中小型钢厂铁水喷粉脱硫试验研究

中小型钢厂铁水喷粉脱硫试验研究肖鹏王忠涛俞景禄余海峰杨支那杨海峰张彦民胡新文摘要采用上出料喷粉设备和石灰+电石+萤石的混合脱硫剂在12t铁水包中进行喷粉脱硫工业性试验，结果表明：在保证喷粉量的情况下，可达到良好的脱硫效果；且设备运行稳定可靠，可实现粉气比(kg/kg)的亚浓相输送。关键词铁水喷粉脱硫STUDY ON HOT METAL DESULPHURIZATION BY POWDERINJECTION AT SMALL AND MEDIUM SIZED IRON & STEEL WORKSXiao PengNorthwestern Polytechnic UniversityWang ZhongtaoYu JingluYu HaifongXian University of Architecture & TechnologyYang ZhinaYang HaifongZhang YanminHu XinwenLueyang Iron & Steel WorksSynopsisIndustrial scale experiments of powder injection have been conducted at a 12t ladle by injecting CaO+CaC2+CaF2(lime plus calcium carbide plus fluorspar) with outlet charge powder injection equipment. Results show that excellent outcome of desulphurization can be achieved and smooth and reliable operation of the equipments ensured providing sufficient quantity of injection powder can be supplied, and thus transfer of injection powder in an appropriate ratio of powder-gas phase is realized.Keywordshot metalpowder injectiondesulphurization1前言略钢高炉铁水含硫量波动较大，但一般偏高。为了降硫，通常都在出铁过程中把苏打粉直接撒入铁水包进行混冲脱硫。该法虽有一定的脱硫效果，但环境污染严重，成本较高，而且其脱硫产物(Na2S)在高温下不稳定，带入转炉内冶炼时容易产生回硫，从而加重了转炉的工作负荷。为了提高转炉炼钢的综合效益和产品质量，略钢结合自己的厂情，并与西安建筑科技大学冶金应用技术研究所合作，建立起简易的铁水脱硫站，在12t铁水包中进行了铁水喷粉脱硫的工业性试验。试验前期主要是考察设备的工作性能，摸索合理的喷吹参数和规范脱硫混合粉剂的质量标准。在此基础上，统一了认识，并完成了两次试验，取得了令人满意的效果，对中小型钢厂提高铁水脱硫率有借鉴的意义。2试验条件2.1喷粉设备与国内常用的不同，本喷粉设备采用上出料方式，结构简单，具有引喷和流化功能。喷粉系统由喷粉罐(含引喷器)、喷枪及其旋转升降结构、输送管路和控制仪表组成，见图1。图1喷粉装置简图1.集气罐2.输送管路3.装料漏斗4.喷粉罐5.喷枪旋转升降机构6.喷枪7.蝶阀2.2铁水包系目前转炉兑铁水用铁水包，外径1500mm,1200mm，内高2000mm，公称容量12t。2.3铁水条件及脱硫粉剂化学成份铁水条件及脱硫粉剂化学成份见表1。表1铁水条件及脱硫粉剂化学成分铁水成分/%脱硫粉剂/%CSSiMnPT/石灰(CaO86.0%)电石(三级品)萤石(CaF282.4%)4.074.810.0320.0570.931.350.270.340.230.27129013306030103试验结果第一次试验7炉，除其中两炉因堵枪停吹和喷粉量5kg/t未统计外，余下5炉的试验结果见表2。第2次试验9炉，除其中两炉也因堵枪停吹和喷粉量5kg/t未统计外，余下7炉的试验结果亦列于表2。 表2工业性试验结果试验序号炉号喷吹时间/min载气流量/m3.h-1粉剂粒度/mm粉剂单耗/kg.t-1铁水S/%脱硫率/%平均脱硫率/%喷前喷后第一次试验393786.50.0480.02058.3396486.00.0550.02947.33965812150.16.00.0570.02654.449.4396686.00.0460.02447.8386986.00.0510.03139.1*第二次试验4490811.00.0430.00979.14491812.00.0430.00783.7449286.00.0410.02051.24495810120.86.00.0370.01948.664.54449686.50.0360.01461.1641086.00.0360.01655.645245.37.00.0320.00971.9*有突发性喷溅 4分析讨论4.1脱硫效果由表2可见，同为喷吹8min，第一次试验的铁水原始硫含量为0.046%0.057%，平均脱硫率为49.4%；而第二次试验的铁水原始硫含量只有0.032%0.043%，铁水平均脱硫率却高达64.5%，说明第二次试验的脱硫效果明显优于第一次。其主要原因如下：(1)适当调大了粉气比，有利于提高单位时间的供粉量；(2)适当调大了粉剂的粒度，并注意其防潮和保持干燥。由此带来的好处是：出料稳顺畅，粉剂利用率高1。例如，粉剂单耗同为6.0kg/t，第一次的脱硫率为39.1%54.4%，平均为47.2%；而第二次的脱硫率为48.6%55.6%，平均为51.8%。4.2脱硫稳定性在粉剂单耗大致相同的情况下，保持脱硫的稳定性相当重要。从总体来看，两次试验的脱硫率均较稳定。第一次试验，唯独炉号5809因喷粉过程产生较强的突发性喷溅，使脱硫率只达39.1%。由此可见，欲稳定脱硫效果，关键在于严格控制脱硫粉剂的质量，使粉剂在管路中流动顺畅，出粉稳定。4.3喷粉量和喷吹时间在正常喷粉条件下，粉剂单耗越大，脱硫率则越高2。从本试验结果(表2和图2)可以明显看出这一规律性：当粉剂单耗为6.0、6.5、7.0和11.012.0kg/t时，脱硫率分别为39.1%55.6%(平均49.4%)、58.3%71.9%(平均63.8%)和79.1%83.7%(平均81.4%)。图2脱硫率与粉剂单耗的关系相对而言，本试验中所确定的喷吹时间对脱硫不产生影响，因为喷粉量可以不依靠喷吹时间来调整。这意味着只要粉剂单耗予以保证，可以适当缩短喷吹时间，仍可达到良好的脱硫效果。4.4亚浓相输送目前喷射冶金喷粉时的粉气比，通常为2040kg/kg，即属于稀相输送。稀相输送的缺点是载气量大，易增加喷溅，同时延长了喷吹时间，影响其它技术经济指标。本试验基本可以实现粉气为4080kg/kg的亚浓相输送，说明这种上出料结构的喷粉设备可以克服更大的管路阻力。5结论(1)采用石灰+电石+萤石的混合脱硫剂，对于原始含硫量为0.032%0.043%的铁水，当粉剂单耗为6.0kg/t时，脱硫率为48.6%55.6%，平均达51.8%，且随着粉剂单耗增加，脱硫率增大。(2)保证脱硫粉剂的原料质量与干燥，采用较大的粉气比与粉剂粒度(0.8mm)有利于减小铁水喷溅量，提高单位粉剂量的脱硫率，稳定脱硫效果。(3)采用带引喷器的上出料结构喷粉设备可以实现粉气比为4080kg/kg的亚浓相输送，保证出料稳定顺畅，提高粉剂利用率。从而可以适当减小粉剂单耗与缩短喷吹时间，使脱硫效果得到明显提高。联系人:肖鹏,博士生，西安市(710072)西北工业大学凝固技术国家重点实验室576信箱