[发明专利]用于液体熔融金属的连续脱硫的装置和方法

说明书

本发明涉及用于由高炉法或直接还原法提供的铁水的连续脱硫的装置和方法。

技术领域

本发明涉及用于液体熔融金属的连续脱硫的装置和方法。

背景技术

今天，世界上大约三分之二的钢通过结合的高炉-碱性氧气炉(BF-BOF)途径生产。在这个方法中，在高炉(BF)中铁矿石主要被焦炭还原。这种焦炭还通过与可得的氧(来自热鼓风和FeO)反应来产生所需的热。离开BF的铁水(也称作生铁)含有杂质，在该方法中所述杂质随后必须被去除。在铁水预处理中去除了大部分的硫(有时还有硅和磷)。然后将液体与废料一起加入碱性氧气炉或转炉，在那里通过向熔体上吹入纯氧而将其氧化，并且去除大部分的碳、(剩余的)硅和磷。将产生的钢水从转炉出钢，并在浇铸之前送至二次冶金(SM)钢包处理。这里去除剩余的杂质，并添加合金化元素和脱氧剂。当钢具有期望的化学组成时，将它浇铸成固体钢。图1给出BF-BOF炼钢方法的示意概述。炼钢方法中以上提到的不需要的杂质之一是硫。在许多情况下硫提高钢的脆性并降低可焊性和耐蚀性。因此，需要去除硫至典型地低于0.015重量％，但是逐渐提高到低于0.005重量％的水平。BF-BOF炼钢方法中硫的主要来源来自焦炭。即使在炼焦过程中去除了煤中大约40％的硫，焦炭中典型的硫水平仍然约0.5％。铁矿石典型地含有0.01％硫并且仅是炼钢方法中硫的次要来源。在BF-BOF炼钢方法中存在可去除硫的四个工艺步骤：

·BF工艺；

·铁水预处理；

·转炉工艺；

·SM钢包处理。

在其它主要炼钢方法，电弧炉(EAF)方法(用于30％的世界钢生产)中，选择该方法中使用的废料类型从而控制钢水的硫浓度。SM钢包处理方法与BF-BOF和EAF炼钢两者相当，并因此如果必要，可发生硫去除。然而，硫去除在EAF方法中不太成为问题，因为它的原材料(废料和/或直接还原的铁)比BF-BOF方法的原材料(铁矿石、焦炭和煤)含有更少的硫。在BOF方法中转炉中约30％的进料由废料组成，该废料有助于转炉中的液体金属的硫含量(Schrama等人，Sulphur removal in ironmaking and oxygen steelmaking，IronmakingSteelmaking，第44-5卷，第333-343页(2017))。

供选择的炼铁方法是炼铁方法。这是将铁矿石几乎直接加工成熔融金属(铁水)的用于炼铁的直接还原铁法。该方法结合两个工艺部件，用于矿石熔融和预还原的旋风式转炉(CCF)和其中发生铁水的最终还原阶段的熔融还原容器(SRV)。该方法不需要制造铁矿石团料例如球团和烧结体，也不需要产生高炉法所必要的焦炭。没有这些步骤，HIsarna方法是更加能量高效的并具有比传统炼铁方法更低的碳足迹。因为这个方法使用与BF-BOF方法类似的原材料(铁矿石、焦炭和煤)，所以从熔融金属去除硫的需求将被预期是相似的。然而，虽然输入硫量在BF和HIsarna中相当，但是HIsarna熔融金属中的硫水平典型地比BF熔融金属更高。这是由在HIsarna方法中的反应室中更具还原性的环境所致。

HIsarna和BF熔融金属的典型组成，以重量％计

可通过向铁水添加反应性化合物例如石灰、碳化钙和镁来实现铁水的脱硫。可在四个炼钢工艺步骤的任一个使用石灰。镁通常不用于SM钢包处理中，但仅用于铁水预处理(Schrama等人，Steelmaking,IronmakingSteelmaking，第44-5卷，第333-343页(2017))。

来自BF或HIsarna方法的铁水典型地含有对于BF方法而言多达0.03％的硫和对于HIsarna方法而言0.05-0.015％的硫。在使用高硫煤、焦炭或铁矿石的情况下，它甚至可为更高。对于高品质钢牌号钢而言目前低于0.005％的硫含量是相当典型的，并且趋势是朝向更低的值。