铁水包单吹颗粒镁脱硫技术综述.pdf

2004年第5期钢铁技术·7·

铁水包单吹颗粒镁脱硫技术综述

李博知秦学武
(马钢技术中心工艺所,安徽马鞍山243002)

[摘要]阐述了铁水包单吹颗粒镁脱硫技术在保持共吹脱硫法的先进性和合理性的同时，解决了其存在的不足，是一种
代表铁水深脱硫发展趋势的新型脱硫技术。
[关键词]铁水包单吹工艺颗粒镁脱硫

1前言Mg(g)＝[Mg]
铁水包单吹颗粒镁脱硫技术是为了进一步提ΔG°＝117400－31.4T(3)
高脱硫效率和金属镁的利用率、降低生产运行成本
而在共吹法基础上发展起来的新型脱硫方法。它取由(3)式计算，在炼钢铁水温度范围内(1300
消碳化钙，而单独喷吹颗粒镁。其脱硫机理为：吹℃～1450℃)，镁的溶解度为0.0064％～0.033％。
入铁水的颗粒镁经喷枪上的气化室预热，在喷枪出因此，镁在铁水中的行为表现为：溶解度很小，大
口处迅速得到气化，并溶入铁水，气化上升或溶入部分镁以气泡形式向熔池外排出。
铁水中的镁在载流气体搅拌下与铁水中的硫进行2.3镁脱硫反应机理
充分的接触，发生高效的脱硫反应，从而达到最经由于镁在进入铁水后表现为熔化、气化、溶解
济的脱硫目的。过程，因此镁在铁水中与硫的反应形式表现为：镁
蒸气与硫反应;铁水中溶解镁与硫反应。两者反应
2镁脱硫热力学分析式为：
2.1镁在铁液中的行为
Mg(g)＋[S]＝MgS(s)
镁的熔点为651℃，沸点为1110℃，远低于一
ΔG°＝－104100＋44.07T(4)
般铁水温度，因此金属镁进入铁水后将有如下行

为：Mg(s)→Mg(l)→Mg(g)→[Mg]，即经历熔化、
[Mg]＋[S]＝MgS(s)
气化、溶解过程。
ΔG°＝－132186＋51.58T(5)
使用Kubaschew-ski和日本钢铁协会提供的

镁蒸气压计算方法：
通过(4)、(5)式分析计算，温度小于1450℃
7550时，气体镁理论上可将硫脱至10ppm以下。在1350
1gp(Pa)＝－－1.41lgT＋10.67(1)
T℃～1450℃下，要使铁水中硫含量小于40ppm，
6802铁水中溶解镁大于0.15ppm～0.80ppm就足够了。
lgp(Pa)＝－0.0127(2)
T可见，脱硫处理所需要的镁量远小于铁水溶解镁的
能力。
在一般铁水温度下，镁蒸气压高达0.405
由此可知，上述两反应对硫的脱除都有好的贡
MPa～0.993MPa。如此高的蒸气压使镁进入金属熔
献，而且镁可以溶解形式参与脱硫反应，其热力学
池后立即气化，以很高的气化速度向外排出。
和动力学条件都优于其它脱硫剂。对于二者谁是脱
2.2镁的溶解
硫的主要因素，不同的学者有不同的看法。但为提
镁在铁液中气化，形成气泡，在气泡上升过程
高镁的利用率，两种脱硫形式都要求：1)减小镁气
中，有部分镁蒸气溶于铁液。
泡尺寸，使镁气泡分散在整个熔池内，扩大单位镁
·8·钢铁技术2004年第5期

的上浮气泡表面的总面积；2)将镁尽可能加到熔池通过潜入式耐火喷枪喷入铁水包（100吨～106吨）
深处以延长反应时间，这有助于提高铁水镁脱硫的脱硫的工艺，载气为干燥的氮气，喷嘴为倒T型。
效率。2000年进行了技术改造，采用了乌克兰的“单喷
颗粒镁炉外脱硫工艺”，建立了新的脱硫装置。2001
3单吹法颗粒镁脱硫的工艺技术特点年8月投入工业运行。运行结果表明，设备具有很
1)只用钝化颗粒镁，无任何添加剂，避免了与高的可控制性和工作可靠性。不论是在“自动控制”

H2O、CaCO3等物质反应造成镁的损耗。还是“手动控制”方式下，均能保证沿管路向喷枪

2)喷吹载体为惰性气体，N2、Ar天然气。供镁强度可调控，调控范围为0～18kg/min。镁
3)喷镁载体流量为30m3/h～60m3/h，消耗料在载气中的浓度也可在5kg/m3～25kg/m3范围
少，同时延长镁在铁水中的停留时间。内调控。转子给料器的计量精度不超过2％，而称
4)喷枪带有气化室，使下列反应更容易进行：量系统的精度不大于0.5％。

Mg(S)→Mg(g)，Mg(g)→[Mg]，[Mg]＋[S]→MgS(S)。
5)喷吹镁的强度6kg/min～15kg/min可调。表1喷吹纯颗粒镁与混合喷吹脱硫的成本对比
序喷吹Mg和石灰混合喷吹颗粒镁
6)专门的喷镁给料、称量、控制装置及喷吹模指数
式，保证过程可控，无脉动。号脱硫剂（PEMAKOP）（黑色冶金研究院）
单位消耗(kg/tFe)
7)使各反应与物质交换趋于平衡，从而提高镁a)镁0.520.27
1
的有效利用率。b)石灰1.56—
c)其他2.100.27
8)喷吹给料罐、称量、控制装置，保证其稳定2成渣数量(kg/tFe)4.640.65
给料，误差2％，均匀镁耗量，使所选择的工作方3扒渣铁损(kg