CN106702051A - 一种提高高炉炉渣脱硫效率的方法 - Google Patents

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高冰
肖洪
张文强
曹维超
宋立明
魏尧
贾凤娟
李晓云
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Tangshan Iron and Steel Group Co Ltd
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HBIS Co Ltd Tangshan Branch
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Abstract

本发明公开了一种提高高炉炉渣脱硫效率的方法，其工艺为：高炉冶炼的脱硫过程中，控制高炉铁水温度1450～1550℃，铁水中Si含量0.2～0.8wt%，炉渣二元碱度1.0～1.3，炉渣三元碱度1.3～1.6，炉渣MgO含量5～12wt%。本方法能提高炉缸以上区域炉渣脱硫效率，降低炉缸区域脱硫负担，从而提高能量利用效率，降低燃料比。本方法当入炉硫负荷升高时，通过优化含铁原料成分和性能，改善高炉造渣过程，提高炉渣脱硫效率，保障高炉稳定顺行；同时还可以拓宽焦炭和煤粉的选择范围，降低采购成本。本方法具有可操作性强、工艺简单、易于实现的特点。

Description

一种提高高炉炉渣脱硫效率的方法
技术领域
本发明属于高炉炼铁领域，尤其是一种一种提高高炉炉渣脱硫效率的方法。
背景技术
当前国内钢铁形势异常严峻，为降低生产成本，高炉原燃料质量有所下降，其中，原燃料中的硫含量明显升高。而硫是钢铁产品中的有害元素，其在铁水中的含量有严格要求。因此，高炉炼铁必须控制好原燃料质量和操作制度，从而保证铁水质量合格。根据炼铁原理可知，原燃料中的硫主要通过高炉炉渣脱除，而影响炉渣脱硫效率的因素主要包括：炉温、炉渣碱度、炉渣中FeO含量和渣量。当前，随着优质原燃料资源的短缺以及生产成本的提高，入炉原燃料硫负荷不断提高。为提高脱硫效率，通常会出现以下问题：炉渣碱度升高，导致炉渣粘度提高，稳定性变差，高炉难行。而提高炉温，导致能量利用率降低，成本增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能量利用率高的提高高炉炉渣脱硫效率的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：高炉冶炼的脱硫过程中，控制高炉铁水温度1450～1550℃，铁水中Si含量0.2～0.8wt%，炉渣二元碱度1.0～1.3，炉渣三元碱度1.3～1.6，炉渣MgO含量5～12wt%。
本发明所述高炉冶炼过程中，入炉烧结矿中FeO含量为5～10wt%，SiO2含量为4～8wt%，还原性指标为50～95%。
本发明所述高炉冶炼过程中，入炉球团矿中FeO含量≤1%，SiO2含量1～10wt%，MgO含量0.1～3wt%，碱度0.1～1.2，还原性指标50～95%。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明根据入炉硫负荷的升高幅度，采取相应的提高炉渣脱硫效率的措施。避免了当入炉硫负荷升高后，出现高炉温高碱度的状况，对高炉炉况产生不利影响，保证了高炉的稳定顺行。通过优化含铁原料成分和性能，改善初渣性能，提高能量利用效率，降低燃料比，进而达到降低入炉硫负荷的目的。同时还可以拓宽焦炭和煤粉的选择范围，降低采购成本。本方法具有可操作性强、工艺简单、易于实现的特点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是高炉脱硫过程的示意图。
具体实施方式
高炉炉渣脱硫过程及原理如下所述：高炉脱硫过程如图1所示，入炉硫负荷是指冶炼每吨生铁由原燃料带入硫的千克数。炉料中的硫在炉料下降受热过程中逐步释放出来，硫主要是在风口燃烧带发生燃烧，以气体形式进入煤气。燃烧和分解生成的SO2、经还原和生成反应生成的硫蒸汽和H2S等随煤气上升，在煤气与下降的炉料和滴落的渣铁相遇时，分别被吸收，大部分的硫在渣铁反应时转入炉渣而排出炉外。
硫在炉内总的分配平衡关系如下式（1）所示：
式中，w[S]%—铁水中硫含量（质量分数）；
w[S]料—硫负荷，kg/t；
w[S]气—随炉气逸出硫量，kg/t；
Ls—硫在渣铁间的分配系数，；
Q渣—吨铁渣量，kg/t。
因此，提高炉渣脱硫效率，降低铁水硫含量的措施包括：降低入炉硫负荷；增大硫的挥发量；增加渣量；增大硫的分配系数Ls。而在高炉实际操作中，能有效降低铁水硫含量的措施是提高硫在渣铁间的分配系数Ls，以充分发挥炉渣吸收硫的能力。
生产实践中，分配系数Ls主要取决于炉渣脱硫反应的热力学和动力学条件。炉渣脱硫的基本反应见下式（2）：
则可得下式（3）：
且已知KS是温度的单值函数，如下式（4）所示：
综上可知，提高LS值的措施：提高温度；提高炉渣碱度以增大f(CaO)及w(CAO)%值；降低炉渣的氧势，具体表现为w(FeO)%低。
由此可得，除了提高温度和炉渣碱度外，降低渣的氧势，即降低渣中FeO的含量也是提高LS的有效措施。具体方式为降低入炉含铁原料中FeO含量和SiO2含量，提高还原性能，降低渣中FeO含量，进而提高炉渣脱硫效率，降低铁水含硫量。
实施例1：本提高高炉炉渣脱硫效率的方法采用下述具体工艺。
高炉有效容积1000m3，铁水温度1495℃，铁水中Si含量0.5wt%，炉渣二元碱度1.2，炉渣三元碱度1.4，MgO含量7.5wt%；其他参数和指标均为正常值。
入炉烧结矿：FeO含量9wt%，SiO2含量5.5wt%；还原性指标60%；其他参数和指标均为正常值。
入炉球团矿：FeO含量0.5wt%，SiO2含量8wt%，MgO含量0.5wt%，碱度0.2，还原性指标60%；其他参数和指标均为正常值。
高炉入炉硫负荷4kg/t-Fe，铁水硫含量低于0.03wt%，合格。
实施例2：本提高高炉炉渣脱硫效率的方法采用下述具体工艺。
高炉有效容积1000m3，铁水温度1500℃，铁水Si含量0.55%；炉渣二元碱度1.22，三元碱度1.45，MgO含量7.5%；其他参数和指标均为正常值。
入炉烧结矿：FeO含量9%，SiO2含量5.5%；还原性指标60%；其他参数和指标均为正常值。
入炉球团矿：FeO含量0.5%，SiO2含量8%，MgO含量0.5%，碱度0.2，还原性指标60%；其他参数和指标均为正常值。
高炉入炉硫负荷4.5kg/t-Fe，铁水硫含量低于0.03%，合格。
实施例3：本提高高炉炉渣脱硫效率的方法采用下述具体工艺。
高炉有效容积1000m3，铁水温度1500℃，铁水Si含量0.55%；炉渣二元碱度1.2，三元碱度1.5，MgO含量10%；其他参数和指标均为正常值。
入炉烧结矿：FeO含量9%，SiO2含量5.5%。还原性指标：60%；其他参数和指标均为正常值。
入炉球团矿：FeO含量0.5%，SiO2含量8%，MgO含量低于0.5%，碱度低于0.2，还原性指标：60%。其他参数和指标均为正常值。
高炉入炉硫负荷5kg/t-Fe时，铁水硫含量低于0.03%，合格。
实施例4：本提高高炉炉渣脱硫效率的方法采用下述具体工艺。
高炉有效容积1000m3，铁水温度1500℃，铁水Si含量0.55%；炉渣二元碱度1.2，三元碱度1.5；MgO含量10%；其他参数和指标均为正常值。
入炉烧结矿：FeO含量8.5%，SiO2含量5%；还原性指标：80%；其他参数和指标均为正常值。
入炉球团矿：FeO含量0.5%，SiO2含量4%，二元碱度1，MgO含量2%，还原性指标80%；其他参数和指标均为正常值。
高炉入炉硫负荷5.5kg/t-Fe，铁水硫含量低于0.03%，合格。
实施例5：本提高高炉炉渣脱硫效率的方法采用下述具体工艺。
高炉有效容积1000m3，铁水温度1450℃，铁水中Si含量0.2%，炉渣碱度1.3，炉渣三元碱度1.6，MgO含量12%；其他参数和指标均为正常值。
入炉烧结矿：FeO含量10%，SiO2含量8%；还原性指标50%；其他参数和指标均为正常值。
入炉球团矿：FeO含量0.5%，SiO2含量10%，MgO含量0.1%，碱度0.1，还原性指标50%；其他参数和指标均为正常值。
高炉入炉硫负荷为5kg/t-Fe，铁水硫含量低于0.03%，合格。
实施例6：本提高高炉炉渣脱硫效率的方法采用下述具体工艺。
高炉有效容积1000m3，铁水温度1550℃，铁水中Si含量0.8%，炉渣碱度1.0，炉渣三元碱度1.3，MgO含量5%；其他参数和指标均为正常值。
入炉烧结矿：FeO含量5%，SiO2含量4%；还原性指标95%；其他参数和指标均为正常值。
入炉球团矿：FeO含量1%，SiO2含量1%，MgO含量3%，碱度1.2，还原性指标95%；其他参数和指标均为正常值。
高炉入炉硫负荷为5kg/t-Fe，铁水硫含量低于0.03%，合格。

Claims (3)

1.一种提高高炉炉渣脱硫效率的方法，其特征在于：高炉冶炼的脱硫过程中，控制高炉铁水温度1450～1550℃，铁水中Si含量0.2～0.8wt%，炉渣二元碱度1.0～1.3，炉渣三元碱度1.3～1.6，炉渣MgO含量5～12wt%。
2.根据权利要求1所述的一种提高高炉炉渣脱硫效率的方法，其特征在于：所述高炉冶炼过程中，入炉烧结矿中FeO含量为5～10wt%，SiO2含量为4～8wt%，还原性指标为50～95%。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高高炉炉渣脱硫效率的方法，其特征在于：所述高炉冶炼过程中，入炉球团矿中FeO含量≤1wt%，SiO2含量1～10wt%，MgO含量0.1～3wt%，碱度0.1～1.2，还原性指标50～95%。
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