[发明专利]一种基于底吹粉剂的铁水机械搅拌脱硫方法

说明书

本发明公开了一种基于底吹粉剂的铁水机械搅拌脱硫方法，属于转炉炼钢前铁水炉外脱硫技术领域。本发明的步骤为：步骤一、对铁水进行扒渣，测量液面深度，并进行测温和取样；步骤二、将搅拌器插入铁水中，较常规KR法插入深度深，开始进行旋转；步骤三、转速提高到工作转速后，将脱硫剂自铁水罐底部喷入铁水；步骤四、脱硫剂喷吹至规定值后，停止喷吹脱硫剂，改为喷吹氮气；步骤五、喷吹氮气搅拌至脱硫结束，再次进行扒渣、测温和取样。本发明在铁水罐底部特定位置设置透气砖，脱硫剂自此喷吹至铁水罐，使脱硫剂的粒度可以更小，提高了脱硫反应热力学条件；且搅拌器插入深度可以更深，增大了脱硫剂的上浮形程，扩大了熔池搅拌混合分散区域。

技术领域

本发明涉及转炉炼钢前铁水炉外脱硫技术领域，具体地说是一种用于铁水脱硫预处理的机械搅拌脱硫方法。

背景技术

铁水机械搅拌脱硫是通过插入铁水罐中铁水内部的搅拌器的旋转搅动，使铁水与脱硫剂混合接触进行脱硫，主要有莱茵法和KR(Kambara Reactor)法。这两种铁水机械搅拌脱硫方法所用的搅拌器都是由旋转轴与搅拌叶组成，四片搅拌叶沿旋转轴周向成十字形均匀布置，搅拌器沿铁水罐中心线插入铁水；区别仅在于搅拌器插入铁水的深度不同。莱茵法只是将搅拌器的搅拌叶部分地插入铁水中，通过搅拌使铁水罐上部的铁水和铁水表面上的脱硫剂形成旋涡，互相混合接触，并通过循环流动使整个铁水罐内的铁水抵达上层脱硫区域实现脱硫；KR法则是将搅拌器的搅拌叶沉浸在铁水中一定的深度，通过搅拌器的旋转搅动，使铁水表面上的脱硫剂卷入铁水中进行混合脱硫，扩大了旋涡深度和脱硫反应区域，增强了铁水的循环流动，达到了加快脱硫速度、缩短脱硫时间、提高脱硫效率、降低脱硫剂消耗的综合效果。由于KR法优良的使用性能，其成为目前国内外铁水机械搅拌脱硫唯一得到推广应用的方法。

然而，根据国内外有限的KR搅拌脱硫流动状态研究报道，KR搅拌脱硫流动状态分为搅拌中心强制涡流区和该区以外的自由涡流区，强制涡流区由于没有液体微元之间的相对运动，为不良混合区；而自由涡流区由于循环运动引起了液体微元之间的相对运动，起到了混合分散的作用。当搅拌旋转时，强制涡流区颗粒与流体质点均绕轴作同心圆周运动，相对速度很小，不能进行有效的混合分散，仅在强制涡流区和叶片端部区域之间，固液湍动较为剧烈，是传质、传输与分散混合最强烈的区域。固体颗粒被卷入液体中的深度大致和液面凹下的深度相当，颗粒卷入液体中后，在强制涡流区和叶片端部区域之间，由于湍动而分散，并在离心力作用下沿着半径方向“吐出”，继而在浮力作用下而上浮，并在“吐出”区以上部位进行卷入-分散-卷入的循环运动。因而，铁水KR搅拌脱硫传输动力学机制是局域卷吸混合、径向剪切分散；而研究表明，KR搅拌脱硫过程中强制涡流区半径与搅拌器叶轮半径之比近似为0.7，搅拌叶有效搅拌面积仅为30％，如何改善脱硫剂在铁水中的混合分散状况是提高KR搅拌脱硫效率的重要途径。

为此，相关学者从工艺方法、操作工艺参数、搅拌器结构等方面，开展了大量研究工作，以期改善机械搅拌脱硫的动力学条件，进一步提高KR法的脱硫使用性能。