1 概 述
众所皆知，硫是影响生铁质量的重要因素，含硫高使钢材产生热脆，还降低铸造填充性能，脱硫是高炉生产中获得优质生铁的首要问题。
高炉中的硫主要来自于烧结矿、焦炭、喷吹煤粉、竖炉球团、土球及块矿等，见表1。
表1 本钢冶炼1吨生铁由炉料带入的硫量
| |
烧结矿 |
焦炭 |
喷吹煤粉 |
竖炉球团 |
土球及块矿 |
入炉总硫量 |
| 带入硫量(kg/t) |
0.335 |
2.75 |
0.274 |
0.134 |
0.04 |
3.533 |
|
比例(%) |
9.48 |
77.84 |
7.76 |
3.79 |
1.13 |
100 |
由各种炉料带入的硫在炼铁过程中一部分随煤气逸出，一部分进入生铁中，其余大部分则进入炉渣中。
煤气带走的硫是受温度限制的，只能靠减少各种炉料带入的硫量和增加炉渣带走的硫量，来达到减少生铁含硫量的目的。
2 减少炉料带入硫
减少炉料带入的硫量即使炉渣脱硫能力不变，也会明显降低生铁含硫量。本钢入炉料的含硫量及与其他厂的比较，见表3。
表2 1999年各厂入炉料含硫量及主要指标比较
|
|
焦炭含硫% |
烧结矿含硫% |
竖球含硫% |
生铁含硫% |
风温，℃ |
炉渣碱度 |
焦比，kg/tFe |
煤比，kg/tFe |
| 本钢 |
0.56 |
0.024 |
0.06 |
0.035 |
973 |
1.07 |
491 |
76 |
| 宝钢 |
0.47 |
0.012 |
- |
0.020 |
1241 |
1.22 |
293 |
207 |
| 武钢 |
0.49 |
0.025 |
- |
0.020 |
1088 |
1.06 |
424 |
108 |
| 邯钢 |
0.46 |
0.020 |
- |
0.020 |
1008 |
1.06 |
414 |
129 |
| 鞍钢 |
0.54 |
0.030 |
- |
0.023 |
1016 |
1.12 |
439 |
125 |
| 酒钢 |
0.87 |
0.080 |
- |
0.019 |
962 |
1.04 |
552 |
49.8 |
表3 本钢炼铁原料的含硫量
| |
南芬矿粉 |
歪矿粉 |
地方矿粉 |
澳矿粉 |
弓长岭块矿 |
锰矿 |
二铁烧结矿 |
土球 |
二铁竖球 |
| TFe% |
66.69 |
65.62 |
62.52 |
65.5 |
39.69 |
15.74 |
57.17 |
54.58 |
61.55 |
| S% |
0.038 |
0.02 |
0.038 |
0.011 |
0.008 |
0.268 |
0.024 |
0.068 |
0.061 |
从表中可以看出：焦炭带入高炉的硫量最多，直接影响着生铁的含硫量，本钢焦炭的含硫量明显高于宝钢、武钢及邯钢0.08%～0.1%，也高于鞍钢0.02%，而且焦比也高，所以由焦炭带入的硫量就比这些厂家多，生铁含硫量也就高于这些厂家。本钢仅比酒钢指标略好。
2.1 控制焦炭中的含硫量
通过配加低硫煤粉达到焦炭含硫量低于0.5%水平。
2.2 控制烧结矿的含硫量
本钢烧结矿含硫量也较高。应当通过选购低硫煤和低硫矿粉，并控制烧结配碳量，达到烧结
利于去除S的氧化气氛。
2.3 选购低硫喷吹用煤粉
本钢喷吹煤粉的含硫量较高，为0.35%～0.45%，最好能控制在0.35%以下。
2.4 促进炉子顺行及提高风温
提高风温及促进高炉顺行均可降低焦比，也是减少入炉硫量的有效方法。
3 提高炉渣脱硫能力
大量的脱硫反应是当铁水滴下降到炉缸后穿过渣层时进行的，这时渣铁接触的条件最好。聚集在炉缸中的渣铁界面也继续进行着脱硫反应，虽然接触面没有铁滴穿过渣层时大，但渣铁界面接触的时间比较长。
液态高炉渣是由正负离子组成。所以渣铁间脱硫反应是在液态的渣铁界面间进行的离子迁移过程：即铁水中原子硫吸收电子变为硫负离子进入渣中，渣中氧负离子失去电子变为中性氧进入铁水中，再与过饱和的碳生成一氧化碳逸出。
〔S〕+O2-=S2-+〔O〕
〔O〕+C=CO↑
〔%S〕=〖SX(〗ＮＳ2-〔％〕/ＮＯ2-ＫＳ
Ks：平衡常数，Ｎs2- ＮＯ2-：硫、氧负离子浓度。
由此可见炉渣的脱硫效果决定于四个环节，一是炉渣碱度，即炉渣中氧负离子浓度；二是炉缸内炉渣的流动性或粘度，即氧及硫离子在渣中的扩散速度；三是造渣过程对炉缸温度的影响，四是脱硫反应进行的时间。
3.1 对本钢高炉炉渣脱硫潜力的分析
文献介绍高炉炉渣理论上的最大分配系数为：
LＯs=17.4×B8.45
B= (CaO%)+(MnO%)+1/2(MgO%)-1.75(S%)
(SiO2%)+0.6×(Al2O3%)×〔(CaO%)+(MnO%)+1/2(MgO%)-1.75(S%)/(SiO2%)]-1.19〕
渣铁间硫分配达到平衡程度以ε表示：
则ε=LφS/LOS,LφS实际分配比。根据本钢二铁厂炉渣成分计算渣铁间硫分配达到平衡程度，见表4。
表4 炉渣脱硫平衡程度计算表
| |
生铁含硫 |
炉渣成分 |
LφS |
LφS |
ε |
| CaO |
MgO |
SiO2 |
Al2O3 |
S |
| 二铁(1999年) |
0.035 |
41.10 |
8.00 |
38.5 |
8.1 |
0.9 |
51.4 |
25.6 |
50% |
| 一铁(2000年10月1～6日) |
0.022 |
44.20 |
4.60 |
41.8 |
6.0 |
0.068 |
36.0 |
27.0 |
75% |
| 一铁(2000年9月20～27日 |
0.044 |
43.34 |
4.11 |
41.72 |
6.0 |
0.72 |
46.7 |
16.40 |
35% |
由表4可见，炉渣中硫的分配距平衡状态还差很远，还有很大潜力，通过采取一定的措施，可以进一步提高硫的分配率，降低生铁含硫。
3.2 适当提高炉渣碱度
提高炉渣碱度，也就提高了炉渣中的氧负离子浓度，有利于提高炉渣脱硫能力。但二元碱度CaO/SiO2不能过高，否则会产生高熔点固体颗粒影响炉渣的流动性，进而影响炉渣脱硫能力。例如，本钢一铁厂炉渣CaO/SiO2为1.15以上时生铁硫含量仍然很高，且渣中含有铝酸钙、硅酸二钙等高熔点物质。
3.3 增加渣中MgO含量
提高渣中MgO含量不仅能提高炉渣中的氧负离子浓度而且能降低炉渣的熔化性温度，明显提高炉渣的流动性，十分有利于提高炉渣的脱硫能力。
本钢一铁在2000年9月份前未加白云石，炉渣中MgO含量不足，炉渣脱硫能力差。很难使生铁中硫含量达到0.03%以下。为此建议一铁配加一定的白云石，当炉渣中MgO含量达到5%左右时，炉渣的流动性明显变好，脱硫效果明显提高，生铁的硫含量能达到0.03%以下的水平，甚至达0.025%以下，见表4。
由表可看出：配加白云石后炉渣的流动性变好，生铁含硫量完全可以控制在0.03%以下，不需要再采取其它措施。
据研究文献介绍：四元渣系中MgO含量可以达到15%水平，炉渣的流动性仍然很好，炉渣的脱硫能力很强。
本钢铁厂采用的就是CaO、MgO、Al2O3、SiO2四元渣系。这个渣系中炉渣的最好矿物组成为黄长石、镁辉石、钙镁橄榄石。
为防止生成高熔点的尖晶石，MgO的含量应当控制在12%以内，即把现行高炉渣中MgO含量7%提高到10%～12%水平，这样会极大地提高炉渣的脱硫能力。(以前由于高炉渣做水泥用，要求MgO含量不能超过8%)。
因此，提高渣中MgO含量是目前条件最有效的降低生铁含硫量的措施。但要考虑到多配加白云石降低入炉品位对生产的影响。
3.4 提高炉缸温度
因为脱硫反应是吸热反应，温度越高越有利于反应进行，故而炉温高、〔Si〕高时，生铁中硫含量也低。故炉况顺行，炉缸物理热充沛，也利于冶炼出低硫生铁。
3.5 适当延长脱硫反应时间
根据鞍钢的研究，高炉上下渣中的含硫量差距很大，下渣中硫含量明显高于上渣10%～17%。增加出铁次数，降低炉缸内铁水液面，相应地增加铁水液面上的渣层厚度，增加铁滴穿过渣层的反应时间。尽量少放上渣多放下渣，增加渣铁接触反应时间均有利于增加炉渣带走的硫量。(鞍钢由九次铁改为十一次铁后，脱硫效果提高49%)因此增加出铁次数和尽量多放下渣也是增加渣带走硫量、降低生铁含硫量的有效手段。
4 结束语
从以上的分析可以看出降低生铁含硫量的途径主要有以下几点：
(1)炼焦配煤使用含硫量低的煤，使焦炭的含硫量控制在0.5%以下，喷吹煤粉的含硫量在0.3%～0.35%以下。
(2)对一铁厂来说，只要将炉渣中MgO含量控制在6%～7%水平，在炉温的配合下，就可使生铁含硫量达到0.03%甚至0.025%以下。二铁厂渣中MgO可达到10%～12%水平。但是多配加MgO势必影响入炉品位，进而影响高炉产量，这需要公司平衡好产量与质量的关系。
(3)烧结过程中应尽量创造氧化气氛，以便更多地去除硫。
(4)增加出铁次数和尽量多放下渣(在设计中增大铁口渣口间距离或取消渣口)。
(5)提高风温，稳定原燃料条件，促进炉况稳定，降低焦比的一切措施均有利于降低生铁的含硫量。 | 
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