硫在钢中通常被认为是一种有害元素，现代炼钢要求铁水的硫含量小能超过0.010%，甚至达到0.005%～0.001%。根据德国蒂森公司的经验，含硫<0.019%的钢坯表面缺陷比含硫>0.020%的钢坯减少50%。在连铸生产中，如要保证铸坯的表面质量和减少铸坯的内部裂纹，就必须将连铸钢水硫含量控制在≤0.020%的范围以内

　 随着市场对钢铁产品质量要求的日益严格，铁水脱硫技术已成为提高钢水质量、扩大品种和改善转炉钢操作的重要手段，是现代钢铁冶金企业优化工艺流程的重要组成部分。当今，采用铁水脱硫技术已成为钢铁企业质量水平的一个标志。

一、不同的脱硫工艺及其技术特点

1.几种脱硫剂的比较

　 铁水预处理工艺使用的脱硫剂主要有:CaO,CaC₂和Mg，脱硫热力学研究得出，1340℃时，其脱硫反应平衡常数从大到小依次为: CaC₂ -Mg-CaO，CaC₂脱硫能力很强，但极易吸收水分而生成乙炔(C₂H₂) C₂H₂气体在空气中的浓度达到2.7%时就会发生爆炸，其运输储存需要保护性气氛，使用中必须采取安全措施，且CaC₂形成的渣粘度大，不容易扒除，价格也要比石灰贵。

　 Mg具有较强的脱硫能力，熔点和沸点较低(651℃和1107℃)，加入铁水中，形成镁气泡，对铁水起到搅拌作用，脱硫速度快。但镁蒸汽压大，加入铁水时会产生爆炸式反应发生喷溅，镁的价格很高，不易控制脱硫成本。

　 CaO脱硫能力虽比Mg弱，但资源丰富、价格便宜、安全、无污染，且对耐材浸蚀轻;Mg+CaO进行复合喷吹的话，脱硫剂配比可根据现场需求灵活调整，粉剂消耗低、控制稳定、喷溅少、渣量少、铁损少，脱硫效果好

2.钝化镁与石灰粉混合喷吹的热力学情况

镁与铁水中的硫反应式如式（1）所示，镁和石灰同时与铁水中的硫反应如式(2)所示，两个反应式中镁都为在铁水中的溶解状态，对于不同的反应式，其在1340℃时的吉布斯自由能值分别表示为:

　

　　　　 （1）

　 从以上结果可以看出，反应(2)的吉布斯自由能远低于反应(1)的自由能。因此，在铁水中有镁与石灰同时参与脱硫反应的热力学条件比仅有镁参与的脱硫反应热力学条件好，采用镁与石灰粉联合喷吹的方法具有更强的脱硫能力。

3.脱硫方法及技术特点

　 铁水脱硫的原理是使用与硫亲合力比铁与硫亲合力大的元素或化合物，将硫化铁转化为更稳定的、极少或完全不熔解于铁水的硫化物，从而达到脱硫目的。目前，机械搅拌法(KR法)和喷吹法是铁水脱硫预处理工艺最基本的两种方法

　 机械搅拌法主要指KR法，其原理是:将浇铸耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，插入有定量铁水的铁水罐中旋转，使铁水产生漩涡。经过称量的脱硫剂由给料器加入到铁水表面，并被漩涡卷入铁水中，脱硫剂在不断搅拌过程中与铁水中的硫产生化学反应，达到脱硫目的。

　 喷吹法主要分为单吹镁、混合喷吹法和复合喷吹法两大类。

　 单吹镁喷吹脱硫工艺的优点是设备投资少(一套喷吹系统)，如图1,缺点是:只能用金属镁做脱硫剂，钢厂失去对成本控制的主动性;金属镁市场价格波动较大(近年一直保持上升趋势)，脱硫站运行成本高;因脱硫渣较稀，扒渣难，扒渣过程中铁损高:喷枪结构复杂，造价高，维护难:深脱硫时金属镁的脱硫效率极低，且脱硫过程中容易引起喷溅。

　 混合喷吹法是将两种或几种脱硫粉剂按一定比例混合好，用同一个喷吹罐经喷枪进行喷吹脱硫，这种方法简单、控制方便、投资少，缺点是脱硫剂用量配比无法准确控制，不灵活，预混合的粉体在流态化过程中出现分层现象，脱硫不稳定、效果不理想，命中率低，粉剂消耗大，粉剂利用率低。实际使用时造成渣量大、喷溅大、铁损高、温降大等一系列问题，造成脱硫成本高，目前采用此工艺进行脱硫处理的企业已越来越少。

　 复合喷吹是将两种或几种脱硫粉剂用各自专用的喷吹罐(如图2)，经称量后再输送到同一根喷枪中进行喷吹的脱硫工艺，其优点是:工艺灵活性大，钢厂拥有对成本控制的主动权;喷吹罐向喷枪供料采用双层流态化锥体结构，保证粉剂的充分流态化，以使粉剂流量波动小，喷吹管道通畅，保证脱硫粉剂稳定供应:在脱硫的不同阶段选用不同的脱硫剂，发挥其各自的脱硫效率、降低运行成本:脱硫渣性能稳定，容易扒出:喷枪简单，成本低，便于维护。缺点是设备较多，投资较大。

图1 单吹镁脱硫工艺示意图

图2复合喷吹脱硫工艺示意图

　 枪简单，成本低，便于维护。缺点是设备较多，投资大。

二、济钢一炼钢脱硫工艺及布置方案的选择

　 济钢一炼钢转炉加料跨有4座40t转炉，年产钢水330万吨，混铁炉跨有3座600t混铁炉，铁水罐容量为65t，铁水包容量为45t。根据济钢一炼钢铁水温度低、原始硫含量高、铁水包容量小、净空小等因素，济钢一炼钢采用Ca-Mg系复合喷吹脱硫工艺以实现高效脱硫的目的。

　 脱硫工艺布置有两个方案，方案一是在混铁炉前建设铁水脱硫站和扒渣站，脱硫和扒渣操作在铁水罐内进行，经脱硫处理的铁水进混铁炉，此方案缺点是混铁炉中铁水的硫含量只能保持一个平均值，不能根据转炉冶炼钢种要求提供不同终点硫含量的铁水，使铁水预处理工艺失去其应发挥的重要作用，成本控制与脱硫效果更无从谈起，且铁水罐易结渣，很难处理。方案二是在转炉加料跨建设脱硫站和扒渣站，脱硫和扒渣操作在铁水包内进行，脱硫后的铁水直接进转炉冶炼，根据炼钢不同目标硫要求通过对脱硫工艺参数的调整及时为转炉提供所需铁水。

　 由于我公司铁水供应不足，要吃部分外购铁水，其含渣量高达4%之多，经分析渣中硫含量最高时可达到1.7%之多，铁水扒渣处理的重要性更加突出。经过对两个方案的利弊分析，济钢选择方案二，即在转炉跨建设2个脱硫站(含2台扒渣机)，年脱硫处理能力120万吨;在混铁炉跨建设3个扒渣站，对进混铁炉的铁水进行全量扒渣，减轻后续脱硫工艺和转炉冶炼的负担。