低溫高硫釩鈦鐵水脫硫工藝優化與實踐

李 琨，孫 毅，黃生權，鐘正華，萬朝明

(攀鋼集團成都鋼釩有限公司，四川成都 610300)

1 引言

隨著我國鋼鐵工業的迅猛發展，對鐵礦石的需求大幅增加，鋼鐵產品市場競爭日益激烈，而我國的鐵礦石資源大多品位較低，雜質元素含量較高［1］，進口鐵礦石價格飛速上漲，加之運輸成本上升，對于內陸鋼鐵企業造成巨大沖擊。世界金融危機爆發后，西方國家對我國鋼鐵產品征收高額關稅，導致國內鋼材嚴重過剩，為占領更多市場份額，各鋼鐵企業紛紛降價銷售，以致大多數鋼鐵企業虧損。為適應市場發展趨勢，提高產品競爭力，各公司使用價格相對低廉的國內礦石比重越來越大。

攀鋼集團成都鋼釩有限公司高爐是400 m3的小高爐，2008年以前鐵水［S］在0.06%以內，鐵水平均溫度≥1300℃。2008年以后，公司原料急速變差，主要以高硫高磷原料為主，同時又有30% ～50%的釩鈦磁鐵礦，高爐冶煉硫負荷較大，噸鐵達到6.5 kg以上，因此鐵水溫度、成分波動變化無常，加之鐵水運輸等問題，導致轉爐的脫硫比和脫硫率較低，甚至冶煉普通建材鋼都有困難，低硫管線鋼更難。

2 鐵水脫硫現狀

2．1 工藝流程

攀成鋼轉爐煉鋼廠鐵水噴粉脫硫站于2004年建成投產，工藝流程為:鐵水進站→翻鐵入混鐵爐(或直接翻入鐵水包)→出鐵→測溫取樣→設定噴吹參數→脫硫車進入脫硫工位→噴吹→傾動扒渣→測溫取樣→補加鐵水→吊包。

2．2 主要設備

轉爐煉鋼廠噴粉脫硫設備主要包括:供氣系統、供料系統、噴槍系統(三孔Y型槍)、夾鉗裝置、電控系統、儀表及檢測系統、扒渣機和鐵水罐傾翻車等。

2．3 主要工藝參數

鐵水包噴粉脫硫主要設計工藝參數，見表1。

表1 噴粉脫硫主要設計參數

2．4 脫硫現狀

轉爐煉鋼廠噴粉脫硫效果從投產以來不太理想，特別是高爐采用大量釩鈦磁鐵礦冶煉之后，鐵水溫度低，硫磺越來越高，噴粉脫硫效果更差，轉爐煉鋼困難，低硫鋼基本無法生產，見表2。

表2 噴粉脫硫指標

3 現狀分析及改進

3．1 脫硫槍改進

從表2數據可以看出，脫硫槍粘堵較嚴重，特別是堵塞率高達81%，既影響了脫硫效果，也影響了作業率，處理噴槍時間長，工作量大，處理之后很快又發生堵塞。我們將堵塞脫硫槍解剖發現，鐵水堵塞了Y型槍的噴嘴，而主管道并未堵塞。從統計數據看，鐵水溫度低于1250℃時，噴槍堵塞占64%，但也出現了較高溫度堵槍的情況。分析認為，噴槍主管道內徑(Φ40)較脫硫粉氣主管道(Φ25)大，在三個噴嘴焊接位置出現氣流和粉劑不均的問題，導致噴嘴出口壓力不均，壓力較小的的噴嘴就易堵塞。

針對此問題，我們進行了2次脫硫槍改進，第1次做了35支單孔直通噴槍，內徑Φ28。試驗結果為:5支發生了堵塞，30支正常，分析5支堵塞的脫硫槍時發現，使用溫度低于1230℃，解剖噴槍時發現堵塞的冷鐵長度較長，認為內孔仍然偏大，出口速度壓力不如粉氣輸送主管道。為進一步解決好脫硫槍堵塞問題，我們把槍的內徑改為Φ25和粉氣輸送主管道一致，進行了40支試驗。試驗結果只有2支槍發生了堵塞，其余正常，被堵塞槍使用溫度在1230℃以下。經過2次噴槍改進試驗后，我們進一步確定了鐵水脫硫的最低脫硫溫度，確保了生產順行，同時脫硫率提高約5%。

3．2 脫硫劑改進

從表2數據可以看出，我廠脫硫率較低、鐵損大，究其主要原因有四個方面:

3．2．1 鐵水溫度較低

從表2可以看出，我公司高爐鐵水溫度較低，鐵水溫度低對脫硫率有較大影響［2］，見圖1。

圖1 脫硫率與鐵水溫度的關系

3．2．2 脫硫劑熔點高

脫硫劑熔點較高，在鐵水溫度較低的況下很難熔化，脫硫劑利用率降低，鐵渣分離較難，脫硫效果較差，從表3脫硫劑成份可以看出其熔點較高。

表3 脫硫劑主成分/%

3．2．3 鐵水帶渣量大

因高爐爐料中有較大比例釩鈦磁鐵礦(見表4、表5)，釩鈦磁鐵礦冶煉特點是低爐溫操作，鐵水溫度低且區間較窄，因此常見鐵渣分離不好，鐵水帶渣量大，渣中硫含量高且波動大。轉爐煉鋼廠脫硫站不具備扒除初渣條件，在脫硫過程中不僅影響了Ls，而且脫硫終渣粘結成團，扒渣困難(見圖2)，圖3為鐵水帶渣量較少的脫硫渣。

表4 鐵水主成分/%

3．2．4 鎂粉比例較高且不均

鎂粉比例較高，粒度、比重與石灰粉不一致，在運輸和使用中分層，噴吹時料中鎂粒不均，在鐵水中氣化致較大噴濺，槍位越深噴濺越嚴重，鐵損越大，但槍位越淺脫硫率越低。

表5 高爐渣主成分/%

3．2．5 脫硫劑改進

在鐵水條件得不到改善的情況下，針對脫硫率低和噴濺嚴重的問題，我們對脫硫劑進行了改進，降低熔點、增加少量催化劑和其它有益成分做工業性試驗，改進型Ⅰ試驗了150噸，改進型Ⅱ試驗了300噸，脫硫劑成分見表6，試驗結果見表7。

表6 脫硫劑成分/%

表7 試驗數據

從改進型脫硫劑使用結果看，改進型Ⅰ脫硫率較原脫硫劑有所提高，渣中全鐵和噴濺損失大幅下降，噴吹速度快，每包噴吹時間縮短了3 min，脫硫溫降比原脫硫劑小3℃左右。改進型Ⅱ脫硫率比原脫硫劑提高了30%，噴濺損失與改進型Ⅰ相當，噴吹速度更快，渣中全鐵還進一步降低，溫降比原脫硫劑小3℃以上，終渣形狀較好，扒除較快且不易粘扒渣板，見圖3。改進型Ⅱ噸鐵成本比改進型Ⅰ高1.5元，但比原脫硫劑降低了5.2元，因噴濺減少、渣中全鐵下降減少損失12.5元/噸鐵。

圖2 鐵水帶渣量較大的脫硫終渣

3．3 噴吹參數優化

在改進脫硫劑的同時，我們對噴吹參數作了優化，如加大給粉速度，適當降低罐壓、噴槍插入深度盡量接近設計水平，這有利于縮短脫硫處理時間和提高脫硫率，減少溫度損失。

3．4 設備問題及改進

3．4．1 撈渣機代替扒渣機

鐵水帶渣量較大，不具備扒初渣條件，在試驗中有約15%的爐次受到了較大影響，脫硫率明顯偏低，同時脫硫終渣不能有效扒除，轉爐回［S］量較大，平均回［S］量達0.011%。采用撈渣機在鐵水組完罐后撈初渣，對穩定和提高脫硫率有較大好處，受鐵水帶渣影響脫硫的問題得以解決，同時終渣撈除率提高了10% ～20%，轉爐回［S］量降低了0.009%，脫硫渣中無塊鐵，每爐可少損失鐵水100～150 kg，還可節約處理時間2～3 min。

3．4．2 加高鐵水罐口高度

在優化脫硫過程中，我們發現鐵包使用壽命較短，主要是渣鐵粘罐口邊沿問題較嚴重，適當加高鐵水罐口高度，減少粘結，在提高鐵水罐使用壽命的同時，進一步降低噴濺損失，也避免了二次出鐵高硫鐵水帶來的影響。

4 結語

(1)在鐵水溫度較低的情況下噴粉脫硫，單孔噴槍不易堵塞。

(2)通過對脫硫劑改進，提高了低溫高硫釩鈦鐵水脫硫率，減少了溫度損失，且帶來較好直接經濟效益。

(3)合適的噴吹參數，對降低溫度損失、提高脫硫率有一定作用。

(4)對脫硫設備做恰當改進可進一步優化脫硫效果。

［1］ 劉炳宇．不同鐵水脫硫工藝方法的應用效果［J］．鋼鐵，2004，39(6)．

［2］ 孫恩茂．鐵水脫硫在鞍鋼的生產應用［J］．鋼鐵，2003，38(4)．