摘要:介绍了攀钢铁水炉外脱硫的发展。就喷枪经历单孔自筒型到多孔倒Y型的转变、脱硫剂从电石、石灰型到含镁型的发展、工艺参数优化发展进行了介绍。铁水炉外脱硫录从设计的220.9万t/a发展到2002年的380万t/a脱硫效率达88%以上。2003年铁水脱硫前硫的质量分数为0.058%脱硫后硫的质录分数为0.0086%，最低达到0.001%,脱硫成本达到12.78元/t。铁水炉外脱硫满足了炼钢下序冶炼低硫钢的需要。
关键词:脱硫剂:脱硫效率:脱硫产量
　 攀钢铁水炉外喷吹脱硫从20世纪70年代末开始研究发展至今经历了以下几个阶段。第1阶段为1号混铁炉旁的简易试验脱硫装置，第2阶段为3号高炉旁的脱硫站，第3阶段为1992年6月建成的现脱硫系统。脱硫喷枪枪型经历了单孔直筒型喷枪、2孔倒Y型喷枪、3孔倒Y型喷枪3个阶段。脱硫剂类型经历了活性石灰、纯碱、电石单一种类脱硫剂和以电石或活性石灰为主，配以Mg,AD,CaF₂,CaCO₃、石墨等制成的复合脱硫剂两个阶段。脱硫产量从设计的220. 9万t/a发展到2002年的380万t/a.脱硫效率达88%以上，脱硫后硫的质量分数最低达到0. 001%。本文对攀钢铁水炉外喷吹脱硫的发展进行了讨论。

1各种脱硫剂脱硫情况

1. 1脱硫剂组成

　 攀钢铁水炉外喷吹脱硫用复合脱硫剂先后经历了3个阶段。第1阶段为以电石为基的电石型复合脱硫剂，第2阶段为以活性石灰为基的石灰型复合脱硫剂，第3阶段为含镁石灰型复合脱硫剂。电石型复合脱硫剂先后经历了80型脱硫剂和50型脱硫剂两个时期。石灰型复合脱硫剂先后使用和试验过AD型脱硫剂、PY型脱硫剂、JY2型脱硫剂。含镁石灰型复合脱硫剂先后试验和使用过M4型脱硫剂、M15型脱硫剂、M 25型脱硫剂。各种脱硫剂的化学成分如表1所示。

表1 各种脱硫剂的化学成分　　　　　　　　　　　 %

脱硫剂类型	w(CaC2)	w(CaO)	w(TMg)	其他
80型	80	—	—	20
50型	50	30	—	20
AD型		＞50	—	10~20
PY型		＞60	—	10~20
JY2型		＞55	—	10~20
M4型		＞60	0~25	—
M15型		＞60	0~25	—
M25型		＞60	0~35	—

　

1 .2操作参数与脱硫效果

　 各种脱硫剂使用的脱硫枪枪型、脱硫喷吹操作参数及脱硫效果如表2所示。

　　　 表2 各种脱硫剂使用的脱硫枪枪型、操作参数及脱硫效果

项目	80型		50型		AD型					PY型	JY2型			M4型	M15型			M25型
	单孔 倒Y型	单孔 直筒		单孔 直筒		2孔 倒Y型	2孔 倒Y型	3孔 倒Y型	2孔 倒T型			2孔 倒Y型	2孔 倒Y型			3孔 倒Y型	3孔 倒Y型
样本/个	2581	2543		2318		3412	5649	653	82			15	1983			29	15
铁水量/t	110.2	110.8		112.4		113.5	114.0	113.1	112.8			113.1	116.2			117.5	117.8
脱硫前w(S)/10-5	65.4	63.8		58.7		59.3	59.0	58.40	57.9			64.6	58.90			52.50	47.40
脱硫后w(S)/ 10-5	9.10	9.0		8.0		9.30	9.20	8.10	6.3			12.6	8.90			9.30	9.40
脱硫效率/%	86.10	85.80		85.90		83.65	83.72	85.21	88.15			76.39	84.49			80.23	77.19
脱硫剂单耗/(㎏·t-1)	10.50	10.62		9.93		9.64	9.36	9.45	10.62			11.71	7.79			5.76	4.33
脱硫剂吨铁成本/(元·t-1)	27.83	22.85		21.35		13.16	12.78	12.90	12.80			12.86	13.48			14.40	15.16

　

　 脱硫前后不测温，以脱硫后经撇渣入提钒炉的温度代表脱硫温降情况和脱硫后铁水温度高低。

从表1,2可知，攀钢铁水炉外喷吹脱硫用复合脱硫剂的发展过程是围绕降低脱硫剂吨铁成本、降低脱硫剂单耗、减少电石用量比例、适当增加活性石灰比例、减少脱硫后渣量的方向进行。在保证脱硫效率在83%以上、脱后硫进一步降低的情况下，使脱硫剂吨铁成本从27. 83元//t降低到12. 78元//t。同时没有造成经脱硫、撇渣后入提钒铁水温度比以往有所降低，另一方而脱硫剂的发展逐渐向含镁方向进行。

　 M4型镁脱硫剂与AD型脱硫剂的脱硫渣化学成分和岩相分析如表3所示。

1. 3脱硫渣主要化学成分与渣态比较

表3 脱硫渣化学成分与岩相分析　 %

项目	化学成分		渣中总金属铁的质量分数	岩相分析
	w(TFe)	w(MFe)		渣状态	w(fCaO)	w(CaS)/ w(MgS)	金属铁的质量分数
M4	26.23	19.83	10.57	球状	27.5~32.0	0.4~0.6	15.0~17.3
	12.40~34.95	6.80~28.90	6.40~16.80	粉状	28~30	0.1~0.2	36.2~40.0
AD	29.06	24.17	13.19	球状	26.3~30.0	0.1~0.2	18.3~20.0
	16.40~40.40	12.05~44.75	7.99~22.11	粉状	35~40	痕迹	38~41

　

　 由表3可知，M4镁脱硫渣中的T Fe, M Fe和渣中金属铁比AD脱硫剂的脱硫渣分别低2. 83% ,4. 34% , 2. 62%。根据脱硫渣量和渣中金属铁总量分析，M4脱硫剂比AD脱硫剂铁损低。可见M4脱硫工艺可降低铁水脱硫过程铁损。

　 无论球状渣还是粉状渣,M4脱硫渣中的金属铁均比AD脱硫渣低。粉状渣是影响脱硫铁损的主要源，它决定金属铁多少，可见含镁脱硫剂比AD型脱硫剂有利于降低铁损。无论M4脱硫剂还是AD脱硫剂，脱硫渣中球状渣的硫比粉状渣中硫高，因此应增加脱硫渣中球状渣比例。另外，从表4可知，渣中w(fCaO)较高，说明有大量脱硫剂没有参与脱硫反应就上浮至渣层;需要适当增加其在铁水中的停留时间,以提高脱硫剂利用率,降低脱硫剂单耗。

2脱硫产量与脱硫效率的进展

　 攀钢铁水炉外喷吹脱硫设计产量为220. 9万t/a。从1992年6月投产至今，脱硫产量己经发展到2002年的380. 7万t/a。历年脱硫产量、脱硫效率、脱硫后入提钒炉铁水硫情况如表4所示。

表4　 历年脱硫指标与操作参数

项目	1993	1994	1995	1996	1997	1998	1999	2000	2001	2002	2003—01~06
脱硫产量/(万t·a-1)	42.34	103.72	168.26	202.24	244.20	280.03	297.17	337.47	370.14	380.72	198.82
脱硫率/%	85.98	88.71	81.15	82.07	83.24	86.08	91.19	89.32	88.11	88.93	87.40
入炉w(S)/10-5						16.40	12.50	9.20	10.5	8.4	8.6
喷粉速度/(㎏·min-1)	150~200	150~200	150~200	100~150	100~150	100~150	80~120	80~120	60~100	60~100	30~80
粉气比/(㎏·m-3)	＜25	＜25	＜25	10~30	10~30	10~30	20~40	20~40	20~60	20~60	40~80

　

　 从表4可知，在保证脱硫效率稳定上升和脱硫后铁水硫逐步下降、脱硫后入提钒炉铁水硫≤0.020%和≤0.005%的合格率逐年上升的情况下，脱硫产量逐年大幅上升并超过年设计能力80%.为攀钢连铸和低硫钢品种的完成作出了巨大贡献。

2. 1采取的增产措施

2.1.1降低脱硫非作业时间

　 脱硫罐车原为自行走罐车，脱硫喷出的渣铁频繁损坏电机。增设脱硫罐车牵引车后，脱硫罐车作业率大幅提高。原脱硫喷粉罐与料仓旋转给料器之间有振动筛，其故障率极高、漏料严重。用下料管取代振动筛，并在脱硫剂进入料仓之前的进料软管连接头前后分别加装一层φ5mm筛网。一方面脱硫剂的粒度得到保障，防止喷吹管道和喷枪发生堵塞影响生产;另一方面提高脱硫作业率。喷粉罐与上部振动筛(或下料管)之间软连结原为不透气皮革材料，损坏频繁；后改为除尘布袋材料。通过上述措施提高了脱硫工序作业率。

2. 1. 2增加与稳定脱硫铁水罐装入量

　 原为高炉罐直接脱硫，后为部分高炉罐组罐后脱硫。2003年7月后全部改为专用罐组罐脱硫。组罐后铁水装入量在110～130 t/罐。各年装入量如图1所示。装入量增大一方面有利于脱硫产量提高，增大脱硫剂在铁水中的停留时间和上升行程，提高脱硫效率和脱硫剂利用率。另一方面装入量过大会造成铁水罐内净空减小，喷溅严重，喷枪无法达到应有深度造成脱硫效率下降、脱后铁水硫不能满足后续工艺要求、脱硫剂浪费。

图1　 铁水装入量

2. 2优化脱硫采取的措施

2. 2. 1脱硫用喷枪的改进

　 攀钢铁水炉外喷吹脱硫用喷枪经历了3个阶段4种枪型，分别为φ32 mm单孔直筒型、φ14 mm 2孔倒T型、φ18 mm 2孔倒Y型、φ14 mm 3孔倒Y型。从使用效果看，多孔枪的效果优于单孔枪，倒T型、倒Y型优于直筒型。由于攀钢使用梨形铁水罐脱硫，从喷溅角度考虑使用倒Y型喷枪。

2. 2. 2脱硫喷粉速度的调节

　 从表4可知，随喷粉速度下降，脱硫后入提钒炉铁水硫下降，同时脱硫剂单耗降低，主要因为延长了脱硫剂在铁水中的停留时间，增大了脱硫剂与铁水中硫的相对接触面积与几率。但喷粉速度过低会造成脱硫剂单耗上升，脱硫后入提钒炉铁水硫也相应上升，主要是因为喷粉速度过低，喷吹时间过长.铁水温度损失过大所致。

2. 2. 3脱硫枪位的改进

　 攀钢铁水炉外喷吹脱硫原使用单孔直筒型喷枪，1995年以前对于枪位的规定为插入铁水中1 m以上，1996年以后规定枪位为插入铁水中2 m以上。1998年开始使用2孔倒Y型喷枪.对于枪位规定为距离罐底1 m;在1999年作出规定枪位距离罐底0. 7 m。2001年底开始使用3孔倒Y型喷枪，对于枪位的规定为距离罐底0. 5 m。依据生产数据统计分析，当喷枪插入深度为铁水深度的3/4以上时，脱硫效果最好。

2. 2. 4脱硫粉气比的调整

　 从表4可知，攀钢铁水炉外喷吹脱硫粉气比呈上升趋势，有利于脱硫效率提高.减少脱硫剂单耗与喷溅。

2. 3解决喷溅的思路

　 M4脱硫剂与AD脱硫剂在不同的粉气比条件下的喷溅情况如图2所示。

图2　 M4与AD脱硫剂的粉气比和喷溅比例的关系

　

　 从图2可知，随粉气比升高.脱硫喷溅减小。M4脱硫剂比AD脱硫剂的喷溅大。

3结论

　 攀钢通过脱硫剂升级换代，从80型过渡到50型，从电石型换代到石灰型，进而过渡到AD型，最后发展到M4型含镁脱硫剂。喷枪结构从单孔直筒型逐步改进为2孔倒Y型、3孔倒Y型。脱硫操作参数不断优化，使脱硫成本不断降低.脱硫产量不断提高。当铁水脱硫前硫的质量分数为0.058%，脱硫后硫的质量分数为0.008 6% ,最低达到0. 001%时，脱硫剂成本达到12.78元//t。脱硫产量从设计的220.9万t/a发展到2002年的380万t/a，炉外脱硫满足了炼钢工序冶炼低硫钢的需要。