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铁水脱硫如何更经济?

2014/7/3 9:15:04 来源:中国钢铁产业网信息中心 编辑:Lucia
炉外脱硫工艺可以使铁水硫含量降到超低含量,解放高炉生产能力,减轻高炉的脱硫负担,而且能保证炼钢“吃”精料,降低转炉炼钢的生产成本,提高生产率,有效地提高铁、钢、材系统的综合经济效益。关于脱硫的经济性问题,有研究表明,转炉脱硫费用最高,铁水炉外脱硫预处理费用最低。因此,炉外脱硫对转炉炼钢意义重大。 
  炉外脱硫的方法和优点 
  铁水炉外脱硫技术从20世纪30年代开始应用,60年代蓬勃发展至今,在国外已趋成熟,在实际生产中大量应用。处理工艺方法主要有铺撒法、摇动法、机械搅拌法、喷吹法、气泡搅拌法、气泡泵法、钟罩加入法、连续脱硫法和金属镁法等多种。目前国内外大中型钢铁厂广泛采用的是机械搅拌法、喷吹法、镁基脱硫法和纯金属镁脱硫法。 
  机械搅拌法是将氧化钙或碳化钙基脱硫剂加入铁水中借搅拌器(十字形叶轮)的旋转,使粉剂与铁水充分接触反应,获得良好的脱硫效果。其优点是效率高(脱硫到小于0.005%),设备费用少,处理能力大,脱硫剂消耗少。 
  喷吹法是用惰性气体作载体将脱硫粉剂(一定比例的CaO、CaC2和Mg的组合)通过喷枪喷入铁水中。喷吹法又分为混合喷吹和复合喷吹两种,混合喷吹是将两种以上混合好的粉剂(CaO+Mg、CaC2+Mg、CaO+CaF2+C)喷入铁水,复合喷吹则是将各种粉剂分别从各自喷粉罐按比例喷入铁水。其优点是脱硫率高,设备简单,操作方便,容易控制。 
  镁脱硫法分为镁包芯线喂入法和金属镁粒喷入法。由于这种新脱硫工艺远优于上述脱硫方法,正在成为许多厂家新建和改造脱硫装置的首选方案。 
  铁水炉外脱硫技术具有以下优点:一是可将铁水硫降到超低含量,有利于转炉冶炼优质超低硫钢,有利于钢铁产品升级换代,生产高附加值的优质钢材。二是能保证转炉入炉铁水含硫量低,降低转炉炼钢的生产成本,提高生产率,节约炼钢能耗。三是解放高炉生产能力,高炉工序几乎可不考虑产品硫含量。高炉的脱硫负担减轻,可降低炉渣碱度、减少渣量、减轻碱金属的危害,有利于冶炼低硅铁,使高炉稳定、顺行、降低焦比和节约能耗。四是可有效提高炼钢厂的综合经济效益。 
  宝钢铁水预处理的特点 
  宝钢股份炼钢厂一炼钢分厂铁水预处理目前有混铁车脱硫工位和铁水包脱硫工位。宝钢一炼钢300吨转炉单元在20世纪80年代初从日本新日铁引进混铁车直插顶喷(倒T型双孔直插枪)脱硫工艺技术,简称TDS(Torpedo Car Desulphurization)脱硫法,脱硫粉剂为钙基系。目前脱硫处理比约为99%,月处理铁水量约为65万吨,脱硫后处理硫[S]为0.004%~0.006%,最低为0.001%。宝钢一炼钢鱼雷罐车脱硫站内有两条线(S1线和S2线),每条线上都配有两支喷枪(A枪和B枪),其中S1线的A、B枪喷吹CaC2基复合脱硫剂,S2线的A枪喷吹CaO基复合脱硫剂,B枪喷吹CaC2粉脱硫剂,载气均为N2。 
  由于TPC(鱼雷罐车)脱硫无法满足超低硫钢种的要求,为了开发出高质量、高附加值的钢种,保证在激烈的市场竞争中立于不败之地,必须将入炉硫降到更低。宝钢一炼钢最初于1997年从美国引进了一套地面铁水包直插单枪混喷(Mg+钝化CaO)粉装置;2004年根据宝钢股份公司发展需要,为适应品种拓展、品质提高的要求,炼钢厂再次引进了铁水坑双枪混喷(Mg+钝化CaO)粉技术。 
  铁水包脱硫具有以下特点:一是镁有很强的脱硫能力,能对铁水进行深度脱硫,可将铁水的硫含量脱至0.003%以下。二是脱硫形成的MgS很稳定,其熔化温度为2000℃,且密度低(2.82t/m3),容易上浮进入渣中。三是镁在铁水中有一定的溶解度,铁水经镁饱和后能防止回硫,这部分饱和的镁在铁水处理后的运送过程中仍能起到脱硫的作用。四是镁用量少,脱硫过程对铁水化学成分基本无影响。五是镁脱硫过程中形成的渣量少,不但有助于减少铁损,而且有利于环境保护。六是镁加入铁水中脱硫时,镁猛烈地蒸发为过热蒸汽,容易造成铁水喷溅和镁蒸汽在铁水罐外燃烧或爆炸,因此必须控制合适的镁的蒸发速度。七是在一般铁水温度范围(1300℃~1450℃)内,镁蒸汽压力为0.47MPa~1.12MPa,如此之高的蒸汽压力使反应区搅拌良好,脱硫反应的动力学条件得到很大的改善,有利于加快脱硫反应的速度。 
  宝钢一炼钢目前不经过混铁车脱硫,直送铁水包深脱硫处理的炉数占每月处理总数的比例为60%~75%,脱硫效率为75%~85%,深脱硫处理时间平均为4min~7min。 
  铁水包脱硫工艺优势凸显 
  喷吹时间及硫后水平实绩。宝钢一炼钢目前采用的铁水脱硫工艺是喷吹镁粉脱硫,脱硫的效率非常高,铁水包法在喷吹时间、硫后水平上明显优于混铁车脱硫法,如表1所示。在铁水包脱硫大类中,双枪喷吹提供了更为强劲的搅拌能,从而提高了单位时间粉剂供给量,脱硫剂与铁水的反应更为充分,因此喷吹时间及处理后硫均优于单枪喷吹。 
  粉剂消耗实绩。对于混铁车和铁水包铁水脱硫模式,如按照粉剂类型进一步细分,又可各分为两类。在相同铁水条件下达到同样处理效果时,表2是对4种类型铁水脱硫模式的粉剂消耗和粉气比指标进行的比较。数据表明,铁水包脱硫模式的粉剂单耗几乎是属于稀相喷吹的混铁车脱硫模式的1/5~1/6。 
  脱硫粉剂的消耗成本直接影响脱硫工序成本,而且处理温降、处理能耗也是影响铁水预处理工序能耗的重要指标。从表1、表2对比中可以看出,铁水包脱硫粉剂消耗明显小于混铁车粉剂消耗,而且对铁水温降的影响也优于混铁车脱硫工艺。 
  Mg粉铁水包复合喷吹更经济 
  影响铁水预处理成本的主要因素有:脱硫剂的价格及单耗、铁水损失和温度损失。与TDS脱硫相比,采用Mg粉铁水包复合喷吹脱硫技术可以稳定地实现铁水深脱硫,确保入炉硫稳定而且满足转炉冶炼要求,有利于炼钢整个生产组织物流,提高全工序的成分过程控制水平。 
  虽然(Mg+CaO)铁水包复合喷吹脱硫的脱硫剂费用占处理成本费的60%~70%,而CaO基、CaC2基脱硫剂费用只占TDS混铁车脱硫成本费的35%~40%。但综合铁损等各类成本费用,具有铁损小、处理温度损失小优势的Mg粉铁水包脱硫,仍比TDS脱硫混铁车脱硫低18%~30%。 
  宝钢一炼钢生产实践表明:采用铁水包(Mg+CaO)法脱硫后,铁损失较全部采用混铁车模式降低35%,从而提高冶炼收得率近2%。同时由于渣量减少,减轻了铁渣堆存、处理费用,铁水包Mg脱硫法亦体现了集约型炼钢生产特点。 
  综上所述,宝钢一炼钢两大类、四小类全量铁水脱硫生产实践表明:目前采用的铁水包脱硫模式,具有脱硫周期短、粉剂消耗低、入炉硫含量低、低脱硫成本等特点,是值得推广的高效脱硫技术。铁水包脱硫技术与鱼雷罐车脱硫结合使用,更能有效降低转炉入炉硫含量,而且由于铁水包脱硫周期短,能够有效保证生产组织物流,提高炼钢厂的硫元素过程控制能力。这一铁水预处理工艺能够有效降低铁损,减少了铁渣库存及处理费用,也符合当前建设节约型企业的公司发展目标,值得大力推广。

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