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太钢科技·15·

单吹颗粒镁铁水脱硫技术的研究与应用

·技术中心杨红岗

摘要通过探讨单吹颗粒镁脱硫工艺和原理，针对太钢铁水预处理的现状，分析了铁水温
度、铁水终点硫含量、载气消耗等对脱硫效果的影响，完善了深脱硫及超深脱硫：E艺。
关键词单吹颗粒镁脱硫镁耗

出，因此镁在铁水中与硫的反应形式表现为：
1前言
镁蒸气与硫反应；铁水中溶解镁与硫反应。
随着不同行业对钢材质量要求的不断提两者反应式为：
高，钢铁企业都在努力提高钢材的质量，尤其Mg(g)+[S]=MgS(S)
是降低钢中的硫含量，在转炉一连铸工艺流△G。=一104100+44．07T⋯⋯⋯(1)
程中，铁水预处理工序脱硫成为最优的工艺。[Mg]+[S]=MgS(S)
太钢新不锈钢项目铁水脱硫采用了乌克兰单△G。=一132186+51．58T⋯⋯⋯(2)
吹颗粒镁铁水脱硫技术，该站设计能力为年通过(1)、(2)式计算，温度<1450℃时，
处理铁水200万t，2006年9月正式投入使从理论上来讲，气体镁可将硫脱至10ppm以
用，生产数据统计表明：用纯镁脱硫具有喷吹下。在1350～1450~C下，要使铁水中硫含量
量小、喷吹时间短、脱硫效率高、铁水温降小<40ppm，铁水中溶解镁有lppm就足够了，
等优点，能将硫脱至0．001％以下，且喷吹过实际的溶解镁远大于此，而且镁以溶解形式
程稳定、烟气量小、除尘效果好，基本满足了参与脱硫反应时，其热力学和动力学条件都
太钢生产的要求。优于其它脱硫剂。

2镁脱硫热力学分析3单吹颗粒镁脱硫工艺的分析

镁的熔点为651oC，沸点为1110~C，远低据资料介绍，90％以上的脱硫任务是由
于一般铁水温度，因此金属镁进入铁水后将溶入铁水的镁完成的，因此，金属镁的脱硫效
经历熔化、气化、溶解过程。在一般铁水温度率主要取决于其在铁水中的溶入速度，如何
下，镁蒸气压高达0．405～0．993MPa。如此使喷入铁水的金属镁以最高的效率气化并溶
高的蒸气压使镁进入金属熔池后立即气化，入铁水，防止颗粒镁直接浮入渣层或烧毁是
以很高的气化速度向外排出。提高镁利用率，减低镁耗的要素之一。
镁在铁液中气化，形成气泡，在气泡上升3．1镁耗与脱硫率的关系
过程中，有部分镁蒸气溶于铁液。在铁水温从图1中可以看出，脱硫率能达到50％

度1350—1450~C范嗣内，镁的溶解度为0．0064％一97％，随着脱硫率的上升，镁耗大幅度增

-0．033％，大部分镁以气泡形式向熔池外排加，当脱硫率从80％提高到90％时，镁耗却

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从0．34kg／t增加到0，71kg／t，涨幅达一倍随着温度的增加，脱硫图率降低，说明Mg在铁
多，镁耗从0．8kg／t以后再增加，脱硫率几乎没水中的溶解度下降，导致脱硫率的降低，这一
有提高。从图2可以看出，当目标硫在0．005％点对浅脱硫和超深脱硫都是一样的。同时由

～0．01％之间时，镁耗基本在0．4kg／t以下；于镁脱硫是放热反应，随着反应的进行，铁水
镁耗比较大的主要集中在目标硫0．001％～温度升高，这也是脱硫后期影响Mg耗大幅
0．005％的区间，因此在不采取其它措施的情增加的原因。
况下冶炼超低硫钢，镁耗势必大幅度增加。

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镁耗／kg．t图3温度对脱硫效果的影响
镁耗与脱硫率的关系
3．3载气消耗对镁利用率的影响
镁在铁水中的溶解度还取决于它的分
压，从式(3)可以知道，镁的溶解度是随着镁
的分压增大而增加，任何载流气体都会降低
＼
铁水中镁分压而导致镁的溶解度的降低，而
生产中必须有合适的载气来将镁送到铁水包
的深处，因此载气必不可少，但载气量必须进
行控制。从图4中发现，吨钢的载气消耗增
05l0lS加时，脱硫率增加，但镁的利用率是降低的，
终点硫／×0．001％

图2终点硫与镁耗的关系

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3．2铁水温度对脱硫效果的影响罐

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铁水温度、镁的蒸气压和溶解度的关系＼
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如式(3)所示。g
lg[Mg]：7000／T+lgPM一5．1⋯⋯

⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(3)

式中，T为铁水温度，P为该温度下镁00010．2030．4
的蒸气压。可见，镁在铁水中的溶解度随着载气消耗／Nt一。
铁水温度升高而降低。从图3中可以看出，图4载气消耗对脱硫率及镁耗的影响

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这说明镁在铁液中的停留时间短，来不及完
4结论
全溶解就到达铁水液面而逸出，使镁在铁水
中的溶解度降低了，脱硫效率下降，所以要适(1)太钢新炼钢单吹颗粒镁脱硫设备简
当减少载流气体量，提高镁的