關鍵詞：鈍化顆粒鎂；噴吹；脫硫；回硫

中圖分類號：TF702．2文獻標識碼：B文章編號：1002—1043(2008)01 0001—04

隨著武漢鋼鐵(集團)公司二熱軋的興建和高爐技術改造的完成，武漢鋼鐵(集團)公司第三煉鋼廠(以下簡稱武鋼三煉鋼)將要承擔700萬t鋼或更多的生產任務。同時鋼的質量、品種也要求有與之相適應的脫硫能力，而超深脫硫也要求產量的增長。從盡可能節約投資和充分發揮1號脫硫站現有設備能力出發，在現有魚雷罐鐵水脫硫裝置能力的基礎上，借鑒武鋼一煉鋼采用鐵水罐噴吹純鎂的成熟技改經驗，在武鋼三煉鋼廠內鐵水倒灌坑以西興建了300 t鐵水罐噴吹純鎂脫硫劑的2號鐵水脫硫站。該脫硫站采用從烏克蘭引進的純鎂粒噴吹脫硫工藝，于2005年5月25日一次性熱負荷試車成功；經過一年來的生產表明，純鎂粒噴吹脫硫工藝在武鋼三煉鋼得到了成功應用，已具備380萬t／a的生產能力。但該技術在應用中的最大缺點是脫硫后渣稀，渣量少，難扒渣，易回硫。為解決該難題，技術人員通過在生產

實踐中不斷摸索，采取大量切實可行的措施，取得了顯著的攻關效果。

1 主要工藝設備及參數簡介

武鋼三煉鋼2號脫硫站鐵水罐脫硫系統設備包括：上料罐系統；噴吹系統；噴槍傳動系統；測溫取樣系統；一個脫硫工位兩個扒渣工位、兩個鐵水罐車及兩個渣罐車系統；COROS畫面操作系統；鐵水罐車及渣罐車就地(OP7)操作系統及除塵系統組成。主要設計參數如下。

年處理能力 380萬t

平均單罐鐵水重量 264 t(最少240 t，

最多290 t)

鐵水深脫率 ≥90％(ω(So)≤

0．035％時，ω(S_E)≤

0．005％)

溫降速度 ≤1℃／min

金屬鎂單耗 0．23～0．48 kg／t

(ω(S_o)≤0．035％)

常規噴鎂強度 6～12 kg／min

常規噴吹工作壓力 0．9～1．3 MPa

鐵損 ≤0．2％

轉爐終點回硫 △ω (S)≤0．004％

噴吹處理時間 6～15 min

水處理周期 16～29 min

2鎂脫硫反應的基本原理

鈍化鎂一般通過物理鈍化和化學鈍化獲得。鈍化顆粒鎂流動性好，參與脫硫反應較平穩。鈍化后的顆粒鎂適合于噴吹脫硫。噴吹人鐵水的顆粒鎂，在噴槍出口處迅速得到汽化，并溶入鐵水，汽化上升或溶人鐵水中的鎂在載流氣體的攪拌下與鐵水中的硫進行充分接觸，發生高效的脫硫反應。

噴入鐵水中Mg主要發生以下4個反應^[1]：

Mg_(s)一Mg₍₁₎一Mg_(g)一[Mg] (1)

Mg(g) [O]=MgO(s) (2)

△G₁= 一612 300 208．08T

Mg_(g) [S]：MgS_(S)(汽一液界面多相反應)

(3)

△G₂= 一435 138 184．2T(T=1 623 K，

△G₂= 一13 618J／mo1)。

[Mg] [S]=．MgS(s) (4)

(單相反應，T=1 623 K，

△G₃= 一159 789 J／mo1)

反應(1)是鎂噴人鐵水后狀態的變化過程。

反應(2)是在噴吹最初，鎂的消耗主要用于溶

解和脫氧，由于鐵水中的氧含量較低，所以反應(2)很快終止。

反應(3)、(4)同時進行。反應(4)是主要脫硫反應(△G₃<△G₂)。

鎂脫硫反應是放熱反應，低的鐵水溫度更有利于脫S反應。鎂在鐵水中的飽和溶解度隨鐵水溫度降低而提高，隨鐵水溫度的上升而大幅度降低。隨鎂蒸氣壓的增大而增加。

3鐵水罐噴吹鈍化鎂脫硫的生產實踐

武鋼三三煉鋼2號脫硫站300 t鐵水罐噴吹鈍化鎂脫硫于2005年5月25日一次性熱負荷試車成功，設備及工藝參數均達到設計要求。經過一年來的生產證明，純鎂粒噴吹脫硫工藝在我廠得到了成功應用。已達到380萬t／a的生產能力。投產初期，轉爐終點鋼水回硫在ω(S)≤0.017％的水平，不能滿足生產低硫品種鋼的需要，更不能滿足冶煉諸如BDG、W30G、W30GS等超低硫鋼的工藝要求，為了解決回硫問題，我們對鐵水罐脫硫工藝進行了研究和改進。

3．1 鐵水罐裝鐵量控制

鐵水罐裝鐵量決定罐內鐵水液面高度，裝鐵量低于250t，液面高度低，鐵水脫硫渣不易扒出。鐵水罐噴鎂脫硫投產初期，倒罐站出鐵量在264±2 t范圍內的比例為76％。為此，我們及時制定倒罐站魚雷罐出鐵的管理規定，要求魚雷罐出鐵必須控制在250t以上，大幅提高了魚雷罐出鐵264±2 t的裝準率(見圖1)，從而保證脫硫后能順利扒渣，平均縮短扒渣時間1．5 min。

3．2鐵水表面粘渣劑稠化處理

純鎂脫硫工藝鐵水處理后，鐵水罐內渣稀且渣量少，不易扒渣。為解決此問題，采取先扒去部分原始渣，鐵水表面出現液態渣時加入100kg粘渣劑，并用扒渣板來回攪動幾次，使粘渣劑在鐵水液面均勻鋪散開，等待2 min后再扒凈新渣。對轉爐出鋼要求ω(S)≤0．010％的鋼種，采取二次稠渣操作，即扒渣后期第一次加入100 kg粘渣劑，扒出鐵水表面的浮渣后，第二次再加入50kg粘渣劑，用扒渣板攪動幾下，等待1～2 min后扒凈新生渣。

粘渣劑主要以珍珠巖為原料，其中ω(SiO₂)≥60％，依靠物理作用，通過吸收渣的熱量、提高渣的粘度、發泡吸附，將渣稠化扒出。該鐵水粘渣劑在投入試驗以來，使用基本正常。在未使用鐵水粘渣劑以前，自2005年5月25日投產到7月18日，2號脫硫站平均回硫(指轉爐終點硫與2號脫硫站結束硫)為△ω(S)=170×10^-6，深脫硫(指入爐ω(S)≤50×10^-6)的鋼種平均回硫為△ω(S)=80×10^-6。使用粘渣劑的2006年年平均回硫為△ω(S)=78×10^-6，深脫硫(指人爐ω(S)≤50×10^-6)的鋼種年平均回硫Aw(S)=35×10^-6(注：2006年2號脫硫站深處理率為82．3％，絕大部分鐵水都深脫硫)。回硫分別降低△ω(S)=92×10^-6和△ω(S)：45×10^-6，回硫情況得到較大改善(見圖2)。目前可以正常滿足冶煉電工鋼BDG入爐鐵水的要求，但對更高級別的需超深脫硫的電工鋼W30G、w30GS還不能滿足正常生產的工藝要求。

3．3鐵水扒渣側吹工藝的研究與應用

鐵水罐壁增加吹氣孔磚，將扒渣板不能觸及的渣吹到出渣口處，縮短扒渣時間，且容易將渣扒干凈。利用水模擬試驗，研究鐵水罐吹氣裝置在安裝方式、安裝位置、供氣壓力和供氣流量等對攪拌效果的作用及其影響，確定合適的工藝參數(見表1)。目前，所有鐵水罐上均安裝了吹氣裝置，8號、10號為底吹，其余為側吹。加吹氣裝置后，扒渣時間大幅縮短，回硫也大幅降低。分別對出口材SAEl008、SAE1006兩鋼種的冶煉數據進行統計，使用前后效果對比見表2(表中為只使用吹氣裝置后的效果)。

3．4 噴吹中加活性石灰并后攪

如生產節奏不緊，鐵水到2號脫硫站脫硫位先扒去大部分高爐渣，隨后加入10袋(100kg)活性石灰，下槍噴吹后，再依次加入20袋(200kg)活性石灰。噴吹完顆粒鎂，空吹2 min(即后攪)。其作用是：第一鐵水渣硫高，堿度低，硫容量小，對脫硫不利，加入CaO造部分新渣，提高鐵水表面新渣的硫容量，有利于扒渣，鐵損少，減少轉爐回硫；第二CaO具有很強的脫硫能力，且能幫助溶解的鎂以MgS形態在CaS表面形核；第三后攪工藝有利于促進鎂的汽化溶解，噴入氣體在上升過程中帶動鐵水運動，促進傳質，提高反應速度。

從近來在電工鋼BDG上試驗的41爐數據看，轉爐終點ω(S)≤0．010％的有36爐，占87．8％，試驗爐次轉爐終點平均ω(S)=0．008％，回硫質量分數為0.005％，效果較好(見圖3)。目前電工鋼BDG生產用鐵水也完全可在2號脫硫站正常脫硫處理。

3．5 采用兩步鐵水脫硫工藝

對于ω(S)>0．050％的高爐鐵水，直接到2號脫硫站處理困難較大。一方面由于脫硫后渣量大，時間緊，扒渣不干凈，回硫較嚴重；另一方面由于處理周期較長，對快節奏的生產組織十分不利。為此充分利用武鋼三煉鋼1號脫硫站離轉爐轉爐終點平均硫及回硫質量分數對比較遠，脫硫后的鐵水通過在運輸途中的鎮靜和倒罐站沖兌時的充分攪拌，使脫硫劑與鐵水中的硫充分反應，脫硫產物能充分上浮，以及2號脫硫站脫硫反應較快的工藝特點，當高爐鐵水ω(S)≥()．080 ％，且鐵水溫度在1 300℃以上時，不用等樣，先在1號脫硫站噴吹1．5 t碳化鈣進行初脫硫，然后轉至2號脫硫站脫至冶煉標準要求(如果時間允許先扒渣再脫硫)；當高爐鐵水0.050％<ω(S)<0.080％且鐵水溫度在1 300℃以上時，不用等樣，先在1號脫硫站噴吹1 t碳化鈣進行初脫硫，然后轉至2號脫硫站脫至冶煉標準要求(如果時間允許先扒渣再脫硫)。通過采用兩步脫硫法，班計劃的不兌現由原來的每月3次降為0次；品種鋼不兌現由原來的每月4次降為0次。

在采取兩步脫硫法的攻關中，我們還發現當高爐鐵水先在1號脫硫站用碳化鈣初脫至ω(S)≤0.020％，再到2號脫硫站噴吹顆粒鎂把硫脫至ω(S)≤0．003％的鐵水，能滿足冶煉超低硫鋼(W30G、W30GS)的工藝要求。從2006年7～9月對W30G、W30GS鋼所做的17爐試驗來看，光譜分析硫有2爐ω(S)>0．008 ％，原因是生產節奏緊，扒渣不徹底；紅外分析全部ω(S)≤0．008％，回硫△ω(S)=38×10^-6。這說明只有在采取兩步脫硫法的條件下，2號脫硫站才能滿足生產W30G、’W30GS等超低硫鋼的工藝要求。

通過采取上述攻關措施，轉爐終點回硫從改進前△ω(S)=170×10^-6，降低到2005年改進后△ω(S)=94×10^-6，2006年平均回硫為△ω(S)=78×10^-6；扒渣時間從16 min縮短至9．6 min，效果較顯著。

4 兩種脫硫工藝技術經濟指標對比

武鋼三煉鋼目前有兩個鐵水脫硫站，其中1號脫硫站于1996年投產，脫硫方法為：320t魚雷罐頂噴碳化鈣脫硫法(簡稱TDS法)。2號脫硫站于2005年5月25日一次熱負荷試車成功，為300t鐵水罐單噴顆粒鎂。2006年兩種脫硫工藝的技術經濟指標對比情況見表3。

從表3可以看出1號脫硫站脫硫工藝處理時間較長，成本高，但回硫少，處理的鐵水有利于冶煉超低硫鋼(如W30G、W30GS等)。2號脫硫站脫硫工藝處理時間短，成本低，但該工藝回硫較嚴重的固有缺點不能徹底解決，僅適于鐵水的淺脫硫和一般深脫硫。

5 結 論

根據鐵水罐噴吹顆粒鎂脫硫工藝的原理，結合武鋼三煉鋼鐵水脫硫預處理的生產實際，通過采取：(1)控制鐵水罐裝鐵量；(2)鐵水罐壁增加吹氣磚；(3)扒渣后期在鐵水表面加粘渣劑稠化處理；(4)噴吹中加活性石灰并后攪；(5)采用兩步鐵水脫硫工藝等措施，有效地降低了品種鋼的回硫，大大縮短扒渣時間，使得一般低硫鋼種如BDG生產更順行；但對于超低硫鋼種，目前該脫硫工藝尚不能滿足鐵水深脫硫和防止轉爐終點回流的要求，有待進一步研究。