TFe

SiO₂

CaO

MgO

S

Al₂O₃

R

0.206

34.298

40.719

7.331

1.144

11.148

1.188

本廠各脫硫站采用鈍化Mg粉+CaO粉混合噴吹脫硫工藝及機械扒渣板進行扒渣法。因此，鐵損主要來自兩方面，一是噴吹脫硫過程因鐵水上下翻騰攪拌，致使渣中包裹一定量的金屬鐵液滴，一部分液滴在鐵水罐從脫硫站到扒渣站轉運擱置過程重新滲流回到鐵水熔池中，但仍有另一部分滯留在渣中，隨頂渣一起被扒除。針對這一問題，一般采取降低脫硫渣粘度措施以降低鐵損，如在脫硫粉劑中配入一定量的NaCl或KCl^[11]，或在噴吹前加在鐵水罐表面，或折鐵前加在鐵水罐底，生成低熔點物質以降低脫硫渣熔點，從而使渣中金屬鐵液滴更充分地滲流回到鐵水熔池；二是人工扒渣時，在扒渣板往復運動扒渣過程不可避免地攜帶一定量鐵液，尤其在扒渣后期殘渣較少，且要求扒凈時，這種鐵損明顯增加。通過添加NaCl或KCl降低頂渣熔點雖可減少渣中包裹的金屬鐵液滴，但流動性變好的頂渣極易于從扒渣板兩側回流，更加不易扒除，因此還要添加聚渣劑，其熔點一般在l100-1300℃，聚渣劑成分如表2所示。在鐵水溫度高時，如1350℃左右時，聚渣劑加入后融化速度較快，需加快扒渣板運行速度，在操作上很難控制鐵水液面穩定，反而增加鐵損，若調高聚渣劑熔點，則對于低溫鐵水的聚渣效果大大降低。以上添加NaCl或KCl和聚渣劑等措施對于減少鐵損均有一定輔助作用，但也均增加一定成本。

表2 聚渣劑主要成分/%

Table 2 the main composition of slag conglomeration agent

扒渣作業時鐵水罐會有一定的傾斜角(約23°)，由于幾何形狀變化，在表面張力作用下脫硫渣覆蓋面積被擴大。在投放聚渣劑周圍脫硫渣“成坨”，易于扒除，但坨狀渣扒除后，剩余殘渣不但量少，而且流動性極好，大部分會繞過扒渣板從兩側回流，只有扒渣板正面少部分頂渣被帶出。為將脫硫渣扒除干凈只能以犧牲鐵損為代價，頻繁扒渣。針對以上問題及弊端，涌動式扒渣技術原理為：噴氣槍(噴吹N₂)從鐵水罐偏頂部(1/4-1/2半徑處)插入鐵水，在噴吹氣體上浮力的作用下，形成“泉涌”狀鐵水自下而上翻涌，裸露的鐵水將頂渣推向扒渣口，由于有2個發力點，頂渣呈“半圓形”淤積在扒渣口，扒渣板行程減半，扒渣動作由空間3維(上下左右)“S”形運動，變成僅需直線1維(前后)“一”運動。在鐵水涌動源源不斷推動力的作用下，既使稀渣也不易從扒渣板兩側繞過回流，淤積渣層厚度翻倍，因此扒渣速度加快，不但扒渣時間縮短，而且鐵損大為減少，且不用聚渣劑。

圖3 涌動式扒渣噴氣槍插入方式示意圖

Fig. 3 sketch map of ejection gun insert mode of gush skiming

利用500kg多功能感應爐進行熱態模擬鐵水扒渣實驗。生鐵450kg，升溫到1300℃時投入脫硫渣4.5kg，脫硫渣熔化后，將爐體傾斜23°，貼近爐口上沿內壁下降噴氣槍，直至插入鐵水深度約400mm，供氣流量1m³/min。噴槍插入后鐵液即自下而上翻滾涌動，僅約30s頂渣即偏聚在扒渣口一側，效果如圖4所示。

因500kg中頻爐爐口限制，無法同時安裝2支噴氣槍，熱態實驗只能驗證涌動效果，為精準確定各控制參數，進行水模涌動式扒渣實驗。利用樹脂顆粒模擬鐵水脫硫后頂渣，頂渣厚度30mm，樹脂顆粒直徑1mm，密度0.4g/mm³。鐵水罐模型傾斜23°，兩支噴氣管從鐵水罐模型頂部貼近傾斜上沿垂直插入，供氣流量60-80m³/h，氣體壓力0.6-0.8Mpa，實驗效果如圖5所示。僅20s即將模擬頂渣排開1/2裸露面積，且通過氣體流量及壓力的控制可實現“半圓形”頂渣。實驗結果表明：不但扒渣速度快，而且殘渣剩余少。甚至，若犧牲少量鐵損的情況下，可以實現殘渣“零”剩余。

6 工業生產試驗 將實驗室技術成果轉化為工業生產試驗。在100t及120t鐵水罐進行涌動式微損扒渣工業試驗，如圖6所示。試驗結果表明，鐵水罐頂渣在噴槍插入后30s就已偏聚扒渣口一側，凈扒渣時間從8-10min縮短到5-6min，鐵損從4-6kg/t，且試驗過程未使用聚渣劑。

（1）機械扒渣法的鐵損主要來自渣中包裹金屬鐵液滴和扒渣板往復運動扒渣時攜帶的鐵液，在扒渣后期殘渣較少鐵損明顯增加；

（2）涌動式扒渣可使頂渣呈“半圓形”淤積在扒渣口，扒渣板動作由空間3維“S”形變成直線1維“一”運動；

（3）對于100-120t鐵水罐涌動式扒渣系統的凈扒渣時間從8-10min縮短到5-6min，鐵損從4-6kg/t，聚渣劑消耗為0。

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