CN1664128A - 一种铁水复合脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢铁冶金领域，涉及铁水脱硫工艺。本发明铁水复合脱硫方法采用枪头带搅拌器的旋转喷枪，喷枪的旋转喷吹与搅拌器搅拌的复合喷吹脱硫，在旋转喷枪向铁水中喷吹脱硫剂的同时，搅拌器对铁水实施搅拌；另外，在旋转喷枪向铁水中喷吹脱硫剂的同时，从铁水罐或铁水包顶部向铁水投放另一种脱硫剂的复合脱硫；顶部加入的CaO即可以起到脱硫作用，也可以起到稠化脱硫渣的作用，与现有技术相比，省去了稠化剂的使用。利用喷枪喷吹脱硫剂时，载气为氮气，并采用浓相输送脱硫剂，其脱硫剂为Na₂O、CaO、CaC₂、Mg中任一种或任两种以上之和，且脱硫剂为粉体。本发明脱硫效果好，脱硫后，铁水含硫量可降至≤0.005％，且温降小，达到≤1℃/min，脱硫剂耗量低，为0.2～0.5kg/t铁水，脱硫的综合经济效果好，特别适用于中小钢铁厂的铁水脱硫。

Description

一种铁水复合脱硫方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，涉及铁水脱硫工艺。

背景技术

在现有技术中，铁水脱硫是一种被广泛应用的工艺。随着铁水脱硫工艺在我国逐步推广，各种脱硫技术也相继被采用，从铁水沟脱硫而逐步发展成鱼雷罐或铁水包脱硫，脱硫剂由苏打、电石粉、石灰，发展为纯镁，脱硫剂的加入方式由人工、流槽发展为喷枪喷吹，最终形成搅拌法和喷吹法两大方法。但对于中小高炉普遍采用小容量铁水包(或罐)，上述两大方法的单独使用都不能满足铁水脱硫的要求，当采用搅拌法脱硫时，铁水温降较大、渣量大铁损高、需要脱硫前后扒渣，因此脱硫周期长，脱硫效果差，对于高效化生产线不宜采用；当采用喷吹法脱硫时，如纯镁喷吹法脱硫，镁虽然脱硫效果好，但镁易形成镁蒸水泡，被汽化掉，利用率低，同时纯镁脱硫产生的含硫渣很稀不易扒除，往往因扒渣不净而造成炼钢时回硫，目前还没有更好的方法加以解决。另外，传统的喷枪是固定的，从喷枪喷口喷出的载气流携带着脱硫剂，喷出的气流产生气泡上浮，在上浮的过程中脱硫剂和铁水中的硫反应，达到达脱硫目的，但由于喷出的气流量变化较大，气泡积体变化大，不稳定造成脱硫时喷贱严重，影响液面的稳定和脱硫剂的利用率。

从以上可知，单独使用搅拌法或喷吹法，以及使用现有的喷吹设备，均存在各自的不足之处，都不能达到较好的脱硫效果。

另外，现有铁水脱硫使用的脱硫剂均为单一脱硫剂，均存在各自的缺点，其脱硫效果仍受到限制。Na₂O由于其大量挥发而污染环境，且易发生回硫现象目前已不再使用，CaC₂价格贵，脱硫成本增加，同时需要增设C₂H₂检测仪和防暴措施，喷粉系统的所有电气设备都得选用防暴型，因而投资增加。在CaO和Mg脱硫剂的比较中，Mg更适合小容量铁水包(罐)的脱硫，原因是CaO脱硫虽然成本低，但缺点是脱硫效率低，因而耗量大，由此造成渣量大、铁损大和温降大，处理时间长，镁虽然脱硫效果好，但镁易形成镁蒸水泡，被汽化掉，利用率低，目前还没有更好的方法加以解决。

在上述的脱硫方法中，究竟哪一种方法更适合小容量铁水包成为我国中小钢铁企业普遍关心的问题，也是脱硫技术发展今后需要研究的问题。

小容量铁水包(罐)都是在小转炉、小高炉上使用的，而且大多数为投产多年的老企业，众多小高炉为一个或两个炼钢厂供应铁水，铁水运输距离长，铁水温度损失大。不同高炉铁水温度、硫含量差别很大，加上每罐铁水液面不稳定、铁水罐富裕空间小，因此采用铁水包(罐)直接脱硫面临很多困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效率、低成本、快节奏的铁水复合脱硫方法。

针对上述目的，本发明铁水复合脱硫方法首先采用的喷射装置为旋转喷枪，该旋转喷枪由喷粉软管、旋转接头、悬挂装置、旋转驱动装置、喷枪枪体、连接法兰及搅拌器组成，其中喷粉软管与旋转接头的顶端相连接，旋转接头的下端通过连接法兰与喷枪枪体相连接，喷枪枪体的中上部依次装有悬挂装置和旋转驱动装置，喷枪枪体的底端设有搅拌器，且搅拌器与枪体连为一体。另外，搅拌器为十字四片形。喷枪枪体为圆形空腔。内部通入空气冷却。

本发明铁水复合脱硫方法，一是搅拌法和旋转喷枪喷吹法复合脱硫；二是采用两种脱硫剂复合脱硫。

搅拌法和喷吹法联合使用时，采用枪头带搅拌器的旋转喷枪，喷枪喷吹与搅拌器搅拌的复合喷吹脱硫，在旋转喷枪向铁水中喷吹脱硫剂的同时，搅拌器对铁水实施搅拌。

采用两种脱硫剂复合使用时，在旋转喷枪向铁水中喷吹脱硫剂的同时，从铁水罐或铁水包顶部向铁水投放另一种脱硫剂进行复合脱硫；从铁水罐或铁水包顶部向铁水加入的CaO即可以起到脱硫作用，也可以起到稠化脱硫渣的作用，与现有技术相比，省去了稠化剂的使用。

本发可明采用单一的搅拌法脱硫，此时喷枪喷入少量氮气用于搅拌铁水，开启搅拌装置，脱硫剂由铁水包(罐)顶部加入铁水中。

另外还可采用单一的喷吹法脱硫，开启旋转喷枪，脱硫剂由旋转喷枪喷入铁水中。

本发明所述的脱硫剂为Na₂O、CaO、CaC₂、Mg中任一种或任两种以上之和，且脱硫剂为粉体。脱硫剂Mg粒的粒度为0.1～1.0mm，CaO的粒度为0.01～0.9mm，本发明以镁粒为主要脱硫剂。

在上述复合脱硫时，旋转喷枪喷吹脱硫剂Mg的喷吹量为0.2～0.8kg/t铁水，从铁水罐或铁水包顶部投入脱硫剂CaO的量为0.5～8kg/t铁水。

喷枪喷吹脱硫剂采用氮气为载体，并采用浓相输送，粉体脱硫剂与氮气的粉气比为3～10。氮气的压力为0.4～1.0Mpa，喷吹量为10～90Nm³/h。

旋转喷枪使用时，旋转喷枪枪体和搅拌器的转速为10～100转/分。旋转喷枪插入铁水罐或铁水包的深度为：离铁水包(罐)底的距离为100～400mm。

采用本发明对铁水进行复合脱硫时，铁水中的硫可达到如下指标：

        S≤0.005％    占90％

        S≤0.010％    占10％

        镁粒单耗：0.2～0.8Kg/t铁水

        石灰单耗：0.5～1.0Kg/t铁水

本发明铁水复合脱硫方法的工艺过程如下：

将铁水罐(包)车开至喷吹脱硫工位(铁道上设有定位装置)，脱硫计算机接收到到位信号，系统开始起动运行。平台操作者首先开动测温取样装置进行铁水测温或取样，铁样送至炉前化验室或脱硫化验室做快速成分分析，分析结果通过电脑反馈回来，计算机自动采集铁水重量、铁水温度并输入罐铁水罐号、铁水初始硫含量、目标硫含量以及喷粉速率，脱硫模型根据原始数据自动计算出喷吹量、喷吹速度、搅拌速度、石灰加入量和喷吹时间，计算机操作者启动自动喷吹按钮，搅拌喷吹系统开始按照程序进行搅拌喷吹，到达模型计算的喷吹量后自动提枪停止搅拌喷吹。

系统启动后，首先打开氮气阀门吹出氮气，同时旋转喷枪开始下降，当喷枪下至铁水中设定的喷吹位时打开镁粒阀门开始喷吹脱硫剂，喷吹结束时先停止脱硫剂输出和停止搅拌，但氮气不停以防堵枪，直至喷枪提至待吹位置。

喷吹结束后测温、取样，开始扒渣操作，渣子落入渣罐内，渣罐车在道轨上可以开进、开出。扒渣结束后，铁水罐车开出，一个处理周期结束，下一罐进来，开始下一次喷吹处理。

在脱硫平台下方装有摄像系统，可以清楚地监视整个喷吹及扒渣过程，在整个铁水处理过程中，系统将对各种工艺参数如喷粉罐重量、罐内压力、氮气压力、流量、脱硫剂流量、旋转速度等参数进行动态监测量并纪录，并具有连锁功能和报警功能。在计算机屏幕上显示系统运行过程的模拟图，便于操作和更直观的检测设备运行状况，所有工艺参数被储存并能按要求输出各种报表。

与现有技术相比，本发明的技术特点

(1)综合脱硫效率高，本发明所述的一种铁水复合脱硫方法，一是搅拌法和旋转喷枪喷吹法的复合脱硫；二是采用两种脱硫剂的复合脱硫，实现了搅拌法脱硫和喷吹法脱硫的有机结合，脱硫效率显著提高，可将铁水中的硫含量由从初始的≥0.01％脱至≤0.005％。

(2)采用纯镁为脱硫剂时，克服了镁易形成镁蒸水泡被汽化掉，其利用率低的问题，本发明在用纯镁喷吹脱硫时，镁粒通过旋转喷枪喷入铁水中，并利用搅拌作用击碎镁蒸汽泡和延长镁在铁液里的停留时间，加快铁水中硫的传质速度，这样显著提高了镁的反应效率、降低了镁的消耗。在喷吹镁粒时采用浓相输送技术，增大了镁的分压，提高了镁的溶解度，使脱硫反应效率进一步提高。与普通喷吹枪相比，镁粒的利用率可以提高30％以上。

(3)采用纯镁为脱硫剂时，从铁水包(罐)的顶部加入石灰，即可以起到脱硫作用，也可以起到稠化脱硫渣的作用，与现有技术相比，省去了稠化剂的使用。

(4)由于本发明采用了带搅拌器的旋转喷枪，脱硫剂既可利用旋转喷枪喷入铁水中，也可从铁水包(罐)的顶部加入，可以根据不同厂家，不同的铁水状况，采用不同的复合脱硫，适用面广，适用于不同的中小钢铁厂家应用。

(5)整个脱硫过程温降小，温降≤1℃/min；脱硫剂耗量低，为0.3～0.8kg/t铁水；脱硫过程所需时间短，脱硫周期为24～30分钟，故脱硫总成本低，脱硫效益好。

具体实施方式

根据本发明所述的复合脱硫方法，采用带搅拌器的旋转喷枪，对4罐(包)铁水进行了脱硫处理。

将铁水罐(包)车开至喷吹脱硫工位(铁道上设有定位装置)，系统开始起动运行，旋转喷枪开始按照喷吹系统程序输入脱硫剂，同时进行搅拌和喷吹，到达计算的喷吹量后自动提枪停止搅拌和喷吹，从包(罐)顶部投入的脱硫剂由可计量的料斗中投入铁水。

4罐(包)铁水处理前的化学成分如表1所示，4个包(罐)铁水所采用的脱硫剂种类、复合脱硫方式及脱硫周期如表2所示，其中采用带搅拌器的旋转喷枪喷入的脱硫剂，均采用浓相输送，浓相输送及脱硫处理过程的有关参数如表3所示，铁水处理前后的含硫量和处理前后的温度如表4所示。

表1 b实施例铁水处理前的化学成分％

实施例	C	Si	Mn	P	S
						1	4.3	0.52	0.26	0.130	0.042
2	4.28	0.43	0.30	0.080	0.053
						3	4.29	0.47	0.29	0.087	0.047
4	4.3	0.48	0.25	0.091	0.044

表2 所采用的脱硫剂种类、复合脱硫方式及脱硫周期

实施例	带搅拌器旋转喷枪喷入			从包(罐)顶部投入			脱硫周期min
								脱硫剂		喷吹量kg/t铁水	脱硫剂		加入量kg/t铁水
	种类	粒度mm	种类	粒度mm
					1	Mg		0.1～1.0	0.53						24
2	Mg	0.1～0.9	0.62	CaO			0.01～0.9			0.5			28
					3	Mg		0.1～1.0	0.56						26
4	Mg	0.3～1.0	0.54										25

表3 采用浓相输送及脱硫处理过程的有关参数

实施例	浓相输送粉气比	载气(氮气)		旋转喷枪	喷枪喷口距包底距离mm
						压力MPa	喷吹量Nm3/h	枪体转速转/分钟
		1	4.8	0.6					60	52	200
2	5.76				0.8	50	70	250
		3	6.4	0.9					45	60	150
4	4.43				0.5	65	55	260

表4 铁水处理前后的含硫量和处理前后的温度

实施例	脱硫率			脱硫处理过程温降
							处理前铁水含S量％	处理后铁水含S量％	脱硫率％	处理前铁水温度℃	处理后铁水温度℃	温降℃/min
	1	0.042	0.0035	91.6	1311	1303							0.33
2							0.053	0.0040	92.4	1299	1289	0.35
	3	0.047	0.0038	91.9	1301	1292							0.34
4							0.044	0.0036	91.8	1289	1280	0.36

Claims (8)

1.一种铁水复合脱硫方法，其特征在于：

(1)采用枪头带搅拌器的旋转喷枪，喷枪喷吹与搅拌器搅拌的复合喷吹，在旋转喷枪向铁水中喷吹脱硫剂的同时，搅拌器对铁水实施搅拌；

(2)在旋转喷枪向铁水中喷吹脱硫剂的同时，从铁水罐或铁水包顶部向铁水投放另一种脱硫剂的复合脱硫；

(3)从铁水罐或铁水包顶部向铁水加入的CaO即可以起到脱硫作用，也可以起到稠化脱硫渣的作用，与现有技术相比，省去了稠化剂的使用。

(4)旋转喷枪喷吹脱硫剂0.2～0.8kg/t铁水和从铁水罐或铁水包顶部投入的脱硫剂量为0.5～8kg/t铁水；

(5)旋转喷枪喷吹脱硫剂采用浓相输送，氮气为载体，粉体脱硫剂与氮气的粉气比为3～10；

2.根据权利要求1所述的脱硫方法，其特征在于脱硫剂为Na₂O、CaO、CaC₂、Mg中任一种或任两种以上之和，且脱硫剂为粉体。

3.根据权利要求1、2所述的脱硫方法，其特征在于脱硫剂Mg粒的粒度为0.1～1.0mm，CaO的粒度为0.01～0.9mm，

4.根据权利要求1所述的脱硫方法，其特征在于氮气的压力为0.4～1.0Mpa，喷吹量为10～90Nm³/h。

5.根据权利要求1所述的脱硫方法，其特征在于旋转喷枪和搅拌器的转速为10～100转/分。

6.根据权利要求1所述的脱硫方法，其特征在于旋转喷枪插入铁水罐或铁水包的深度为：枪口离铁水罐底或铁水包底的距离为100～400mm。

7.根据权利要求1所述的脱硫方法，其特征在于采用搅拌喷吹法脱硫，此时开启旋转喷枪，脱硫剂由铁水包(罐)顶部和喷枪加入铁水中。

8.根据权利要求1所述的脱硫方法，其特征在于采用喷吹法脱硫，此时，开启旋转喷枪，脱硫剂由旋转喷枪喷入铁水中，搅拌器对铁水实施搅拌。