KR法与喷吹法两种铁水脱硫工艺的比较
日薄西山-
KR
法与
喷吹法两种铁水脱硫工艺的比较
赵炜
①
(
南京钢铁股份有限公司，江苏
南京
210035)
摘
要：
对单
喷颗粒镁、复合喷吹、
KR
法三种脱硫工艺在脱硫率、回硫、温
降、扒渣铁损、
耗时、
成本和对转炉冶炼影响及原材料设备要求
进行比较，
分析了各自优缺点，
并对降低脱
硫成本和不同条件下钢厂采用适宜的脱硫工艺提出建议。
关
键
词：
脱硫工艺；技术设备；脱硫效果；温降；铁损；成本
1
前言
现代化炼钢厂的生产工艺流程是：
高炉炼铁铁水
—
——
铁水预处理
———
顶底复合吹炼<
/p>
转炉
—
钢水炉外精炼
———
全连铸和热送热轧，而铁水脱硫是整个工艺路线中的重要环节。
铁水脱硫也是生产纯净钢和市场、企业发展的需要。
目前铁水脱硫工艺较为成熟的主要有
KR
法
< br>(
机械搅拌法
)
和喷吹法两种，
从两种工艺在
实际生产中的应用效果来看，二者是互有长短。为此，本文着重就两种工艺
模式的发展、应
用和运营成本作了比较。
2 KR
法和喷吹法的工艺及特点
<
/p>
所谓
KR
脱硫法，
主是将浇铸耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，
插入有定量铁水的
< br>铁水罐中旋转使铁水产生漩涡。
脱硫剂在不断地搅拌过程中与铁水中的硫产生化学
反应，
达
到脱硫的目的。
KR
法优点是动力学条件优越，脱硫效果比较稳定，脱硫剂消耗较少，适应
于
低硫品种钢比例大、要求高的钢厂采用。不足是，设备复杂，一次投资较大，脱硫铁水温
降较大。
喷吹法，
是利用惰性气体<
/p>
(N
2
或
Ar)
作载体将脱硫粉剂
(
如
CaO
，
CaC
2
和
Mg)
由喷枪喷入
铁水
中，使喷吹气体、脱硫剂和铁水三者之间充分混合进行脱硫。
目前，以喷吹镁系脱硫剂<
/p>
为主要发展趋势，其优点是设备费用低，操作灵活，喷吹时间短，铁水温降小。
3 KR
法与喷吹法两种工艺的比较
从铁水脱
硫工艺倍受人们的重视以来，
KR
法与喷吹法技术一直处于发展
之中，目前虽
仍需完善，可也日趋于成熟，本文主要从以下几个方面对两种脱硫方法进行
具体比对。
3
．
1
技术与设备
喷吹法因其设备用量少、
基建投入低、
高效经济等诸多优势而处于脱硫技术的主要发展<
/p>
趋势之一，
可在相当长的时间中国都是引进国外的技术和设备。<
/p>
到
2002
年
1
0
月国内才首次
实现成套技术设备国产化。喷吹技术和设备的国
产化直接降低了建设投资和运行操作的成
本，从前期的一次性投资来看，要比
KR
法略有优势。
KR
法
设备虽然重量大且较复杂，可
它的优势是运营操作费用低廉，由此所产生的经济效益完全
可弥补前期的一次性高额投资。
根据有关推算，一般
3
～
5
年即可收回所增加的投资。
3
．
2
脱硫效果
三种铁水脱硫方法的脱硫效
果见表
1
，而实际生产过程中的铁水脱硫效果，不仅与设备
有关，而且受脱硫剂、操作工艺水平、时间及温度等诸多因素影响。
KR
法因动力学条件好，铁水搅拌强
烈，而且
CaO
的加入量较大，导致温降也大，目前
国内
KR
法工艺应用较成熟的武钢可以使温降控制
在
28
℃左右。相比之下，镁基的脱硫温
降都比较小
(
参照表
1)
，主要原因有以下三点：喷吹法动力学条件差，铁水整体搅拌强度不
大，<
/p>
热量散失少；
金属镁的脱硫反应过程是个放热反应；
镁的利用率高，
脱硫粉剂加入量少。
铁水预处理脱硫过程的铁损主要来自于两部分：
脱硫渣中含的铁和扒渣过程中
带出的铁
水。
由于两种工艺模式的不同，
一方面，
较少的脱硫剂产生的脱硫渣少，
则渣中含铁量也低，
由此颗粒镁喷吹脱硫的铁损要少一些；另外，
颗粒镁喷吹脱硫的
渣量少，扒净率相对低，而
KR
法的脱硫渣扒净率相对高。
就扒渣的铁损而言，
喷吹法时，
采用脱硫剂
的
CaO
含量越高，
则扒渣铁损越大；
而
KR
法使用
CaO
< br>作为主要脱硫剂成分，其铁损只是略高于喷吹镁脱硫
铁损。由于扒渣还取决于高炉
渣残留量及扒渣过程，综合考虑看
KR
法与喷吹法区别不大。<
/p>
究竟哪个是主要因素，各钢厂的实际操作有着很大的区别。
3
．
3
脱硫剂耗量及成本
铁水预处理过程中
，
脱硫剂是决定脱硫效率和脱硫成本的主要因素之一。
根据日本
新日
铁曾做的计算，脱硫剂的费用约为脱硫成本的
80%
以上，所以，脱硫剂种类的选择是降低
成本的关键。两种脱硫方法脱硫
剂消耗及成本见表
2
。
然而，
在脱硫剂的选择时必须综合考
虑不同工艺方法的特点。
基于动力学条件和脱硫效
率，目前喷吹
法主要采用的是镁基脱硫剂，
KR
法采用的是石灰脱硫剂。根据
理论计算，在
1350
℃，镁脱硫反
应的平衡常数可达
3
．
17×
10
3
，平衡时的铁水含硫量可达
0
．
000016%
，
大大高于
CaO
的脱硫能力。然而，上文已
经把两种脱硫剂在各自工艺中的脱硫效果进行了
对比，表明，结合实际生产工艺后它们都
能达到用户对脱硫的最高要求。
在脱硫方式选择时还要考虑脱
硫剂的一个因素，
就是脱硫剂的来源问题。
一般而言，
大
部分钢铁生产企业都要使用石灰石，
要么有自
己的石灰厂，
要么有稳定的协作供货渠道，
来
< br>源稳定，成本稳定，而且供货及时，不用考虑仓储问题。虽然中国的金属镁资源丰富，可是