[发明专利]铁水炉外大幅度脱硫解放高炉操作炼铁新工艺

说明书

本发明是涉及高炉炼铁过程中脱硫工艺乃至整个造渣制度、炉料结构的炼铁新工艺。

高沪炼铁过程中造渣制度要求熔渣：(1)在不增加Fe、Mn、Si等元素直接还原的情况下有尽可能低的熔化温度和熔化性温度及较小的粘度；(2)要具有较高的碱度保证足够脱除铁水中硫[S]的能力([S]≤0.03％)。有时还要添加一定的MgO，用以提高熔渣的热稳定性和化学稳定性，适应炉温和炉料成分的波动。这样在冶炼低品位铁矿，脉石中含SiO₂较高，原、燃料含Al₂O₃较高时，高碱度炼铁势必造成渣铁比升高，有时甚至高达600～900kg/TP乃至一吨以上，这样就难免使高炉炼铁生产效率低，燃料消耗高，经济效益低下。

本发明的目的就是针对上述问题提出的一种炼铁新工艺。现有炼铁工艺中有各种各样炉外脱硫方法，但都是为减轻下一步炼钢工序脱硫任务而进行的。再有是仅对偶而出现的号外铁水进行的脱硫处理。本发明的特征在于用比较廉价的炉外脱硫方法大幅度脱除铁水中的[S]，不只是减轻炼钢工序脱硫任务，更主要的是减轻高炉内高代价脱硫的负荷，降低熔渣碱度减小渣铁比，使高炉能从高消耗、低效益中解放出来。

目前铁水炉外脱硫的方法有：将脱硫剂在铁水沟铺撒法和连续加入平面流动法，涡流运动或机械或电磁搅拌或转筒回转法等，或加撇渣器使脱硫渣与铁水分离，在铁水罐内有加入脱硫剂后摇动法，机械或气泡搅拌法、气泡泵法，还有喷吹脱硫剂法、插入钟罩或耐火插入杆浸入脱硫剂法、喂丝法、倒罐法、真空法、电解法等，或其不同方法相互组合。并在入炼钢炉前使脱硫剂与铁水分离。所用脱硫剂包括苏达粉、NaOH、石灰粉、Ca(OH)₂、白云石、石灰石、炭粉、石墨、CaC₂、氰氨化钙、硬硼钙石、莹石、CaCl，Al₂O₃脱硫脱磷合成渣、丙烷、镁粒、镁焦、镁合金等及其不同组成的混合物，或另外添加一些加入剂促进或缓冲脱硫反应。比较流行有效的铁水脱硫方法是往铁水罐中喷入石灰系列脱硫剂后，再计量喷入镁或石灰、镁混合脱硫剂，以提高镁的利用率和综合深度脱硫效率，已获得很好的脱硫效果(双零以下)。但设备投资大，又不适宜我国内多数厂家铁水罐较小，铁水温降大，运输紧张等实际条件。如果能充分利用高炉出铁场大，流动距离长，并且居高冲入铁水罐这一出铁过程良好的动力学条件，把脱硫剂从撇渣器后冒铁水的小井上方随铁水流连续均匀撒入，使脱硫剂与铁水一起流经铁水沟，再居高冲入铁水罐，这样就使脱硫剂与铁水能大体上全面接触。试验证明其混合作用不亚于罐内喷吹，且投资小见效快，用不着花大量投资建脱硫站，一般厂家均可在短期内成功实施，因此这里推荐这种炉外脱硫方法。其特征在于将廉价的石灰系列脱硫剂连续均匀地投撒或喷撒在撇渣器后小井所冒出的铁水上，或在撇渣器后小井下游之一处或多处或在向各铁水罐位分流铁水处，或在各铁水罐的铁水流咀前设贮铁水或不贮铁水式撇渣器，或在所增设的贮铁水或不贮铁水式撇渣器后，再向铁水流连续均匀投撒或喷撒上述脱硫剂，或加入镁或铝或镁合金或铝合金或钙合金或锰合金或各种合金的混合物，或不设贮铁水或不贮铁水式撇渣器，到炼钢厂用扒渣机或其它方式扒除铁水罐中的渣，或在铁水倒出铁水罐时设挡渣器挡渣，或用其它排除方法使脱硫渣与铁水分离。关于在所增设的一处或多处撇渣器或挡渣器或扒渣机使脱硫渣与铁水分离，或加用机械扒除法或加用气体吹扫法，所排除渣量或多或少或为无渣情况下排除铁水表面上的硫或其化合物，所用气体或为氮气或为氧气或为空气或为氢气或为CO₂或为CO或为CH₄或为丙烷或为焦炉煤气或为高炉煤气或为惰性气体或为其它适用气体或为上述气体的混合物，机械扒除法或气体吹扫法或在正在接收铁水或已接满铁水的铁水罐或混铁炉的铁水表面上进行。关于向铁水罐加入镁或镁合金、镁焦的方法和喷石灰粉一样，现在多用喷入法或插入钟罩或耐火插入杆浸入法，设备复杂笨重，操作危险性大。热力学计算和试验均表明铁水温度下镁的蒸气压相当大，急剧产生的大量镁蒸气会发生爆炸，并将铁水喷溅到铁水罐外。另外由于镁脱硫作用时间越长利用率越高，因此从铁水沟加入镁，到炼钢厂入炼钢炉前再使脱硫渣与铁水分离就更具优越性。所以这里推荐将液态镁或其合金铸入多孔铸铁块，再将其多孔口向下置入铁水沟内，以孔的大小和放入铸铁块的多少控制将溶解于铁水的镁蒸气发生速度在一个适宜水平。使镁随铁水流一起流过长长的铁水沟，居高冲入铁水罐，再经运输到钢厂过程中长时间的脱硫反应，这样就可取得比上述将镁或镁合金浸入铁水罐要好的脱硫效果。为防止多孔铸镁铸铁块在铁水沟中上浮，可将多块垒起来，或将多孔铸铁块做成立式的，具有一定高度，立在铁水沟中。多孔铸铁块可在炉前就地取铁由专人制作，无需外购，当然也不排除使用其它多孔铸镁铁块或铁合金块。或者将液态镁或镁合金铸入事先做好的多孔耐火砖块中，冷却后将这种多孔铸镁耐火砖块孔口向下置入铁水沟中，其上加一定压力，以防在铁水沟中上浮，或做成立式的具有一定高度的多孔铸镁耐火砖块，或在其上再加一定压力。这种多孔耐火砖块可以使用多次。铸入的镁或镁合金所用镁材可用粗镁(制镁中间产品)代替，以降低成本。该方法简单易行脱硫效率高，可使高炉熔渣碱度大幅度降低，并为解放转炉操作炼纯净钢创造极为有利的条件。