摘要：為了實(shí)現(xiàn)精煉渣循環(huán)使用的多元化，利用精煉渣高堿度特性和煉鋼鐵水兌鐵時(shí)的良好動(dòng)力條件實(shí)現(xiàn)鐵水脫硫效果。熱態(tài)精煉渣的使用使鐵水脫硫率達(dá)到50%以上，在實(shí)現(xiàn)精煉渣的二次利用的同時(shí)節(jié)約了鐵水脫硫成本，文章對(duì)該工藝的實(shí)踐情況進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：熱態(tài)精煉渣；鐵水脫硫；脫硫成本；循環(huán)利用

中圖分類號(hào)：TF703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）25-0032-02

連鑄鋼水澆鑄結(jié)束后在鋼水罐內(nèi)一般會(huì)有一定的鋼水澆余，由精煉渣和殘余鋼水組成，精煉渣還原性較好、溫度較高、流動(dòng)性較強(qiáng)以及堿度高，具有較強(qiáng)脫硫能力，存在較大的回收利用價(jià)值?，F(xiàn)傳統(tǒng)渣處理方法一般采取直接通過(guò)渣罐車運(yùn)輸至廠外處理，或?qū)Σ糠志珶捲阡摪鼉?nèi)實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，但精煉渣為還原性渣，在高溫時(shí)呈粘稠狀或塊狀，溫度降至200℃以下就易粉末化，該粉狀物質(zhì)浸潤(rùn)性差，易揚(yáng)塵，對(duì)環(huán)境污染很大。精煉渣鋼包內(nèi)循環(huán)利用受制于鋼水后續(xù)處理工藝以及鋼水潔凈度要求等，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)全部回收利用，為此山東鋼鐵濟(jì)鋼分公司中厚板廠120轉(zhuǎn)爐工序（以下簡(jiǎn)稱“濟(jì)鋼120轉(zhuǎn)爐”）對(duì)精煉渣根據(jù)精煉渣特性，積極探索實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了精煉渣倒入鐵水罐，在由魚雷罐向鐵水罐兌鐵過(guò)程中完成脫硫，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用，為清潔生產(chǎn)，降低成本創(chuàng)造了良好的條件。

1 鐵水脫硫用精煉渣

1.1 精煉渣組分

精煉渣的主要來(lái)源首先為鋼水精煉過(guò)程中加入的造渣料，主要為CaO、CaF和Al2O3；其次為鋼水脫氧合金化產(chǎn)生的脫氧產(chǎn)物，主要為SiO2、Al2O3和MnO；最后為轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中帶入的少量轉(zhuǎn)爐渣，主要為CaO、SiO2、MgO、FeO。濟(jì)鋼120t轉(zhuǎn)爐經(jīng)過(guò)精煉處理后的精煉渣渣中平均組分情況明細(xì)見表1：

表1 精煉渣組分情況

項(xiàng)目 SiO2 CaO R S MgO Al2O3 FeO MnO

組分（%） 8.68 50.18 5.78 0.53 5.40 16.92 0.7 0.22

1.2 熱態(tài)精煉渣

熱態(tài)精煉渣為經(jīng)過(guò)精煉處理后的鋼水在鑄機(jī)澆注完畢后大包內(nèi)剩余的精煉渣和少量的殘余鋼水，為防止在大包澆注過(guò)程中鋼水溫降大和精煉渣因溫降過(guò)快導(dǎo)致結(jié)殼無(wú)法從包內(nèi)倒出，一般都在澆注過(guò)程中進(jìn)行加蓋保溫。鋼水澆注完畢后將鋼包內(nèi)的熱態(tài)精煉渣倒出后的熱態(tài)渣的溫度一般在1350℃左右。利用倒出的熱態(tài)精煉渣進(jìn)行鐵水脫硫使用，需將熱態(tài)精煉渣從鋼包倒入提前準(zhǔn)備好的鐵水包中，進(jìn)行鐵水脫硫時(shí)的熱態(tài)精煉渣的溫度與精煉渣的轉(zhuǎn)運(yùn)效率和鋼、鐵包的內(nèi)壁溫度影響較大，濟(jì)鋼120轉(zhuǎn)爐正常條件下熱態(tài)精煉渣在進(jìn)行鐵水脫硫時(shí)的溫度能夠保證在1320℃以上，與使用的鐵水溫度較為接近。

2 熱動(dòng)力學(xué)條件

濟(jì)鋼120轉(zhuǎn)爐魚雷罐出鐵位置與鐵水包包底距離為11m，在從魚雷罐向鐵包中兌鐵的過(guò)程中鐵水勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)鐵水與精煉渣在鐵水包內(nèi)的充分?jǐn)嚢杌旌稀?/p>

鐵水溫度平均溫度1350℃左右，精煉渣溫度與鐵水溫度相當(dāng)。精煉渣中存在復(fù)雜含硫相Ca12Al14O32S，C12A7為渣中主要存在的鋁酸鈣物相，其與渣中的CaS發(fā)生置換反應(yīng)生成含硫復(fù)雜化合物，該置換反應(yīng)式為：

Ca12Al14O33+CaS=Ca12Al14O32S+CaO

ΔrGθ=-92050-4.72T

若考慮生成物和反應(yīng)物均為固體狀態(tài)，以純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，則在高溫下，上述置換反應(yīng)的吉布斯自由能變化小于零，是一個(gè)可自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。因此，在精煉渣鐵水脫硫形成的CaS最終會(huì)與渣中的CaO和Al2O3形成復(fù)雜鋁酸鈣硫化物而穩(wěn)定存在，最終實(shí)現(xiàn)鐵水脫硫。

3 精煉渣鐵水脫硫的實(shí)踐

3.1 鐵水條件

濟(jì)鋼120噸轉(zhuǎn)爐的鐵水平均[S]為0.028%，鐵水溫度1350℃，魚雷罐向鐵包兌鐵速率約為20t/min，倒鐵時(shí)間長(zhǎng)平均7min。

3.2 渣量對(duì)脫硫率的影響

3.2.1 熱態(tài)精煉渣渣量對(duì)脫硫率的影響。精煉渣的熱態(tài)利用因生產(chǎn)品種鋼的差異、出鋼過(guò)程中的下渣量、精煉過(guò)程的加料量等條件的波動(dòng)使每包鋼水的精煉渣總量存在一定的不穩(wěn)定性，不同精煉渣渣量下的鐵水脫硫效率具體見圖1，大的精煉渣渣量能夠使鐵水的脫硫率得到一定提高。整體上每包次的脫硫率能夠穩(wěn)定在50%～60%之間。

圖1 不同渣量下鐵水脫硫率

3.2.2 鐵水渣量影響。鐵水渣為再煉鐵出鐵過(guò)程中帶入鐵水的高爐渣，從魚雷罐向鐵水包兌鐵的過(guò)程中也將鐵水渣帶入，同時(shí)在使用魚雷罐運(yùn)輸?shù)沫h(huán)節(jié)中部分鐵水渣會(huì)粘在魚雷罐內(nèi)壁，根據(jù)鐵水溫度的波動(dòng)部分粘渣會(huì)在魚雷罐內(nèi)熔化，在兌鐵時(shí)進(jìn)入鐵包，鐵水帶渣量也存在一定的波動(dòng)。鐵水渣中硫含量較高，達(dá)到1.2%左右。在精煉渣循環(huán)利用過(guò)程中，因鐵包內(nèi)提前倒入了精煉渣，使得鐵水本身渣量不便測(cè)量。根據(jù)在沒(méi)有倒入精煉渣時(shí)的情況，鐵水渣量較多鐵次扒渣不徹底時(shí)，直接影響到KR石灰脫硫效果，表現(xiàn)為渣量越大脫硫效率越差。在加入精煉渣后鐵水渣與精煉渣在出鐵過(guò)程中充分混合，對(duì)精煉渣硫容量的影響也不容忽視。

3.3 出鐵時(shí)間影響

魚雷罐向鐵包兌鐵的時(shí)間長(zhǎng)短受魚雷罐和鐵包包口是否規(guī)則影響較大。在魚雷罐罐口粘渣較多時(shí)兌鐵過(guò)快會(huì)導(dǎo)致鐵水分流，導(dǎo)致鐵水飛濺，會(huì)存在粘鐵包和影響倒鐵過(guò)程中的鐵水計(jì)重等問(wèn)題出現(xiàn)，同時(shí)鐵包包口粘渣過(guò)多，導(dǎo)致鐵包內(nèi)徑縮小，導(dǎo)致無(wú)法大流兌鐵使兌鐵時(shí)間變長(zhǎng)，因此每包鐵水的兌鐵時(shí)間有一定的差異。濟(jì)鋼120轉(zhuǎn)爐的兌鐵時(shí)間一般在6～10min之間，平均單包出鐵時(shí)間為7min，出鐵時(shí)間對(duì)脫硫率的影響見圖2，正常情況下出鐵時(shí)間較長(zhǎng)的對(duì)提高脫硫率有一定好處，但出鐵時(shí)間嚴(yán)重過(guò)長(zhǎng)時(shí)脫硫率降低明顯，分析其主要為時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致出鐵過(guò)程的攪拌能力變差導(dǎo)致。

圖2 不同出鐵時(shí)間下的脫硫率

3.4 鐵水溫度的影響

濟(jì)鋼120噸轉(zhuǎn)爐鐵水采用魚雷罐運(yùn)輸，受煉鐵出鐵周期、鐵水運(yùn)輸和調(diào)度等因素的影響，鐵水在魚雷罐中的時(shí)間長(zhǎng)短不一，導(dǎo)致鐵水在煉鋼工序由魚雷罐向鐵水包兌鐵時(shí)的溫度有一定偏差，鐵水溫度一般在1300℃～1420℃之間，不同鐵水溫度下進(jìn)行熱態(tài)渣鐵水脫硫利用時(shí)的鐵水脫硫率具體見圖3，鐵水溫度對(duì)脫硫率的影響較小，但隨著鐵水溫度的提高，其脫硫率也有一定的提高趨勢(shì)。

圖3 不同鐵水溫度條件下的脫硫率

3.5 鐵水包包況條件的影響

鐵水包包況條件包括鐵水包在線周轉(zhuǎn)效率和精煉渣倒入鐵水包循環(huán)周期。鐵水包周轉(zhuǎn)效率越高以及精煉渣倒入鐵水包循環(huán)周期越短，從兩個(gè)方面促進(jìn)精煉渣的脫硫效果，一是可以降低鐵水包的溫度損失，為精煉渣脫硫創(chuàng)造熱力學(xué)條件；二是精煉渣為鑄機(jī)澆余部分，為降低鑄機(jī)卷渣，精煉渣回收時(shí)一定有部分殘余鋼水，精煉渣倒入鐵水包循環(huán)周期延長(zhǎng)易導(dǎo)致殘余鋼水與精煉渣混合結(jié)殼，降低了出鐵時(shí)精煉渣與鐵水在出鐵過(guò)程中的有效接觸，從而影響脫硫效率。

4 熱態(tài)精煉渣鐵水脫硫利用效益

4.1 鐵水預(yù)處理成本的降低

利用熱態(tài)精煉渣進(jìn)行鐵水脫硫，其脫硫率保持在50%以上，能夠基本滿足濟(jì)鋼120轉(zhuǎn)爐的正常鐵水脫硫需求，可節(jié)約KR脫硫劑的消耗。每月精煉渣倒入鐵水包實(shí)現(xiàn)脫硫爐次在250爐以上；可節(jié)約正常預(yù)處理的脫硫劑消耗成本5.6元/噸鐵，能耗0.6元/噸鐵，攪拌頭損耗0.5元/噸鐵。

4.2 提高鋼鐵料收得率

利用熱態(tài)精煉渣進(jìn)行鐵水脫硫，在利用精煉渣的同時(shí)也直接回收了大包鋼水澆注后的殘余鋼水，濟(jì)鋼120t轉(zhuǎn)爐正常大包鋼水澆余在0.3t左右。殘余鋼水完全得到回收，對(duì)降低鋼鐵料消耗有一定的貢獻(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

利用精煉渣進(jìn)行鐵水脫硫脫硫率可達(dá)到50%～60%。

精煉渣渣量、出鐵時(shí)間、鐵水渣量、鐵水溫度和鐵水包包況等對(duì)鐵水的脫硫效率有一定影響。

利用精煉渣進(jìn)行鐵水脫硫?qū)崿F(xiàn)了精煉渣的二次利用，回收澆注殘余鋼水的同時(shí)節(jié)約了鐵水脫硫成本。

作者簡(jiǎn)介：李長(zhǎng)新（1980-），青海民和人，山東鋼鐵集團(tuán)濟(jì)南分公司中厚板廠助理工程師，研究方向：煉鋼技術(shù)。

摘要：為了實(shí)現(xiàn)精煉渣循環(huán)使用的多元化，利用精煉渣高堿度特性和煉鋼鐵水兌鐵時(shí)的良好動(dòng)力條件實(shí)現(xiàn)鐵水脫硫效果。熱態(tài)精煉渣的使用使鐵水脫硫率達(dá)到50%以上，在實(shí)現(xiàn)精煉渣的二次利用的同時(shí)節(jié)約了鐵水脫硫成本，文章對(duì)該工藝的實(shí)踐情況進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：熱態(tài)精煉渣；鐵水脫硫；脫硫成本；循環(huán)利用

中圖分類號(hào)：TF703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）25-0032-02

連鑄鋼水澆鑄結(jié)束后在鋼水罐內(nèi)一般會(huì)有一定的鋼水澆余，由精煉渣和殘余鋼水組成，精煉渣還原性較好、溫度較高、流動(dòng)性較強(qiáng)以及堿度高，具有較強(qiáng)脫硫能力，存在較大的回收利用價(jià)值?，F(xiàn)傳統(tǒng)渣處理方法一般采取直接通過(guò)渣罐車運(yùn)輸至廠外處理，或?qū)Σ糠志珶捲阡摪鼉?nèi)實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，但精煉渣為還原性渣，在高溫時(shí)呈粘稠狀或塊狀，溫度降至200℃以下就易粉末化，該粉狀物質(zhì)浸潤(rùn)性差，易揚(yáng)塵，對(duì)環(huán)境污染很大。精煉渣鋼包內(nèi)循環(huán)利用受制于鋼水后續(xù)處理工藝以及鋼水潔凈度要求等，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)全部回收利用，為此山東鋼鐵濟(jì)鋼分公司中厚板廠120轉(zhuǎn)爐工序（以下簡(jiǎn)稱“濟(jì)鋼120轉(zhuǎn)爐”）對(duì)精煉渣根據(jù)精煉渣特性，積極探索實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了精煉渣倒入鐵水罐，在由魚雷罐向鐵水罐兌鐵過(guò)程中完成脫硫，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用，為清潔生產(chǎn)，降低成本創(chuàng)造了良好的條件。

1 鐵水脫硫用精煉渣

1.1 精煉渣組分

精煉渣的主要來(lái)源首先為鋼水精煉過(guò)程中加入的造渣料，主要為CaO、CaF和Al2O3；其次為鋼水脫氧合金化產(chǎn)生的脫氧產(chǎn)物，主要為SiO2、Al2O3和MnO；最后為轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中帶入的少量轉(zhuǎn)爐渣，主要為CaO、SiO2、MgO、FeO。濟(jì)鋼120t轉(zhuǎn)爐經(jīng)過(guò)精煉處理后的精煉渣渣中平均組分情況明細(xì)見表1：

表1 精煉渣組分情況

項(xiàng)目 SiO2 CaO R S MgO Al2O3 FeO MnO

組分（%） 8.68 50.18 5.78 0.53 5.40 16.92 0.7 0.22

1.2 熱態(tài)精煉渣

熱態(tài)精煉渣為經(jīng)過(guò)精煉處理后的鋼水在鑄機(jī)澆注完畢后大包內(nèi)剩余的精煉渣和少量的殘余鋼水，為防止在大包澆注過(guò)程中鋼水溫降大和精煉渣因溫降過(guò)快導(dǎo)致結(jié)殼無(wú)法從包內(nèi)倒出，一般都在澆注過(guò)程中進(jìn)行加蓋保溫。鋼水澆注完畢后將鋼包內(nèi)的熱態(tài)精煉渣倒出后的熱態(tài)渣的溫度一般在1350℃左右。利用倒出的熱態(tài)精煉渣進(jìn)行鐵水脫硫使用，需將熱態(tài)精煉渣從鋼包倒入提前準(zhǔn)備好的鐵水包中，進(jìn)行鐵水脫硫時(shí)的熱態(tài)精煉渣的溫度與精煉渣的轉(zhuǎn)運(yùn)效率和鋼、鐵包的內(nèi)壁溫度影響較大，濟(jì)鋼120轉(zhuǎn)爐正常條件下熱態(tài)精煉渣在進(jìn)行鐵水脫硫時(shí)的溫度能夠保證在1320℃以上，與使用的鐵水溫度較為接近。

2 熱動(dòng)力學(xué)條件

濟(jì)鋼120轉(zhuǎn)爐魚雷罐出鐵位置與鐵水包包底距離為11m，在從魚雷罐向鐵包中兌鐵的過(guò)程中鐵水勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)鐵水與精煉渣在鐵水包內(nèi)的充分?jǐn)嚢杌旌稀?/p>

鐵水溫度平均溫度1350℃左右，精煉渣溫度與鐵水溫度相當(dāng)。精煉渣中存在復(fù)雜含硫相Ca12Al14O32S，C12A7為渣中主要存在的鋁酸鈣物相，其與渣中的CaS發(fā)生置換反應(yīng)生成含硫復(fù)雜化合物，該置換反應(yīng)式為：

Ca12Al14O33+CaS=Ca12Al14O32S+CaO

ΔrGθ=-92050-4.72T

若考慮生成物和反應(yīng)物均為固體狀態(tài)，以純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，則在高溫下，上述置換反應(yīng)的吉布斯自由能變化小于零，是一個(gè)可自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。因此，在精煉渣鐵水脫硫形成的CaS最終會(huì)與渣中的CaO和Al2O3形成復(fù)雜鋁酸鈣硫化物而穩(wěn)定存在，最終實(shí)現(xiàn)鐵水脫硫。

3 精煉渣鐵水脫硫的實(shí)踐

3.1 鐵水條件

濟(jì)鋼120噸轉(zhuǎn)爐的鐵水平均[S]為0.028%，鐵水溫度1350℃，魚雷罐向鐵包兌鐵速率約為20t/min，倒鐵時(shí)間長(zhǎng)平均7min。

3.2 渣量對(duì)脫硫率的影響

3.2.1 熱態(tài)精煉渣渣量對(duì)脫硫率的影響。精煉渣的熱態(tài)利用因生產(chǎn)品種鋼的差異、出鋼過(guò)程中的下渣量、精煉過(guò)程的加料量等條件的波動(dòng)使每包鋼水的精煉渣總量存在一定的不穩(wěn)定性，不同精煉渣渣量下的鐵水脫硫效率具體見圖1，大的精煉渣渣量能夠使鐵水的脫硫率得到一定提高。整體上每包次的脫硫率能夠穩(wěn)定在50%～60%之間。

圖1 不同渣量下鐵水脫硫率

3.2.2 鐵水渣量影響。鐵水渣為再煉鐵出鐵過(guò)程中帶入鐵水的高爐渣，從魚雷罐向鐵水包兌鐵的過(guò)程中也將鐵水渣帶入，同時(shí)在使用魚雷罐運(yùn)輸?shù)沫h(huán)節(jié)中部分鐵水渣會(huì)粘在魚雷罐內(nèi)壁，根據(jù)鐵水溫度的波動(dòng)部分粘渣會(huì)在魚雷罐內(nèi)熔化，在兌鐵時(shí)進(jìn)入鐵包，鐵水帶渣量也存在一定的波動(dòng)。鐵水渣中硫含量較高，達(dá)到1.2%左右。在精煉渣循環(huán)利用過(guò)程中，因鐵包內(nèi)提前倒入了精煉渣，使得鐵水本身渣量不便測(cè)量。根據(jù)在沒(méi)有倒入精煉渣時(shí)的情況，鐵水渣量較多鐵次扒渣不徹底時(shí)，直接影響到KR石灰脫硫效果，表現(xiàn)為渣量越大脫硫效率越差。在加入精煉渣后鐵水渣與精煉渣在出鐵過(guò)程中充分混合，對(duì)精煉渣硫容量的影響也不容忽視。

3.3 出鐵時(shí)間影響

魚雷罐向鐵包兌鐵的時(shí)間長(zhǎng)短受魚雷罐和鐵包包口是否規(guī)則影響較大。在魚雷罐罐口粘渣較多時(shí)兌鐵過(guò)快會(huì)導(dǎo)致鐵水分流，導(dǎo)致鐵水飛濺，會(huì)存在粘鐵包和影響倒鐵過(guò)程中的鐵水計(jì)重等問(wèn)題出現(xiàn)，同時(shí)鐵包包口粘渣過(guò)多，導(dǎo)致鐵包內(nèi)徑縮小，導(dǎo)致無(wú)法大流兌鐵使兌鐵時(shí)間變長(zhǎng)，因此每包鐵水的兌鐵時(shí)間有一定的差異。濟(jì)鋼120轉(zhuǎn)爐的兌鐵時(shí)間一般在6～10min之間，平均單包出鐵時(shí)間為7min，出鐵時(shí)間對(duì)脫硫率的影響見圖2，正常情況下出鐵時(shí)間較長(zhǎng)的對(duì)提高脫硫率有一定好處，但出鐵時(shí)間嚴(yán)重過(guò)長(zhǎng)時(shí)脫硫率降低明顯，分析其主要為時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致出鐵過(guò)程的攪拌能力變差導(dǎo)致。

圖2 不同出鐵時(shí)間下的脫硫率

3.4 鐵水溫度的影響

濟(jì)鋼120噸轉(zhuǎn)爐鐵水采用魚雷罐運(yùn)輸，受煉鐵出鐵周期、鐵水運(yùn)輸和調(diào)度等因素的影響，鐵水在魚雷罐中的時(shí)間長(zhǎng)短不一，導(dǎo)致鐵水在煉鋼工序由魚雷罐向鐵水包兌鐵時(shí)的溫度有一定偏差，鐵水溫度一般在1300℃～1420℃之間，不同鐵水溫度下進(jìn)行熱態(tài)渣鐵水脫硫利用時(shí)的鐵水脫硫率具體見圖3，鐵水溫度對(duì)脫硫率的影響較小，但隨著鐵水溫度的提高，其脫硫率也有一定的提高趨勢(shì)。

圖3 不同鐵水溫度條件下的脫硫率

3.5 鐵水包包況條件的影響

鐵水包包況條件包括鐵水包在線周轉(zhuǎn)效率和精煉渣倒入鐵水包循環(huán)周期。鐵水包周轉(zhuǎn)效率越高以及精煉渣倒入鐵水包循環(huán)周期越短，從兩個(gè)方面促進(jìn)精煉渣的脫硫效果，一是可以降低鐵水包的溫度損失，為精煉渣脫硫創(chuàng)造熱力學(xué)條件；二是精煉渣為鑄機(jī)澆余部分，為降低鑄機(jī)卷渣，精煉渣回收時(shí)一定有部分殘余鋼水，精煉渣倒入鐵水包循環(huán)周期延長(zhǎng)易導(dǎo)致殘余鋼水與精煉渣混合結(jié)殼，降低了出鐵時(shí)精煉渣與鐵水在出鐵過(guò)程中的有效接觸，從而影響脫硫效率。

4 熱態(tài)精煉渣鐵水脫硫利用效益

4.1 鐵水預(yù)處理成本的降低

利用熱態(tài)精煉渣進(jìn)行鐵水脫硫，其脫硫率保持在50%以上，能夠基本滿足濟(jì)鋼120轉(zhuǎn)爐的正常鐵水脫硫需求，可節(jié)約KR脫硫劑的消耗。每月精煉渣倒入鐵水包實(shí)現(xiàn)脫硫爐次在250爐以上；可節(jié)約正常預(yù)處理的脫硫劑消耗成本5.6元/噸鐵，能耗0.6元/噸鐵，攪拌頭損耗0.5元/噸鐵。

4.2 提高鋼鐵料收得率

利用熱態(tài)精煉渣進(jìn)行鐵水脫硫，在利用精煉渣的同時(shí)也直接回收了大包鋼水澆注后的殘余鋼水，濟(jì)鋼120t轉(zhuǎn)爐正常大包鋼水澆余在0.3t左右。殘余鋼水完全得到回收，對(duì)降低鋼鐵料消耗有一定的貢獻(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

利用精煉渣進(jìn)行鐵水脫硫脫硫率可達(dá)到50%～60%。

精煉渣渣量、出鐵時(shí)間、鐵水渣量、鐵水溫度和鐵水包包況等對(duì)鐵水的脫硫效率有一定影響。

利用精煉渣進(jìn)行鐵水脫硫?qū)崿F(xiàn)了精煉渣的二次利用，回收澆注殘余鋼水的同時(shí)節(jié)約了鐵水脫硫成本。

作者簡(jiǎn)介：李長(zhǎng)新（1980-），青海民和人，山東鋼鐵集團(tuán)濟(jì)南分公司中厚板廠助理工程師，研究方向：煉鋼技術(shù)。

摘要：為了實(shí)現(xiàn)精煉渣循環(huán)使用的多元化，利用精煉渣高堿度特性和煉鋼鐵水兌鐵時(shí)的良好動(dòng)力條件實(shí)現(xiàn)鐵水脫硫效果。熱態(tài)精煉渣的使用使鐵水脫硫率達(dá)到50%以上，在實(shí)現(xiàn)精煉渣的二次利用的同時(shí)節(jié)約了鐵水脫硫成本，文章對(duì)該工藝的實(shí)踐情況進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：熱態(tài)精煉渣；鐵水脫硫；脫硫成本；循環(huán)利用

中圖分類號(hào)：TF703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）25-0032-02

連鑄鋼水澆鑄結(jié)束后在鋼水罐內(nèi)一般會(huì)有一定的鋼水澆余，由精煉渣和殘余鋼水組成，精煉渣還原性較好、溫度較高、流動(dòng)性較強(qiáng)以及堿度高，具有較強(qiáng)脫硫能力，存在較大的回收利用價(jià)值?，F(xiàn)傳統(tǒng)渣處理方法一般采取直接通過(guò)渣罐車運(yùn)輸至廠外處理，或?qū)Σ糠志珶捲阡摪鼉?nèi)實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，但精煉渣為還原性渣，在高溫時(shí)呈粘稠狀或塊狀，溫度降至200℃以下就易粉末化，該粉狀物質(zhì)浸潤(rùn)性差，易揚(yáng)塵，對(duì)環(huán)境污染很大。精煉渣鋼包內(nèi)循環(huán)利用受制于鋼水后續(xù)處理工藝以及鋼水潔凈度要求等，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)全部回收利用，為此山東鋼鐵濟(jì)鋼分公司中厚板廠120轉(zhuǎn)爐工序（以下簡(jiǎn)稱“濟(jì)鋼120轉(zhuǎn)爐”）對(duì)精煉渣根據(jù)精煉渣特性，積極探索實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了精煉渣倒入鐵水罐，在由魚雷罐向鐵水罐兌鐵過(guò)程中完成脫硫，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用，為清潔生產(chǎn)，降低成本創(chuàng)造了良好的條件。

1 鐵水脫硫用精煉渣

1.1 精煉渣組分

精煉渣的主要來(lái)源首先為鋼水精煉過(guò)程中加入的造渣料，主要為CaO、CaF和Al2O3；其次為鋼水脫氧合金化產(chǎn)生的脫氧產(chǎn)物，主要為SiO2、Al2O3和MnO；最后為轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中帶入的少量轉(zhuǎn)爐渣，主要為CaO、SiO2、MgO、FeO。濟(jì)鋼120t轉(zhuǎn)爐經(jīng)過(guò)精煉處理后的精煉渣渣中平均組分情況明細(xì)見表1：

表1 精煉渣組分情況

項(xiàng)目 SiO2 CaO R S MgO Al2O3 FeO MnO

組分（%） 8.68 50.18 5.78 0.53 5.40 16.92 0.7 0.22

1.2 熱態(tài)精煉渣

熱態(tài)精煉渣為經(jīng)過(guò)精煉處理后的鋼水在鑄機(jī)澆注完畢后大包內(nèi)剩余的精煉渣和少量的殘余鋼水，為防止在大包澆注過(guò)程中鋼水溫降大和精煉渣因溫降過(guò)快導(dǎo)致結(jié)殼無(wú)法從包內(nèi)倒出，一般都在澆注過(guò)程中進(jìn)行加蓋保溫。鋼水澆注完畢后將鋼包內(nèi)的熱態(tài)精煉渣倒出后的熱態(tài)渣的溫度一般在1350℃左右。利用倒出的熱態(tài)精煉渣進(jìn)行鐵水脫硫使用，需將熱態(tài)精煉渣從鋼包倒入提前準(zhǔn)備好的鐵水包中，進(jìn)行鐵水脫硫時(shí)的熱態(tài)精煉渣的溫度與精煉渣的轉(zhuǎn)運(yùn)效率和鋼、鐵包的內(nèi)壁溫度影響較大，濟(jì)鋼120轉(zhuǎn)爐正常條件下熱態(tài)精煉渣在進(jìn)行鐵水脫硫時(shí)的溫度能夠保證在1320℃以上，與使用的鐵水溫度較為接近。

2 熱動(dòng)力學(xué)條件

濟(jì)鋼120轉(zhuǎn)爐魚雷罐出鐵位置與鐵水包包底距離為11m，在從魚雷罐向鐵包中兌鐵的過(guò)程中鐵水勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)鐵水與精煉渣在鐵水包內(nèi)的充分?jǐn)嚢杌旌稀?/p>

鐵水溫度平均溫度1350℃左右，精煉渣溫度與鐵水溫度相當(dāng)。精煉渣中存在復(fù)雜含硫相Ca12Al14O32S，C12A7為渣中主要存在的鋁酸鈣物相，其與渣中的CaS發(fā)生置換反應(yīng)生成含硫復(fù)雜化合物，該置換反應(yīng)式為：

Ca12Al14O33+CaS=Ca12Al14O32S+CaO

ΔrGθ=-92050-4.72T

若考慮生成物和反應(yīng)物均為固體狀態(tài)，以純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，則在高溫下，上述置換反應(yīng)的吉布斯自由能變化小于零，是一個(gè)可自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。因此，在精煉渣鐵水脫硫形成的CaS最終會(huì)與渣中的CaO和Al2O3形成復(fù)雜鋁酸鈣硫化物而穩(wěn)定存在，最終實(shí)現(xiàn)鐵水脫硫。

3 精煉渣鐵水脫硫的實(shí)踐

3.1 鐵水條件

濟(jì)鋼120噸轉(zhuǎn)爐的鐵水平均[S]為0.028%，鐵水溫度1350℃，魚雷罐向鐵包兌鐵速率約為20t/min，倒鐵時(shí)間長(zhǎng)平均7min。

3.2 渣量對(duì)脫硫率的影響

3.2.1 熱態(tài)精煉渣渣量對(duì)脫硫率的影響。精煉渣的熱態(tài)利用因生產(chǎn)品種鋼的差異、出鋼過(guò)程中的下渣量、精煉過(guò)程的加料量等條件的波動(dòng)使每包鋼水的精煉渣總量存在一定的不穩(wěn)定性，不同精煉渣渣量下的鐵水脫硫效率具體見圖1，大的精煉渣渣量能夠使鐵水的脫硫率得到一定提高。整體上每包次的脫硫率能夠穩(wěn)定在50%～60%之間。

圖1 不同渣量下鐵水脫硫率

3.2.2 鐵水渣量影響。鐵水渣為再煉鐵出鐵過(guò)程中帶入鐵水的高爐渣，從魚雷罐向鐵水包兌鐵的過(guò)程中也將鐵水渣帶入，同時(shí)在使用魚雷罐運(yùn)輸?shù)沫h(huán)節(jié)中部分鐵水渣會(huì)粘在魚雷罐內(nèi)壁，根據(jù)鐵水溫度的波動(dòng)部分粘渣會(huì)在魚雷罐內(nèi)熔化，在兌鐵時(shí)進(jìn)入鐵包，鐵水帶渣量也存在一定的波動(dòng)。鐵水渣中硫含量較高，達(dá)到1.2%左右。在精煉渣循環(huán)利用過(guò)程中，因鐵包內(nèi)提前倒入了精煉渣，使得鐵水本身渣量不便測(cè)量。根據(jù)在沒(méi)有倒入精煉渣時(shí)的情況，鐵水渣量較多鐵次扒渣不徹底時(shí)，直接影響到KR石灰脫硫效果，表現(xiàn)為渣量越大脫硫效率越差。在加入精煉渣后鐵水渣與精煉渣在出鐵過(guò)程中充分混合，對(duì)精煉渣硫容量的影響也不容忽視。

3.3 出鐵時(shí)間影響

魚雷罐向鐵包兌鐵的時(shí)間長(zhǎng)短受魚雷罐和鐵包包口是否規(guī)則影響較大。在魚雷罐罐口粘渣較多時(shí)兌鐵過(guò)快會(huì)導(dǎo)致鐵水分流，導(dǎo)致鐵水飛濺，會(huì)存在粘鐵包和影響倒鐵過(guò)程中的鐵水計(jì)重等問(wèn)題出現(xiàn)，同時(shí)鐵包包口粘渣過(guò)多，導(dǎo)致鐵包內(nèi)徑縮小，導(dǎo)致無(wú)法大流兌鐵使兌鐵時(shí)間變長(zhǎng)，因此每包鐵水的兌鐵時(shí)間有一定的差異。濟(jì)鋼120轉(zhuǎn)爐的兌鐵時(shí)間一般在6～10min之間，平均單包出鐵時(shí)間為7min，出鐵時(shí)間對(duì)脫硫率的影響見圖2，正常情況下出鐵時(shí)間較長(zhǎng)的對(duì)提高脫硫率有一定好處，但出鐵時(shí)間嚴(yán)重過(guò)長(zhǎng)時(shí)脫硫率降低明顯，分析其主要為時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致出鐵過(guò)程的攪拌能力變差導(dǎo)致。

圖2 不同出鐵時(shí)間下的脫硫率

3.4 鐵水溫度的影響

濟(jì)鋼120噸轉(zhuǎn)爐鐵水采用魚雷罐運(yùn)輸，受煉鐵出鐵周期、鐵水運(yùn)輸和調(diào)度等因素的影響，鐵水在魚雷罐中的時(shí)間長(zhǎng)短不一，導(dǎo)致鐵水在煉鋼工序由魚雷罐向鐵水包兌鐵時(shí)的溫度有一定偏差，鐵水溫度一般在1300℃～1420℃之間，不同鐵水溫度下進(jìn)行熱態(tài)渣鐵水脫硫利用時(shí)的鐵水脫硫率具體見圖3，鐵水溫度對(duì)脫硫率的影響較小，但隨著鐵水溫度的提高，其脫硫率也有一定的提高趨勢(shì)。

圖3 不同鐵水溫度條件下的脫硫率

3.5 鐵水包包況條件的影響

鐵水包包況條件包括鐵水包在線周轉(zhuǎn)效率和精煉渣倒入鐵水包循環(huán)周期。鐵水包周轉(zhuǎn)效率越高以及精煉渣倒入鐵水包循環(huán)周期越短，從兩個(gè)方面促進(jìn)精煉渣的脫硫效果，一是可以降低鐵水包的溫度損失，為精煉渣脫硫創(chuàng)造熱力學(xué)條件；二是精煉渣為鑄機(jī)澆余部分，為降低鑄機(jī)卷渣，精煉渣回收時(shí)一定有部分殘余鋼水，精煉渣倒入鐵水包循環(huán)周期延長(zhǎng)易導(dǎo)致殘余鋼水與精煉渣混合結(jié)殼，降低了出鐵時(shí)精煉渣與鐵水在出鐵過(guò)程中的有效接觸，從而影響脫硫效率。

4 熱態(tài)精煉渣鐵水脫硫利用效益

4.1 鐵水預(yù)處理成本的降低

利用熱態(tài)精煉渣進(jìn)行鐵水脫硫，其脫硫率保持在50%以上，能夠基本滿足濟(jì)鋼120轉(zhuǎn)爐的正常鐵水脫硫需求，可節(jié)約KR脫硫劑的消耗。每月精煉渣倒入鐵水包實(shí)現(xiàn)脫硫爐次在250爐以上；可節(jié)約正常預(yù)處理的脫硫劑消耗成本5.6元/噸鐵，能耗0.6元/噸鐵，攪拌頭損耗0.5元/噸鐵。

4.2 提高鋼鐵料收得率

利用熱態(tài)精煉渣進(jìn)行鐵水脫硫，在利用精煉渣的同時(shí)也直接回收了大包鋼水澆注后的殘余鋼水，濟(jì)鋼120t轉(zhuǎn)爐正常大包鋼水澆余在0.3t左右。殘余鋼水完全得到回收，對(duì)降低鋼鐵料消耗有一定的貢獻(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

利用精煉渣進(jìn)行鐵水脫硫脫硫率可達(dá)到50%～60%。

精煉渣渣量、出鐵時(shí)間、鐵水渣量、鐵水溫度和鐵水包包況等對(duì)鐵水的脫硫效率有一定影響。

利用精煉渣進(jìn)行鐵水脫硫?qū)崿F(xiàn)了精煉渣的二次利用，回收澆注殘余鋼水的同時(shí)節(jié)約了鐵水脫硫成本。

作者簡(jiǎn)介：李長(zhǎng)新（1980-），青海民和人，山東鋼鐵集團(tuán)濟(jì)南分公司中厚板廠助理工程師，研究方向：煉鋼技術(shù)。