铁水预处理工艺
高效铁水预处理工艺开发
用洗洁精做起泡胶    新日铁公司君津制铁所采用将运送铁水的罐车(TPC)作为精炼容器的ORP铁
水预处理工艺，为大量生产高纯净钢奠定了基础。然而，因从高炉出铁至转炉出钢
的时间长，铁水处理中产生大量泡沫等问题限制了操作。为此，该所一炼车间于1
999投产了由KR（机械搅拌式脱S设备）和转炉型铁水P处理工艺（LD-ORP）组成的
新工艺。
与原TPC型ORP工艺按在高炉出铁场脱Si、排除脱Si渣、喷粉脱P脱S的多段式分
开处理不同，新工艺是在高炉出铁后到铁水包里采用KR工艺脱S，再用转炉的LD-O
RP工艺脱Si脱P的2段式处理工艺，从而集中了处理场所并改善了炼钢物流。而且，
从热力学的观点重新配置了各种预处理反应，还分别采用了各种专用精炼容器的强
上海夜市搅拌（机械和全体搅拌）处理从而提高了精炼速度和效率。
整个工艺流程的产能为220t/炉次。其中，KR的搅拌叶转速为100~120r?p?m（
转/分），处理时间为9~11分钟；LD-ORP的顶吹氧最大为150Nm3;/小时?t，底吹CO
2流量8 Nm3;/小时?t，处理时间8分钟。
    较之原工艺，新流程缩短了各精炼工序时间，从而将从出铁~出钢的全程时间
从原300~450分钟减少到240~350分钟，缩短了25%；还大幅度降低了铁水在运送中
的温度，提高了设备周转率，降低了生产费用。
    采用转炉渣对铁水脱P
    神户制钢?加古川制铁所从1999年开始，在铁水全量脱P处理中大量配用转炉炼
钢熔渣，从而提高了脱P效率，缩短了脱P时间。
    该厂的铁水预处理工艺流程为首先在高炉出铁场脱Si并除渣后，将铁水送往预
处理站进行用转炉渣+生石灰（CaO）+铁矿石（FeO）的脱P处理，再用生石灰和碳
化钙（CaC2）脱S。
    转炉渣配合率与脱P处理后渣中游离CaO（即freeCaO简称f-CaO）密切相关，既
提高转炉渣配合率将大大减少渣中f-CaO，当转炉渣配合率由0%提高到50%时，f-C
aO由25%减少到5%左右。这样就改善了炉渣的熔融特性，从而可提高脱磷效率，当
转炉渣配合率由0%提高到50%以上时脱磷效率可由0.06～0.07提高到0.13～0.14既
提高一倍。
    由于增加了喷吹设备，根据处理前铁水Si、目标P来调整脱磷剂组成，进行二
次搅拌；且将脱磷剂的喷吹速度从原来的500公斤/分提高到800公斤/分。另外，在
提高转炉渣配合率促进成渣性的基础上，减少了稀渣用氟化钙加入量（将其浓度控
制在3%以下），从而抑制了喷吹过程中渣的喷溅。
    在上述一系列改进措施的基础上，铁水脱磷的处理时间从原来的42.3分/炉缩
1升等于毫升
短到23.5分/炉,大大提高了效率。 (.E021W03011.)
2.2 铁水预处理方案
  750m3高炉铁水脱硫、脱磷工艺布置见图1。
图1  750m3高炉铁水预处理工艺布置
  莱钢炼钢厂铁水脱硫站有两个扒渣工位、两个喷吹工位，处理能力不能满足4座750m3高炉铁水的全量处理，需在炼钢现脱硫站再增加1个喷吹工位、4个扒渣工位，并对上料系统、喷粉系统、除尘系统、成分分析及传输系统进行适应性改造。
3 主要工艺技术参数选定
3.1 脱硅
3.1.1 脱硅剂的配制与物化指标  脱硅剂自行研制，采用除尘灰为主要原料。除尘灰物化性能：堆比重1.8t/m3，粒度0.05～0.1mm，TFe 含量大于56%，水分小于1%。脱硅过程中极易产生泡沫渣，因此脱硅剂中要考虑消除气泡从而抑制炉渣的形成，粉剂中可适当配以
部分锰矿、铝粉等。
3.1.2 脱硅剂用量与脱硅效率  脱硅载气为氮气，不考虑气体脱硅部分，因此，脱硅反应主要为脱硅剂中氧与硅的反应，即：
2/3Fe2O3+[Si]=4/3Fe+SiO2  ΔG1=-187620 （1）
  2FeO+[Si]=SiO2+2Fe    ΔG2=-138510 （2）
  2Fe2O3+[Si]=4FeO+SiO2  　ΔG3=-285840 （3）
  该反应温度、碱度（0.35）下渣中FeO含量在20%左右。经计算脱硅剂中的Fe2O380%生成Fe，20%生成FeO时，渣中FeO含量为19.26%。处理100kg铁水，铁水[Si]由0.45%脱至0.20%，脱硅剂消耗量为1.78kg，生成金属铁0.616kg，终渣碱度0.31。
3.1.3 出粉速度选定　按吨铁消耗脱硅剂17.8kg计，每次出铁160～180t，则每次出铁消耗脱硅剂2.848～3.204t，出粉速度为56.96～64.08kg/min。
3.1.4 喷粉罐容积选定  选择原则为每班加一次脱硅剂，脱硅剂上料时间以电子称显示为准。
喷粉罐两个，容积为5m3。
3.1.5 高位料仓容积选定　高位料仓主要作用是粉剂加入喷粉罐前的中间过渡，由电子称显示罐内粉剂重量。高位料仓的最小容积为运料车料罐的容积，尽量减少装料次数及投资。容积选定为8m3。
3.1.6 氮气储气罐  为稳定氮气压力，设氮气储气罐。粉气比为20kg/m3，计算气体流量2.42m3/min，最大工作压力2.0MPa，储气罐容积50m3。
3.2 脱硫、脱磷
3.2.1 脱硫、脱磷剂的选择与物化指标　脱硫剂采用钙镁系脱硫剂，考虑到同时脱除部分磷，配加少量CaF2、Na2CO3。
3.2.2 脱硫剂用量　脱硫剂脱硫机理为：
  MgO（S）+[S]=MgS(S)+[O]  ΔG1=-187075-27.76T （1）
  CaO(S)+[S]=CaS(S)+[O]    ΔG2=-109070-29.27T （2）
  CaO(S)+[S]+[C]=CaS(S)+CO(g)  ΔG3=-86670-68.36T （3）
  处理1000kg铁水，[S]由0.08%脱至0.02%，脱硫剂消耗量～2kg，实际喷吹过程中由于喷吹参数及包内渣的影响，吨铁脱硫剂的消耗为4～6kg。
3.2.3 出粉速度选定  每罐铁～60t，每罐铁水消耗脱硫剂量240～360kg，每罐铁水喷吹6～10min，出粉速度为35～45kg/min。
3.2.4 喷粉罐容积选定  每班加一次脱硫剂，脱硫剂上料时间以电子称显示为准。喷粉罐容积为3m3。
3.2.5 气体  脱硫系统采用氮气作为载体，氮气压力0.4～0.6MPa。
3.2.6 喷结构  中心喷吹管为无缝钢管，外部涂敷高寿命耐火材料。
2023父亲节3.3 预处理过程耗时
3.3.1 脱硅过程耗时  由于脱硅过程在铁水出铁过程中完成，因此，可以认为预脱硅过程耗时为零。
3.3.2 脱硫站范围内扒渣、脱硫耗时  铁水在脱硫站范围内的耗时情况为：铁水罐到位2min；扒渣～4min；喷吹脱硫6～10min；二次扒渣～4min；铁罐运行～5min。每罐铁水在脱硫站范围内需耗时23min，脱硫站共三个工位，可同时处理三罐铁水，即750m3高炉的一次出铁量。4座750m3高炉平均27min出一次铁，可与处理站处理时间匹配。
3.4 预处理过程温降
2022年入伏时间和出伏时间表  在铁水脱硅过程，虽然是放热反应，但是由于加入了一定量的脱硅粉剂，仍会使铁水处理后温度有所下降；而就脱硫而言，过程降温更是在所难免。在铁水预处理过程中其温降构成为脱硅过程温降，脱硫、脱磷过程温降，和铁水扒渣过程温降三部分。
  根据莱钢生产实际，脱硅过程的铁水温降应为40℃左右。脱硫、脱磷过程温降主要取决于粉剂加入量和处理时间，过程温降低于40℃。据经验，扒渣过程平均温降为1.2℃/min。由此计算，莱钢扒渣环节的温降为10℃左右。
  由此可以认为，在莱钢现有条件下，铁水预处理的过程温降约为90℃。
3.5 预处理过程的铁水平衡
  预处理过程前后的铁水成分变化见表4。预处理过程碳的脱除率为2%，锰的损失率为10%。
表4  预处理前后铁水成分的变化 %祝自己生日快乐日志
铁水成分
C
Si
Mn
P
S
预处理前
4.20
0.40
0.250
0.050
0.080
预处理后
4.00
0.20
0.225
0.028
0.020
改变量
-0.20
-0.20
-0.025
-0.022
-0.060
  两次扒渣过程铁水损失一般为0.2%，因此每吨铁水损失为2kg。预处理过程中每吨铁水损失量（包括喷溅造成的铁损）为7.07kg。
  一般情况下，处理用脱硅剂量为22.5kg/t，脱硅剂含铁量为59%。预脱硅剂的带铁量为9.293kg/t。
  预处理过程的铁水损失与喷入粉剂的带铁量差值为2.223 kg/t，即预处理过程铁水增加2.2
23kg/t。
4 效益分析
  脱硅过程吨铁增加成本11.64元；脱硫、脱磷系统吨铁成本费用10.36元。因此铁水预处理过程吨铁增加成本22.02元。铁水预处理工艺吨铁可增加效益31.38元，年度处理量为20万t，因此，铁水预处理工艺年效益可达600万元以上。
  因此，对铁水进行预处理的工艺技术可行，经济效益显著。同时，铁水预处理可提高高炉产能、缩短转炉冶炼周期，提高生产效率。此外，三脱粉剂可以利用莱钢烧结、球团等筛下返矿为原料，可最大限度的利用资源，具有显著的社会效益。
国家十一五规划优化发展冶金工业的要求中明确指出：淘汰落后、鼓励企业跨地区集团化重组、建设钢铁基地等。因此，一些钢铁企业面临重组、改造，沿海地区还有新的大型钢厂要建。殷瑞钰院士指出：钢厂应该朝着紧凑、连续、高效和可持续发展的方向演进。
    铁水预处理工艺对现代钢厂尤为重要，已经从最初为满足冶炼低硫或极低硫钢种的需求，发展成为炼铁－炼钢－凝固过程优化不可分割的重要环节，特别是随着专用转炉脱硅
、脱磷工艺技术的开发与进展，正在形成一种全量铁水进行“三脱”预处理的先进工艺。新一代钢厂应大胆采用全量铁水三脱预处理工艺，以建立起高效低成本的洁净钢生产工艺平台，增强产品竞争力，加快大型转炉节奏，提高生产效率，以实现紧凑、高效、节能的循环型经济发展模式。铁水预处理的选择需要考虑效果、成本、效率等因素。
    铁水预处理顺序的选择
    1 CaO作“三脱”剂
    （1） 脱硅－脱硫－脱磷顺序

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