1镁脱硫原理

　 镁的蒸汽泡只能脱去铁水中w([S])的3%～5%。加快镁气泡向铁水中溶解的速度，提高铁水中镁的溶解度是关系到镁脱硫效果的关键。为了提高镁的利用率，缩小镁气泡的直径，减缓气泡的上浮速度，在金属镁粉中配加一定的石灰、电石粉。加人的石灰、电石粉可成镁粉的分散剂，避免大量的镁瞬间气化造成喷溅，还可以成为大量气泡的形成核心，从而减小镁气泡的直径，降低镁气泡的上浮速度，强化镁向铁水中的溶解度，提高镁的利用率。

2含镁脱硫剂的应用

2.1脱硫剂组成

　 各种含镁脱硫剂的组成情况见表1.

表1　各种含镁脱硫剂组分的质量分数

类型	w(Mg)/%	w(CaO)/%	w（其他）/%	m(CaO)/m(Mg)
M4	3～5	＞60	10～20	15.0
M15	15～16	＞60	10～20	4.0
M25	25	＞60	10~20	2.4
M20	19	71	10~20	3.7
M15-1	15	78	10~20	5.2
M8	8	71	10~20	8.9
M7	7.5	71	10~20	9.5
M10	10	78	10~20	7.8
M2	2	78	10~20	39.0

2.2操作参数

　 含镁脱硫剂的脱硫工艺参数见表2.

2.3脱硫效果

　 含镁脱硫剂脱硫效果见表3.

表3　 各种含镁脱硫剂脱硫效果

脱硫剂	w([Sl])/%	w([SE])/%	脱硫率/%	w([SE])≤0.005%者比例/%	脱硫成本/(元·t-1)	喷溅情况
M8	0.0666　　　 　　 0.041～0.122	0.0126　　　 　　 0.001～0.017	82.1	4.9	28.52	大
M7	0.0813　　　 　　 0.068～0.091	0.0164　　　 　　 0.002～0.029	85.0	20.0	40.71	大
M10	0.0618　　　 　　 0.046～0.08	0.0128　　　 　　 0.006～0.028	79.4	4.9	28.8	大
M2	0.0699　　　 　　 0.045～0.086	0.0054　　　 　　 0.003～0.011	89.8	66.7	23.14	小
M4	0.0517　　　 　　 0.028～0.109	0.0069　　　 　　 0.0011～0.025	86.04	40.98	14.36	小
M15	0.0525　　　 　　 0.035～0.089	0.0093　　 　　 0.0022～0.0222	80.23	18.52	18	大
M25	0.0474　　　 　　 0.033～0.069	0.0094　　　 　　 0.004～0.0167	77.19	6.67	20	大
M20	0.0707　　　 　　 0.038～0.127	0.017　　　 　　 0.001～0.04	80.0	26.3	47.19	大
M15-1	0.059　　　 　　 0.033～0.101	0.015　　　 　　 0.001～0.031	72.7	13.3	27.65	中

　 注:表内第2～3栏内分子为平均值,分母为范围值

　 从表3中可知:随镁脱硫剂中镁含量增加，脱硫喷溅增加，脱硫成本也相应增加。而脱硫率并没有相应的显著增加和脱硫后铁水硫含量没有大幅度降低。最后攀钢从脱硫成本与脱硫喷溅大小等因素结合考虑，决定对M4镁脱硫剂进行推广应用。这与资料介绍:m(CaO)/m(Mg)的比值控制在3左右不相符合。由于设备等客观原因的限制没有进行喷吹纯镁脱硫的试验。

3 脱硫操作参数对脱硫效果的影响

3.1喷吹压力的影响

　 在脱硫前铁水w(S)=0.05%～0.07%、脱硫剂消耗为7.5～8 0 kg/t、铁水量为110～125 t的情况下，喷吹压力对脱硫效果的影响见图1。

　 由图1可知:低喷吹压力和过高的喷吹压力都对脱硫不利。其主要原囚为:喷吹压力低，粉剂的出口速度低，穿透能力不足导致脱硫剂利用率不高。高喷吹压力则主要是粉剂的出口速度过快，喷溅严重，枪位不能到位导致脱硫剂利用率下降。

图1　 喷吹压力对脱硫率的影响

3.2脱硫粉气比的影响

　 脱硫粉气比对M4镁脱硫剂脱硫率的影响见图2.

图2　 脱硫剂粉气比与脱硫率的关系

　

　 由图2可知:在攀钢目前条件下，提高脱硫剂的粉气比有利干脱硫率的提高。提高粉气比可减少脱硫剂粉剂随气泡上浮至渣层而损失的数量。粉气比过小，气泡的形核数量相应减少，以致于气泡的个数少而体积大，大量的脱硫剂包裹在其中而浪费掉。粉气比大时，气泡的形核中心相应增多，气泡的体积也相应减小，包裹在其中的脱硫剂相应减少，脱硫剂利用率相应增高，脱硫率增加。

3.3脱硫枪位的影响

　 铁水脱硫过程中，喷枪插人深度对脱硫率影响较大。若喷枪插入深度不够，镁脱硫剂在熔池中没有足够的停留时间和反应行程，可导致铁水脱硫率下降。当铁水太少时，喷枪插人深度不够，而铁水太满时，喷枪难以下至规定位置，结果都将使脱硫率降低。可见，要获得较高的脱硫率，应使镁脱硫剂在铁水中的反应行程较长，就要保证喷枪插人深度在2.0 m以上;同时，还要铁水罐保持一定的净空高度，最好净空在500 mm以上，最低不应低于400 mm,喷枪插至规定位置时，使镁脱硫过程中不致于喷溅过大。

　 据生产数据统计分析可知:当脱硫喷枪插入铁水的深度为铁水熔池深度的0.8时，脱硫效果最好。镁脱硫喷枪插人深度应大于2.0m.攀钢在实际生产中脱硫枪位距罐底0.7m，插入深度在2.5～2.8 m.

3.4脱硫喷吹速度的影响

　 脱硫剂的喷吹速度对脱硫率的影响见图3.

图3　 脱硫剂喷吹速度与脱硫率的关系

　

　 在喷枪插人深度一定时，镁脱硫剂与[S]的反应效率与喷吹速度有直接的关系。速度太大时，喷出的镁粒多，易形成较大的镁气泡团。大的镁气泡比表面积小，与[S]反应几率就小，镁脱硫剂利用率低，脱硫效果差;另外，喷吹速度大还易造成脱硫过程铁水喷溅偏大，增大脱硫成本。而喷吹速度太小，喷入熔池的镁脱硫剂就少，镁气泡产生的搅拌较小，对熔池搅拌相对较弱，[S]的传质较慢，因而脱硫率低;此外，喷吹速度小，还延长了脱硫时间，影响脱硫生产能力和技术经济指标。可见，镁脱硫喷吹速度应有一定的适宜范围。图3表明，镁脱硫工艺最适宜的喷吹速度在40～60kg/min之间。这与国内外资料报导一致。此时，脱硫率可达80%以上。喷吹速度的大小可通过喉口控制。试验表明，用Φ8 mm或Φ10 mm的喉口可将喷吹速度控制在40～60 kg/min之间。否则，喉口越大(或越小)，则喷吹速度越大(或越小)，导致镁脱硫效果不佳。

3.5粉气比对镁脱硫喷溅的影响

　 镁脱硫的粉气比对喷溅的影响见图4.

图4　 M4脱硫剂的粉气比与喷溅比之间的关系

　 从图4可知:随粉气比升高，脱硫喷溅减小。在粉气比大于100 kg/m³以后，M4脱硫剂喷溅就很小。

3.6石灰粒度的影响

　 石灰粒度的大小与镁脱硫剂的脱硫效率相关。从动力学角度看，石灰粒度小，其比表面积就大，与[S]反应的几率越高，其脱硫效果的发挥较好。因而石灰粒度应尽可能小。从试验结果看，石灰粒度应<0.125 mm为好。石灰粒度较小，可减缓镁脱硫剂在输送过程中镁粒的分层效应，不致形成镁粒的“集中”，使镁脱硫过程能更加平稳，脉冲式喷溅减少。

4镁脱硫存在的问题

　 镁脱硫渣的化学成分和岩相组织见表4和表5.

表4 镁脱硫渣各组分质量分数　 %

项目	CaO	MgO	SiO2	Al2O3	T.Fe	M.Fe	V2O5	S	P
平均值	33.81	4.30	10.36	4.93	26.23	19.83	0.679	2.84	0.050
范围值	21.74～46.73	3.04～6.08	5.79～14.38	2.70～10.00	12.4～34.95	6.80～28.90	0.392～1.28	1.89～3.93	0.033～0.071

　　　 注:样本数为34

表5 脱硫渣岩相组织

状态	wB/%				m(CaS)
	C3S	f.CaO	硅铝酸钙	金属铁	m(MgS)
球状	20~25	27.5~32	13~14	15~17.3	0.4~0.6
粉状	23.5~27	28~30	7~8	36.2~40	0.1~0.2

　

　 由表4和表5可知:粉状渣是影响脱硫铁损的主要原因，它决定着(M.Fe )的多少;渣中f.CaO含量较高，减少f. CaO含量，是提高脱硫率，降低脱硫剂单耗的主要措施。

5结论

　 (1)在使用适合的脱硫操作参数的情况下(喷粉速度40～60 ㎏/min、喷吹压力0.6～0.64MPa、粉气比＞50 kg/m³、枪位大于2. 5 m或距罐底0.6 m) , M4镁脱硫剂能满足攀钢实际生产的要求;当w([S_l]为0.058 6%和w([S_E])为0. 008 2%时，可保证M4脱硫剂消耗＜7.5 kg/t，处理每吨铁水的脱硫剂成本在12.98元以下;

　 (2)减少铁损应从增大粉气比至100 kg/m³以上，以保证喷溅比例在1%以下，并减少渣中粉状渣比例，增大球状渣比例，以保证渣中w(Fe)在46%以下;

　 (3)提高M4镁脱硫剂的利用率和脱硫率应从减少渣中f.CaO含量，增加渣中球状渣比例方向进行，从而保证脱硫剂消耗在7.5 kg/t的情况下，脱硫率在86%以上。