北極星大氣網訊:摘要：介紹了KR法鐵水脫硫工藝的發展、脫硫的原理、該工藝的優、缺點及影響脫硫效果的因素，對噴吹和KR脫硫工藝進行了比較，為鐵水脫硫裝置的選擇提供借鑑。
前言
鐵水預處理已成為現代化的煉鋼生產工藝：鐵水預處理—復吹轉爐—爐外精煉—全連鑄和熱裝熱送．當下用戶對鋼材質量要求越來越苛刻，一般要求鋼中的硫含量控制在0.015%以下，有的甚至要求達到「雙零」的超低硫水平，而且考慮到減輕轉爐的冶煉任務和減少轉爐消耗指標，使各冶煉設備的任務更加單一化、專業化，發揮各自的特長，因此近年來國內新建轉爐鋼廠都配備了鐵水脫硫裝置，老廠則經過改造配備了脫硫裝置．攪拌法作為一種主流脫硫工藝，在國內許多鋼廠得到了很好應用．
1攪拌脫硫工藝
1.1攪拌脫硫工藝在國內的發展
KR攪拌法是日本新日鐵廣煙制鐵所於1965年用於工業生產的鐵水爐外脫硫技術［1］，早在1976年武鋼二煉鋼就從日本新日鐵引進了國內第一臺攪拌
法脫硫裝置，單罐處理能力為70～80t，處理周期約85min，採用CaC2基作為脫硫劑，由於當時該套裝置的消耗指標及運行成本均較高，處理周期長，所以並沒有在國內得到廣泛推廣．隨著時間的推移，攪拌法脫硫工藝經過近二十年的發展，已形成為一種成熟穩定的脫硫工藝，無論消耗指標、運行成本還是處理周期都大大降低．2000年武鋼二煉鋼在消化了第一套攪拌法脫硫工藝的基礎上，聯合原武漢鋼鐵研究設計總院自主設計和建造了第二套攪拌脫硫裝置．2001年寶鋼集團一鋼公司從日本川崎重工引進兩套150t攪拌脫硫裝置，2002年原武漢鋼鐵研究設計總院又在昆鋼建造了兩套55t的攪拌脫硫裝置，2003年原上海冶金設計研究院在寶鋼集團上鋼三廠建造了兩套40t的攪拌脫硫裝置．2007年在武鋼新二煉鋼新建兩套200t、馬鋼四煉鋼新建兩套300t攪拌脫硫裝置．韶鋼新一鋼工程在建兩套130t攪拌脫硫裝置，這樣在國內已形成了300t、200t、150t、130t、80t、55t、40t的攪拌脫硫大、中、小系列。
1.2攪拌法脫硫工藝的原理
所謂攪拌法脫硫工藝，是將澆鑄耐火材料並經過烘烤的十字形攪拌頭，插入到有一定量鐵水的鐵水罐中旋轉，使鐵水形成漩渦，然後將經過稱量好的脫硫劑通過振動給料(或旋轉給料器)加入到旋轉的鐵水中．脫硫劑進入鐵水罐後，迅速被漩渦捲入鐵水中，在不斷的攪拌過程中與鐵水中的硫充分反應，從而脫硫的．影響脫硫速度的因素主要有二，一為脫硫劑種類，二為動力學條件．研究證明，動力學條件的影響大於脫硫劑種類的影響，攪拌速度高達120r/min，鐵水充分旋轉，獲得了良好的冶金動力學條件，投入的脫硫劑能夠充分的反應，因此脫硫效率高達95%以上．
目前攪拌法脫硫工藝以石灰作為脫硫劑，再配入少許螢石、鋁渣作為助熔劑．當鐵水中的矽含量在0.05!以上時，脫硫反應為:
反應生成的CO氣體對鐵水起到攪拌作用，更加快了脫硫反應的進行．因為高爐鐵水中的矽含量一般均大於0.05%，因此脫硫反應均為(1)式．在反應式(1)中生成的Ca2SiO4層將石灰顆粒包住，此層質地緊密，且熔點高，阻礙了鐵水中的硫透過它向深部擴散，使脫硫速度變緩，且生成的緻密層包住新加入的石灰，增加了石灰的消耗，因此向脫硫劑中配入螢石等助熔劑，生成低熔點物質，從而使鐵水中的硫進一步與石灰反應，能提高脫硫效率約20%［2］．由於降低氧勢可以提高脫硫效率，因此部分鋼廠向鐵水中加入鋁渣，通過鋁脫氧來降低氧勢［3］．
1.3攪拌法脫硫工藝的優缺點
1.3.1攪拌法脫硫工藝的優點
1)脫硫效率高而穩定
攪拌法脫硫工藝由於其良好的動力學條件及重現性，使脫硫效率高而穩定，且回硫少，國內某廠，採用攪拌法一個班處理了8爐鐵水，7爐達到0.001%，一爐為0.002%，而採用石灰加鎂粉的噴吹法則較難達到這個水平，且回硫情況較嚴重［4］．
2)脫硫劑
攪拌法採用石灰基脫硫劑，運輸與儲存無需特殊措施，鎂基噴吹法脫硫工藝所用鎂粉需鈍化處理，且運輸和儲存需有防護措施．
3)運行成本
無論是噴吹工藝還是攪拌工藝，主要運行成本為脫硫劑和耐材．攪拌裝置的攪拌頭經過多年的改進，壽命已經大大提高，目前通常大於250爐，在武鋼高達500多爐，而噴吹法噴槍的壽命通常在60多爐;攪拌裝置採用石灰基的脫硫劑，來源廣泛，價格低廉，而鎂基脫硫劑價格很高，且受市場的波動影響較大，通過對國內某廠生產數據的分析，在鐵水終點硫≤0.005%時，攪拌法比噴吹法運行成本低，而當鐵水終點硫＞0.005%，噴吹法比攪拌法運行成本低．
1.3.2攪拌法脫硫工藝的缺點
1)設備較大，佔用面積較多．
2)一次性投資較大．
3)鐵水的溫降較大．
4)鐵損較大．
5)處理周期較長．
1.4影響攪拌法脫硫效率的因素
影響攪拌法脫硫效果的主要因素如下．
1)在進行攪拌脫硫之前，鐵水液面上的渣子不能太多，否則將會影響脫硫劑的充分反應．因此在攪拌脫硫之前需進行前扒渣，以扒除70%的渣量為宜，或者採用已成熟的撈渣工藝，韶鋼KR脫硫裝置中選用了山東煙臺的新型撈渣裝置．
2)攪拌槳的轉速不能太低，否則達不到良好的動力學條件，脫硫效率降低．通常攪拌作業時的正常轉速為100～120r/s，隨著攪拌頭的損耗，可適當提高攪拌槳的轉速，以保證良好的動力學條件．
3)脫硫劑必須是粉劑，以增加反應面積，使鐵水中的硫與石灰充分接觸．如果脫硫劑顆粒太大，則脫硫劑無法充分反應，且增加了單耗，直接影響脫硫效果．通常要求脫硫劑＜3mm．
4)脫硫劑主要成分是石灰，因此石灰的質量對脫硫效果影響非常大，主要是石灰中的CaO含量、石灰的活性度及石灰中的硫含量．
5)攪拌槳的插入深度要適當，插入深度過深或過淺都會直接影響到脫硫效果，過淺，攪拌時噴濺嚴重，且鐵水罐內下部鐵水攪動效果差;過深，則上部的鐵水攪動較差．
2攪拌法與噴吹法比較
2.1脫硫工藝比較
兩種脫硫工藝的比較見表1．
2.2脫硫運行成本估算比較
脫硫運行成本估算的比較見表2．
2.3兩種脫硫方法的分析評價
通過對兩種脫硫工藝的脫硫效果和運行成本綜合比較，可見攪拌法在深脫硫和總成本方面優勢突出．對於大中鋼鐵企業，從長遠考慮並結合生產實際，KR攪拌法鐵水預脫硫應是更具有深遠價值的選擇．
3結論
攪拌法脫硫工藝作為一種高效，低成本的脫硫工藝在國內外已得到廣泛推廣，在國內已經形成由小到大的系列產品．儘管攪拌脫硫設備的一次性投資較大，但脫硫效果好，運行成本低，收回投資快．因此攪拌法脫硫將成為今後的一種主流脫硫工藝，得到更廣泛的推廣，並有向三脫處理工藝演化的趨勢．
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