CN102471814B

CN102471814B - 铁水的脱硫方法

Info

Publication number: CN102471814B
Application number: CN201080029394.3A
Authority: CN
Inventors: 菊池直树; 小泉正树; 山内崇; 松田树人; 岸本康夫; 岩浅麻希; 中井由枝
Original assignee: NKK Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2030-06-29
Also published as: JP2011149087A; EP2434025A1; KR20120026623A; CN102471814A; EP2434025B1; EP2434025A4; WO2011002094A1; JP5195833B2; BRPI1015360B1; BRPI1015360A2; KR101366720B1

Abstract

一种使用具备搅拌叶片的机械搅拌式脱硫装置的铁水的脱硫方法，其中，通过借助顶吹喷枪将粒径为30～400μm的石灰系脱硫剂与输送用气体一起顶吹添加到利用搅拌叶片进行着搅拌的铁水的浴面上来进行脱硫处理，由此能够以较高的添加效率来添加脱硫剂，同时能够防止所添加的脱硫剂的凝聚，由此能够稳定地进行高效的脱硫。

Description

铁水的脱硫方法

技术领域

本发明涉及使用具备搅拌叶片(impeller)的机械搅拌式(mechanicalstirring)脱硫装置，借助顶吹喷枪(toplance)将脱硫剂(desulfurizationagent)喷吹添加到利用搅拌叶片进行着搅拌的铁水浴面上来对铁水(hotmetal(molteniron))进行脱硫(desulfurization)的方法。

背景技术

随着近年来低硫钢的生产量的增加，必须在铁水阶段进行有效的脱硫处理。铁水的脱硫处理一直以来常见的是使用石灰(CaO)等固体脱硫剂的方法。例如，一直实施下述方法：通过使用喷射喷枪(blowinginjectionlance)将石灰系脱硫剂(CaO-baseddesulfurizationagent)吹入到收容于混铁车(torpedocar)或铁水罐(hot-metalladle)等铁水输送容器中的铁水中来进行添加的脱硫方法、将搅拌叶片(也称为“叶轮”)浸渍到铁水输送容器内的铁水中并利用旋转的搅拌叶片搅拌铁水同时以自上方添加(topaddition/additionfromtop)的方式添加石灰系脱硫剂的机械搅拌式脱硫方法。

对于使用该石灰系脱硫剂的脱硫反应而言，增大反应界面面积(reactioninterfacialarea)对于脱硫反应的效率化是很有效的，因此，如果使添加的脱硫剂的粒径(sizeindiameter)细粒化则可以提高脱硫反应效率。但是，在使用实际机器的机械搅拌式脱硫方法中，一般采用从加料斗添加(add)脱硫剂，将脱硫剂从设置于铁水罐等处理容器的上方的投入口自上方添加至处理容器内的方法。利用这样的方法添加细粒的脱硫剂时，发生飞散的脱硫剂和因上升气流而飞扬的脱硫剂增多，脱硫剂的添加效率降低，结果得不到有效的脱硫处理。

为了解决该问题，专利文献1中提出了下述使用机械搅拌式脱硫装置的铁水的脱硫方法：通过借助顶吹喷枪将脱硫剂与输送用气体(carriergas)一起顶吹添加(blasting)到利用搅拌叶片进行着搅拌的铁水的浴面上来进行脱硫处理。根据专利文献1，由于将反应性优良的细粒的脱硫剂与输送用气体一起顶吹添加，因此添加时的飞散减少，脱硫剂的添加效率提高。并且，细粒的脱硫剂的反应界面面积大，因此，可促进脱硫反应，能够显著提高脱硫率(desulfurizationrate)。另外，专利文献1中，从使顶吹的脱硫剂顺利分散(scatter)到铁水中的观点考虑，对于从搅拌叶片的中心至脱硫剂的喷吹位置的水平距离R，优选满足：

d/3≤R≤d/2+1/3×(D-d)

的关系((2)式，其中，D为收容铁水的处理容器的内径(直径)、d为搅拌叶片的直径)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-179690号公报

发明内容

发明所要解决的问题

为了提高单位质量的脱硫剂的脱硫反应效率，增加实质性的反应界面面积是很重要的。专利文献1中，为了避免从处理容器上方以自上方添加的方式添加脱硫剂时成为问题的脱硫剂的凝聚(aggregation)从而增加实质性的反应界面面积，使用顶吹喷枪将粉状脱硫剂与输送用气体一起喷吹到铁水浴面上。在此，凝聚是指所添加的粉状脱硫剂在添加后在铁水中或铁水上聚结而生长为球状的现象，为了增加实质性的反应界面面积，需要抑制凝聚。为了抑制凝聚、减小凝聚粒径，考虑添加更微细的脱硫剂的方法。但是另一方面，即使从顶吹喷枪进行喷吹添加，当脱硫剂过于微细化时也会存在添加效率变差的问题。

如果该观点考虑来检验专利文献1，专利文献1并未规定脱硫剂的粒径，因此，不得不说要稳定地获得以高添加效率添加脱硫剂并且防止所添加的脱硫剂凝聚的脱硫处理是很困难的。

另外，在铁水的预处理工序中，在对铁水进行脱硫处理前，有时会对铁水进行脱硅处理、脱磷处理。该情况下，在将前一工序的脱硅处理或脱磷处理中生成的熔渣除去后实施脱硫处理，但前一工序的熔渣无法完全除去，会不可避免地混入前一工序的熔渣，另外，其混入量也是变动的。脱硅处理及脱磷处理均为利用氧化反应进行的精炼，因此混入的熔渣的氧化度高。该混入的熔渣在利用搅拌叶片搅拌铁水时被卷入铁水中，并被铁水中的碳还原。该现象是与向铁水中添加氧等同的现象，对于作为还原精炼的脱硫反应有不利的作用。即，因混入的熔渣而抑制脱硫反应。该现象对于用顶吹喷枪进行的脱硫剂的喷吹添加的影响比上方添加法更大。这是因为，对于上方添加法而言，混入熔渣和脱硫剂(上方添加的熔剂)在浴面上凝聚，混入熔渣不直接卷入铁水中因而混入熔渣不易抑制脱硫反应，但对于利用顶吹喷枪的喷吹添加而言，存在于铁水液面上的脱硫剂(上方添加的熔剂)较少，因而混入的熔渣直接被卷入的情况增多。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供如下所述的铁水的脱硫方法：在使用具备搅拌叶片的机械搅拌式脱硫装置、借助顶吹喷枪将脱硫剂喷吹添加到利用搅拌叶片进行着搅拌的铁水浴面上来对铁水进行脱硫处理时，能够以较高的添加效率添加脱硫剂，同时能够防止所添加的脱硫剂的凝聚，由此能够稳定地以高效率进行脱硫。

用于解决问题的方法

对于用于解决上述问题的第一发明所涉及的铁水的脱硫方法而言，是一种使用机械搅拌式脱硫装置的铁水的脱硫方法，其特征在于，通过借助顶吹喷枪将粒径为30～400μm的石灰系脱硫剂与输送用气体一起顶吹添加到利用搅拌叶片进行着搅拌的铁水的浴面上来进行脱硫处理。

对于根据第一发明的第二发明所涉及的铁水的脱硫方法而言，其特征在于，上述顶吹喷枪朝向铅直方向下方配置，设收容铁水的处理容器的内壁半径为D、搅拌叶片的半径为R、从处理容器的中心至上述顶吹喷枪中心的水平距离为A时，上述搅拌叶片的半径(R)相对于上述处理容器的内壁半径(D)在满足下述(1)式的关系的范围内，且上述水平距离(A)相对于上述内壁半径(D)及上述搅拌叶片的半径(R)在满足下述(2)式的关系的范围内，

R≤(1/2)×D…(1)

R≤A≤(1/2)×D…(2)

其中，在(1)式及(2)式中，D为收容铁水的处理容器的内壁半径(m)，R为搅拌叶片的半径(m)，A为从处理容器的中心至顶吹喷枪中心的水平距离(m)。

对于根据第一或第二发明的第三发明所涉及的铁水的脱硫方法而言，其特征在于，将预先回收的、用石灰系脱硫剂进行脱硫处理而产生的脱硫熔渣添加到上述铁水的浴面上后，利用上述搅拌叶片对铁水进行搅拌，然后，添加上述脱硫剂。

发明效果

根据本发明，通过从顶吹喷枪喷吹将粒径规定为30～400μm范围内的石灰系脱硫剂来进行添加，因此不含容易飞散的微粉，可防止喷吹添加时的飞散。另外，与此同时，不含反应界面面积小的粗大粒子，而且可防止所添加的脱硫剂的凝聚，因此脱硫反应界面面积增大，能够稳定地实现高效率的脱硫处理。结果可实现脱硫剂单位消耗量的削减、与之相伴随的熔渣量产生的削减等，带来工业上的有益效果。

附图说明

图1是本发明中使用的机械搅拌式脱硫装置的概略图。

图2是表示石灰系脱硫剂的粒径(横轴：mm)与飞散率(纵轴：％)的关系的图。

图3是表示石灰系脱硫剂的粒径(横轴：mm)与脱硫熔渣的平均径(纵轴：mm)的关系的图。

图4是表示石灰系脱硫剂的粒径(横轴：mm)与处理后的铁水中硫浓度(纵轴：质量％)的关系的图。

具体实施方式

以下，详细说明本发明。

在使用机械搅拌式脱硫装置、通过借助顶吹喷枪将石灰系脱硫剂与输送用气体一起顶吹添加而进行的铁水的脱硫处理中，为了确认添加的脱硫剂的最佳粒径范围，本发明人使用机械搅拌式脱硫装置实际机器，以多种变更的脱硫剂的粒径进行了铁水的脱硫试验。图1中示出脱硫试验中使用的机械搅拌式脱硫装置的概略图。

图1中，收容从高炉出铁的铁水3的铁水罐2被搬入到搭载于台车(carringtruck/carrier)1上的机械搅拌式脱硫装置中。机械搅拌式脱硫装置具备浸渍、埋没于铁水罐2中收容的铁水3中、用于旋转搅拌铁水3的耐火材料制的搅拌叶片4，该搅拌叶片4通过升降装置(未图示)沿大致铅直方向升降，且通过旋转装置(未图示)以轴4a为旋转轴而旋转。另外，机械搅拌式脱硫装置中设置有用于向铁水罐2中收容的铁水3顶吹添加石灰系脱硫剂7的顶吹喷枪5。顶吹喷枪5与由收容粉体状的石灰系脱硫剂7的投料器8和用于从投料器8定量添加的添加装置(supplingdevice)9构成的供给装置连接，形成能够从顶吹喷枪5将粉体状的石灰系脱硫剂7与输送用气体10一起在任意的时机进行供给的结构。作为输送用气体10，使用还原性气体、惰性气体或非氧化性气体。另外，铁水罐2的上方具备覆盖铁水罐2的集尘罩(dusthood)6，通过集尘罩6上安装的排气管(未图示)各处理中的废气和灰尘抽吸到集尘器(未图示)中。在该脱硫装置的情况下，搅拌叶片4的轴4a及顶吹喷枪5以贯穿集尘罩6且能够上下移动的方式设置。

脱硫试验中，使用粒径为10～1000μm范围的CaO-20质量％Al₂O₃作为石灰系脱硫剂7，研究该石灰系脱硫剂7的飞散特性、处理后的脱硫熔渣径及脱硫特性。表1中示出脱硫处理条件。需要说明的是，本发明中的脱硫剂的粒径通过筛分来定义，即使是长径大于筛分器的网眼尺寸的纺锤形，只要可通过该筛分器，则定义为小于该筛分器的网眼尺寸。另外，在变更该脱硫剂的粒径的脱硫试验中，使用粒度调节为平均粒径±10％的石灰系脱硫剂作为所使用的石灰系脱硫剂7。

表1

将收容有1280～1320℃的300吨铁水3的铁水罐2搭载到台车1上，调整搭载了铁水罐2的台车1的位置以使搅拌叶片4的位置大致为铁水罐2的中心，然后，使搅拌叶片4下降而浸渍到铁水3中。在搅拌叶片4浸渍到铁水3中后，开始搅拌叶片4的旋转，并加速到预定的转速(120rpm)。在搅拌叶片4的转速达到预定的转速后，起动添加装置9，将投料器8中收容的石灰系脱硫剂7与输送用气体一起从顶吹喷枪5向铁水3的浴面喷吹来进行添加，由此进行脱硫处理。该脱硫试验中，使顶吹喷枪5的设置位置为如下位置：将作为处理容器的铁水罐2的内壁半径(innerradius)设为D(m)、将从铁水罐2的中心至顶吹喷枪5的中心的水平距离设为A(m)时，距离(A)为(1/2)×D、从铁水罐内的铁水3的静止液面至顶吹喷枪5的顶端的距离(称为“喷枪高度”)为1.0m。需要说明的是，上述距离(A)大于叶轮的半径(R)(m)。而且，在该位置将顶吹喷枪5朝向铅直下方配置，并且使用氮气作为输送用气体。

预定量(7kg/吨铁水)的石灰系脱硫剂7添加结束后，进行预定时间(15分钟)的搅拌，然后停止搅拌叶片4的旋转。搅拌叶片4的旋转停止后，使搅拌叶片4上升，在铁水罐2的上方待机。在生成的脱硫熔渣上浮而覆盖铁水表面并达到静止的状态下，铁水3的脱硫处理结束。

该脱硫处理结束后，从铁水3采集样品来研究铁水的硫含量，同时，采集铁水上漂浮的脱硫熔渣10kg，通过粒径分布测定来计算脱硫熔渣的平均径。另外，测定脱硫处理中被上述集尘器的过滤器捕获的石灰系脱硫剂7的量，将其相对于脱硫剂的添加量的比率(百分率)作为飞散率(scatterratio)进行评价。另外，与前述的脱硫剂的粒径同样，脱硫熔渣的粒径通过筛分来定义，即使是长径大于筛分器的网眼尺寸的纺锤形，只要可通过该筛分器，则定义为小于该筛分器的网眼尺寸。另外，脱硫熔渣的平均粒径测定方法根据“粉体工学叢書、第1卷、粉体の基礎物性、编者：粉体工业会、发行所：日刊工业新闻社”的第8～12页记载的方法，以1作为分布的基准r(0(个数)、1(长度)、2(面积)、3(体积)中的任一者)(即，以长度作为分布的基准)，测定算术加权平均粒径。

图2中示出石灰系脱硫剂的粒径(横轴：mm)与飞散率(纵轴：％)的关系，图3中示出石灰系脱硫剂的粒径与脱硫熔渣的平均径(纵轴：mm)的关系。由图2及图3可以看出，脱硫剂的粒径小于30μm时，飞散率急剧升高，达到80％以上。另一方面，脱硫剂的粒径越大则脱硫熔渣的平均径越大，但在脱硫剂的粒径为400μm以下的范围内，脱硫熔渣的平均径并不太增大。在脱硫剂的粒径超过400μm的范围内，飞散率较低，但脱硫熔渣的平均径变大，无法期待反应界面面积的增加。

图4中示出石灰系脱硫剂的粒径与处理后的铁水中硫浓度(纵轴：质量％)的关系。可知如根据飞散率及脱硫熔渣的平均径预测到的那样，通过使石灰系脱硫剂7的粒径在30～400μm的范围内，能够在一直到低硫钢为止的范围内进行稳定的脱硫处理。需要说明的是，图2～4的横轴的脱硫剂粒径表示将粒度调节至平均粒径±10％的范围的脱硫剂的平均粒径。

本发明是基于上述试验而完成的，其为使用机械搅拌式脱硫装置的铁水脱硫方法，其特征在于，通过借助顶吹喷枪将粒径为30～400μm的石灰系脱硫剂与输送用气体一起顶吹添加到利用搅拌叶片进行着搅拌的铁水的浴面上来进行脱硫处理。

此外，还进行了使用粒径为30～400μm范围内的石灰系脱硫剂7、并改变顶吹喷枪5在铁水罐2的半径方向上的设置位置的试验。该情况下，设搅拌叶片4的半径为R(m)时，搅拌叶片半径(R)为铁水罐2的内壁半径(D)的1/2以下(R≤(1/2)×D)，并且，顶吹喷枪5朝向铅直方向下方，喷枪高度恒定为1.0m。搅拌叶片4的位置设置于铁水罐2的大致中心位置。

其结果是，使从铁水罐2的中心至顶吹喷枪5的中心的水平距离(A)为从搅拌叶片4的外周位置即搅拌叶片半径(R)至铁水罐2的内壁半径(D)的1/2的范围内时(R≤A≤(1/2)×D)，脱硫处理后的铁水中硫浓度的平均值为0.0007质量％(偏差的范围：0.0006～0.0015质量％)、脱硫剂的飞散率为5～10％、脱硫熔渣的粒径为5～10mm，得到稳定而良好的结果。

顶吹喷枪5的设置位置比该优选范围更靠近铁水罐2的中心侧(从铁水罐的中心至未达搅拌叶片4的外周位置处、0≤A＜R)时，在添加位置附近形成巨大的脱硫剂块，脱硫熔渣的粒径变得过大，并且脱硫剂附着到搅拌叶片4的轴4a上使脱硫反应劣化。另一方面，比优选范围更靠外侧时((1/2)×D＜A≤D)，越靠近外侧脱硫剂的飞散率越高，且脱硫熔渣的粒径越大。

这是因为：形成了通过搅拌叶片4所形成的涡流使浴面及浴内的液流朝向铅直方向下方的范围，通过在该范围内顶吹添加脱硫剂7，使脱硫剂7卷入浴内以进行脱硫反应。过于靠近铁水罐2的中心时，脱硫剂7在位于搅拌叶片4的周围的共旋转部(thepartofhotmetalwhichrotatesatthesamespeedwithimpeller)蓄积而形成块，另一方面，过于靠近外侧时，浴面及浴内的液流朝向铅直方向上方，到卷入浴内为止要花费时间，在此期间飞散、凝聚不断进行。

即，可知：在搅拌叶片半径(R)相对于铁水罐2的内壁半径(D)满足下述(1)式的关系的范围内的条件下，将顶吹喷枪5朝向铅直方向下方配置时，使顶吹喷枪5的设置位置在满足下述(2)式的关系的范围内时，可得到高脱硫率。

R≤(1/2)×D…(1)

R≤A≤(1/2)×D…(2)

其中，式(1)及式(2)中，D为收容铁水的处理容器的内壁半径(m)，R为搅拌叶片的半径(m)，A为从处理容器的中心至顶吹喷枪中心的水平距离(m)。

操作中，优选通过上述条件等将脱硫剂的飞散率控制为40％以下、将脱硫熔渣控制为粒径14mm以下的范围。另外，搅拌叶片4(及旋转轴)并不是必须位于处理容器的中心，即使偏离中心搅拌上也没有问题。

另外，搅拌叶片和处理容器的尺寸根据目标铁水处理量(一般为250～350吨)及所需的搅拌程度确定即可。作为标准，从搅拌的观点考虑优选R为D/3以上。

作为从顶吹喷枪5吹入石灰系脱硫剂7时的输送用气体，使用还原性气体、惰性气体或非氧化性气体。作为还原性气体可列举烃气体等，作为惰性气体可列举氩气等，另外，作为非氧化性气体可列举氮气等。铁水的脱硫反应为还原反应，因此上述气体中还原性气体最适合作为输送用气体。即，利用还原性气体进行输送可降低反应界面的氧分压从而促进脱硫反应，因此比其他气体更有利。特别是在微细的粉状脱硫剂浸入铁水中的条件下，可实现理想的铁水-脱硫剂界面的低氧分压化。

作为石灰系脱硫剂7，只要以石灰(CaO)为主要成分、换言之含有50质量％以上的CaO，则可以使用任何物质。具体而言，可以单独使用生石灰(burnedlime)、石灰石(limestone)等，也可以使用在上述物质中混合了Al₂O₃、CaF₂等作为促渣剂(theagentwhichpromotemelting)的脱硫剂，还可以使用白云石(CaO-MgO)(dolomite)等作为石灰系脱硫剂7。但是，例如在CaO-Al₂O₃系(余量杂质为5质量％以下)的石灰系脱硫剂中增加Al₂O₃的比率时，液相的生成量增加，但过量的液相生成会促进粉状脱硫剂的凝聚，导致反应界面面积的降低，因此并非上策。即，CaO-Al₂O₃脱硫剂中，通过研究可知Al₂O₃的比率存在适当的范围。在此，添加的金属Al(例如以铝灰为原料时为其所含的)被看作是CaO-Al₂O₃质石灰系脱硫剂的Al₂O₃源的有效成分。

本发明中，优选预先将在该脱硫处理之前实施的、使用石灰系脱硫剂的脱硫处理中产生的脱硫熔渣进行回收。然后，将该回收的脱硫熔渣在利用搅拌叶片4对铁水3开始进行搅拌之前添加到铁水罐2的铁水上，利用搅拌叶片4搅拌铁水3来使添加的脱硫熔渣卷入铁水中；或者，将回收的脱硫熔渣从上方添加到利用搅拌叶片4进行搅拌着的铁水3上，使添加的脱硫熔渣卷入铁水中。然后，从顶吹喷枪5开始添加石灰系脱硫剂7即可。在脱硫熔渣卷入铁水中后开始从顶吹喷枪5添加石灰系脱硫剂7的原因是为了使从顶吹喷枪5添加的粉状的石灰系脱硫剂7有效地浸入铁水中。即，添加的脱硫熔渣即使在铁水3被搅拌叶片4搅拌的状态下也会一段时间存在于铁水浴面上，该状态会妨碍顶吹喷枪5喷出的脱硫剂浸入铁水3中。添加的回收熔渣被卷入铁水内为止所需的时间根据设备、操作条件而不同，通过目视观察等可以容易地确认。

由高炉出铁的铁水一般最先会进行脱硅处理和/或脱磷处理。在这些脱硅处理和/或脱磷处理的处理后，该处理工序中产生的含有氧化铁的熔渣被排出，但将熔渣从收容容器完全排出是很困难的，会残留含有氧化铁的熔渣。即，脱硫处理开始前铁水罐2中残留有含有氧化铁的熔渣。

另外，即使在脱硫处理工序为第一工序的情况下，高炉熔渣、高炉出铁场脱硅熔渣(desiliconizationslaggeneratedatblastfurnacerunner)也会流入铁水罐2中而被带到脱硫处理工序中。该情况下，被带到脱硫处理工序中的熔渣中的成分、即脱硅剂及脱磷剂中所含的氧化铁、脱硅熔渣、脱磷熔渣、高炉熔渣中所含的SiO₂会对脱硫反应产生不良影响。

即，氧化铁对于作为还原反应的脱硫反应是不利的，并且SiO₂与脱硫剂的主要成分CaO共存，因此，会导致反应位点的碱性降低，使脱硫能降低。

这样的情况下，将预先回收的脱硫熔渣在向铁水3中添加石灰系脱硫剂7之前添加到铁水罐内，通过将添加的脱硫熔渣与铁水3进行搅拌使残留的含有氧化铁的熔渣或含有SiO₂的熔渣与添加的脱硫熔渣混合，含有氧化铁的熔渣或含有SiO₂的熔渣的表面附着上脱硫熔渣，成为被脱硫熔渣覆盖的形态。成为这样的形态时，即使被卷入铁水中，由于外周被高熔点的脱硫熔渣包围，因此含有氧化铁的熔渣或含有SiO₂的熔渣不与铁水3直接接触，可防止含有氧化铁的熔渣或含有SiO₂的熔渣对脱硫反应的不良影响。

即，通过添加预先回收的脱硫熔渣，可防止残留的含有氧化铁的熔渣向铁水3供给氧，或者可防止残留的含有SiO₂的熔渣使反应位点的碱性降低，因此能够防止残留的熔渣对作为还原反应的脱硫反应的抑制于未然。

特别是利用顶吹喷枪5将脱硫剂投射到浴面上时，脱硫熔渣的添加效果更显著。

另外，本发明人确认了：在脱硅处理后实施脱硫处理的情况下，通过将预先回收的脱硫熔渣在利用搅拌叶片4对铁水3开始进行搅拌前添加到铁水罐内，生成了中心部的氧化铁浓度高且以SiO₂为主体、其周围以CaO为主体的脱硫熔渣。

如上所述，根据本发明，通过从顶吹喷枪5喷吹粒径规定为30～400μm范围内的石灰系脱硫剂7而进行添加，因此可防止喷吹添加时的飞散，并且可防止添加的脱硫剂的凝聚从而增大脱硫反应界面面积，可稳定地实现高效率的脱硫处理。

实施例

[实施例1]

示出使用图1所示的机械搅拌式脱硫装置、使用CaO-20质量％Al₂O₃作为石灰系脱硫剂(脱硫剂添加量：7kg/吨铁水)进行铁水的脱硫处理的结果。作为石灰系脱硫剂的输送用气体使用氮气。使用的搅拌叶片具有4片叶片，叶片不倾斜。搅拌叶片的位置大致为铁水罐的中心。

作为操作条件，将石灰系脱硫剂的粒径设定为20μm以下的范围(比较例1)、500～1000μm的范围(比较例2)、200～400μm的范围(本发明例1)及30～100μm的范围(本发明例2～5)四个水平，在比较例1、2及本发明例1、2中，将顶吹喷枪的设置位置配置于满足上述(2)式的范围内，研究脱硫剂的粒径对脱硫反应造成的影响。在本发明例3、4中，将顶吹喷枪设置于不满足上述(2)式的范围，研究顶吹喷枪的设置位置对脱硫反应造成的影响。另外，在本发明例5中，将顶吹喷枪的设置位置设置于满足上述(2)式的范围内、并且在搅拌叶片的旋转前将预先回收的脱硫熔渣添加到铁水上。除石灰系脱硫剂的粒径及顶吹喷枪的设置位置以外的其他操作条件按照表1进行设定。每个试验均进行100次给料(ch)。将操作条件及操作结果示于表2。

表2

D：铁水罐的内壁半径、R：搅拌叶片的半径、A：从铁水罐的中心至顶吹喷枪中心的距离

如表2所示，与比较例1及比较例2相比，本发明例1及本发明例2中脱硫处理后的铁水的平均硫浓度降低。另外，将使顶吹喷枪的设置位置在优选范围以外的本发明例3及本发明例4与使顶吹喷枪的设置位置在优选范围内的本发明例2进行比较时，可知本发明例2的脱硫效率(desulfurizationefficiency)更高。此外，可以确认：再循环使用脱硫熔渣的本发明例5中，脱硫处理后的铁水的平均硫浓度进一步降低，而且偏差减小。

[实施例2]

前述的专利文献1中，从脱硫剂在铁水中的分散的观点出发，对顶吹喷枪的设置位置进行了研究。因此，本发明中，为了确认与优选的顶吹喷枪设置位置的关系，在表3所示的各条件下进行了脱硫处理。表3所示以外的操作条件与实施例1同样。每一试验均实施100次给料。

本发明例6～9是顶吹喷枪的位置满足专利文献1中优选的d/3≤R≤d/2+1/3×(D-d)(以本发明的记号表示则为(2R)/3≤A≤R+(1/3)×(2D-2R)，右边整理为(2D)/3+R/3)、但不满足本发明优选的R≤A≤(1/2)×D的试验。本发明例6～9与作为现有的上方添加法的比较例3相比，脱硫效率得到改善，但在作为本发明的优选范围的本发明例10和本发明例11中脱硫效率得到显著的改善。即，如处理后的最高S浓度和S＜0.003质量％的比率所示，本发明例10和本发明例11以非常小的偏差实现了低硫化。

[实施例3]

在表4所示的各条件下进行脱硫处理，所得的结果也一并示于表4中。表4所示以外的操作条件与实施例1同样。在此，表4的本发明例12～16中，确认了预先投入再循环的脱硫熔渣(回收熔渣)后直到从顶吹喷枪开始添加脱硫剂为止的搅拌时间的影响。另外，本发明例17～22中确认了CaO-Al₂O₃系脱硫剂中的Al₂O₃混合量的影响，本发明例23和24中确认了脱硫剂的输送用气体的影响。

本实施例所使用的脱硫装置中，确认直到所添加的脱硫熔渣(回收熔渣)被卷入铁水内为止要花费约1分钟，但在本发明例12～16中，搅拌时间为2分钟和3分钟的本发明例15和本发明例16的脱硫效率特别良好。另外，搅拌4分钟以上的本发明例13、14的脱硫效率降低，认为这是由于在相同搅拌时间下未能充分确保脱硫剂添加后的时间。因此，对于该机械搅拌式脱硫装置而言，搅拌时间特别优选为3分钟以下。

另外，由本发明例17～22可知，本实施例所使用的机械搅拌式脱硫装置中，CaO-Al₂O₃脱硫剂中的Al₂O₃混合量特别优选为10～30％(内含(内掛)重量％)。另外，由本发明例23和本发明24可以确认，使用还原性气体(本发明例24的丙烷气体(烃类气体))作为输送用气体时，脱硫效率得到进一步的改善。

另外确认：即使使用除上述实施例所使用以外的公知的脱硫剂、输送用气体也能够没有特别问题地得到本发明的效果，但从发明效果的观点考虑，使用CaO-Al₂O₃系脱硫剂作为脱硫剂是有利的。

产业上的利用可能性

根据本发明，能够抑制结果的偏差，稳定地实现高效率的脱硫处理、即脱硫处理后例如使S为0.003质量％的处理。其结果是，可实现脱硫剂单位消耗量的削减、与之相伴随的熔渣量产生的削减等，带来工业上的有益效果。

标号说明

1台车

2铁水罐(处理容器)

3铁水

4搅拌叶片

4a旋转叶片的轴

5顶吹喷枪

6集尘罩

7石灰系脱硫剂

8投料器

9添加装置

10输送用气体

A从处理容器的中心至顶吹喷枪的中心的水平距离

R搅拌叶片的半径

D处理容器的内壁半径

Claims

1.一种铁水的脱硫方法，使用机械搅拌式脱硫装置，所述铁水的脱硫方法的特征在于，通过借助朝向铅直方向下方配置的顶吹喷枪将粒径为30～400μm的石灰系脱硫剂与输送用气体一起顶吹添加到利用搅拌叶片进行着搅拌的铁水的浴面上来进行脱硫处理，将预先回收的、用石灰系脱硫剂进行脱硫处理而产生的脱硫熔渣添加到所述铁水的浴面上后，利用所述搅拌叶片搅拌铁水2～3分钟，然后添加所述脱硫剂，设收容铁水的处理容器的内壁半径为D、搅拌叶片的半径为R、从处理容器的中心至所述顶吹喷枪中心的水平距离为A时，所述搅拌叶片的半径R相对于所述处理容器的内壁半径D在满足下述(1)式的关系的范围内，且所述水平距离A相对于所述内壁半径D及所述搅拌叶片的半径R在满足下述(2)式的关系的范围内，

(1/3)×D＜R≤(1/2)×D…(1)

R≤A≤(1/2)×D…(2)

其中，(1)式及(2)式中，D为收容铁水的处理容器的内壁半径，R为搅拌叶片的半径，A为从处理容器的中心至顶吹喷枪中心的水平距离，它们的单位均为m。

2.如权利要求1所述的铁水的脱硫方法，其中，所述石灰系脱硫剂为CaO-Al₂O₃脱硫剂，该Al₂O₃的混合量为10～30％。