟化钙本身虽然没有脱硫作用, 但可改变脱硫动力学条件，加快了反应物的扩散，促进脱硫反应 进
11、行； （3）脱硫剂中，铝渣的配比也存在优化值，铝渣配比量为 0.45 时，脱硫剂的脱硫效果最好； （4）铝渣的作用除了脱氧外，还体现在和其他生成物一起形成低熔点化合物，改善脱硫动力学条件； （5）工业实验表明，通过改善脱硫剂配比，选择合适的萤石和铝渣单耗量，可使脱硫过程吨铁石灰单 耗降低到 8kg/tFe 以下。 参 考 文 献 1 李凤喜，喻承欢. 对 KR 法与喷吹法两种铁水脱硫工艺的探讨.炼钢，2000（16） ：47 2 吴宝国，董元箎.铁水炉外脱硫剂的研究进展及其添加剂作用的理论分析.江西冶金，2003（4） ：24 3 赵俊学炉外脱硫剂研究综述.钢铁研究，1995（5） ：61 4 吴宝国，董元箎.铁水炉外脱硫剂的研究进展.南方金属，2003（132） ：15 5 乐可襄.铁水预处理粉剂组成对脱硫的影响.炼钢，2001（17）25