噴吹法和KR機械攪拌法在鐵水脫硫中的分析

邊 雷（唐鋼唐銀鋼鐵有限公司,河北 唐山 063000）

噴吹法和KR機械攪拌法在鐵水脫硫中的分析

邊 雷
（唐鋼唐銀鋼鐵有限公司,河北 唐山 063000）

摘 要：隨著能源、化工、制造等產業對高質量的鋼材需求越來越大，有效去除鋼材中的硫、磷等雜質極大的影響著能源、化工、制造等產業的發展，提高鐵水脫硫、脫硫的效率顯得尤為重要。本文通過分別分析了噴吹法和KR機械攪拌法在鐵水脫硫過程中的原理和應用，進而對比分析了噴吹法和KR機械攪拌法各自的優勢。

關鍵詞：鐵水脫硫；噴吹法；KR法

0 引言

隨著二十一世紀以來科學技術的飛速發展，能源產業、化工產業、制造產業等對高質量鋼材的需求度飛速增長。如何有效去除鋼中含有的硫、磷等雜質，提高鋼材質量，助力能源、化工和制造產業發展是亟需研究的問題。因此有必要對鐵水爐外脫硫，這一鋼鐵生產過程中的一個重要環節進行分析和討論。

1 鐵水脫硫

硫是鋼中含有的有害雜質，危及鋼材的質量，極易造成造成鋼的熱脆性。鋼材中過高的硫含量還會影響其韌塑性以及成型性能。因此需要在鋼材生產過程中盡量去除包括硫、磷等元素在內的雜質。鐵水脫硫技術初創于二十世紀三十年代，發展于二十世紀六十年代，至今，已經日趨成熟。目前，鐵水脫硫已經形成了十幾種脫硫方法，這其中最具有代表性、應用最廣泛的當屬噴吹法和KR法（又稱KR機械攪拌法）。

2 噴吹法在鐵水脫硫中的分析

噴吹法通過將惰性氣體作為載體，把包括CaO、Mg和CaC2在內的脫硫粉劑通過噴槍，伴隨惰性氣體噴進鐵水中，使脫硫劑和鐵水混合，并在混合過程中將鐵水中包含的硫雜質去除。隨著噴吹法的發展，生成了混合和復合噴吹法兩種形式的噴吹法。混合噴吹法是將包括CaO、Mg和CaC2在內的脫硫粉劑先以固定的比例進行混合。在CaO、Mg和CaC2在內的脫硫粉劑充分混合后，再使用惰性氣體將其噴進鐵水中。在混合噴吹法鐵水脫硫過程中，鎂系和鈣系脫硫粉劑通過混合，鈣系脫硫粉劑會分散鎂氣泡，進而增加鎂的有效表面面積，并形成MgS。在脫硫的上升過程中將MgS脫離出鐵水，以達到鐵水脫硫的目的。復合噴吹法與混合噴吹法的主要區別是在之前不將包括CaO、Mg和CaC2在內的脫硫粉劑先以固定的比例進行混合，而是改為在惰性氣體噴進鐵水的過程中混合。被噴槍噴入的惰性氣體使鐵水和脫硫粉劑完全混合，起到攪拌的作用。這樣做的優點在于可以實時掌握CaO、Mg和CaC2這些不同脫硫粉劑的比例。不論是混合噴吹法還是復合噴吹法，脫硫劑的選取是噴吹法的一個重點工作。由于鈣基和鎂基脫硫劑在運輸和貯存過程中存在較高的安全風險，給生產過程帶來了安全隱患，所以脫硫劑的選取主要以純化顆粒鎂為主。目前國內從經濟因素、生產周期和工作強度等方面考慮，傾向于使用鎂系為主的脫硫劑。

3 KR機械攪拌法在鐵水脫硫中的分析

雖然通過引入純化顆粒鎂為主的脫硫劑降低了脫硫劑在運輸和貯存過程中的安全風險隱患，并提高了脫硫水平。但是，不論是混合噴吹法還是復合噴吹法還存在動力條件不足的缺陷。動力條件不足，即為脫硫劑和鐵水僅靠惰性氣體的噴吹和攪拌不能達到與鐵水的完全混合。因此，借助機械的KR機械攪拌鐵水脫硫法應運而生。KR機械攪拌法是通過將包括碳化鈣基和氧化鈣在內的脫硫劑注入鐵水中，使用由耐火材料制成的攪拌器的攪拌、旋轉下，將包括碳化鈣基和氧化鈣在內的脫硫劑和鐵水充分混合，完成鐵水脫硫的過程。由于在KR機械攪拌法的鐵水脫硫過程中，碳化鈣基和氧化鈣等多種脫硫劑可以達到與鐵水完全混合，所以脫硫效果較高。當鐵水的硫含量在百分之零點零三時，經過KR機械攪拌法脫硫的鐵水，硫的最終含量可以降低到萬分之零點一。由于其較高的脫硫效果，KR機械攪拌法在生產高品質鋼材的過程中與噴吹法相比，得到了較多的應用。

4 噴吹法與KR機械攪拌法的比較

通過分別對噴吹法和KR機械攪拌法在鐵水脫硫過程中的分析可以看出，KR機械攪拌法實際上來源于噴吹鐵水脫硫法。由于在噴吹法中，脫硫劑僅僅借助惰性氣體才能與鐵水混合，造成只有在自身的上升過程之中才能吸收鐵水中的硫元素，使得大量的脫硫劑無法完全與鐵水接觸并吸收鐵水中的硫元素，提高了脫硫劑的使用量，增加了成本。KR機械攪拌法通過增加了脫硫劑和鐵水的混合程度，改進了噴吹鐵水脫硫法。而且，比較噴吹法和KR機械攪拌法所使用的脫硫劑也可以看出，噴吹法采用的粉狀脫硫劑需要采取封閉等防護措施。而KR機械攪拌法所采用的脫硫劑為螢石顆粒，安全系數較高，不需要封閉等防護措施。在生產管理的過程中，KR機械攪拌法又減少了一定的費用。但KR機械攪拌法也有其自身的局限性。由于KR機械攪拌法對設備機械的要求較高，特別是對耐火材料制成的攪拌器要求極高，攪拌器的生命往往很短。而且KR機械攪拌法設備所占場地也較大，投資較高，適用于資金充足、規模較大的鋼鐵生產廠家。

5 總結

通過以上對比可以看出，噴吹法包括混合和復合噴吹法兩種形式的噴吹法。KR機械攪拌法是噴吹法的改良方法，是借助攪拌器能夠使脫硫劑和鐵水充分混合，達到更高的脫硫效率。KR機械攪拌法較噴吹法相比脫硫效率更高、生產過程安全風險更低，但是生產條件要求也高于噴吹法。

參考文獻：

[1]黃希枯.鋼鐵冶金原理（修訂版）[M].北京:冶金出版社,1995. [2]常旭.近幾年我國鐵水脫硫預處理的發展與應用[J].煉鋼,2006,22(05):52-59.

[3]歐陽德剛,王慶方,劉守堂.KR法脫硫攪拌器的技術現狀與發展方向[J].武鋼技術,2005,43(05):54-58.

作者簡介：邊雷（1985-），男，河北唐山人，本科，助理工程師，主要從事：煉鋼生產工作。