基于冲天炉熔炼条件脱硫工艺的研究

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为了获得低硫铁液，除了尽可能采用含硫量少的焦炭、生铁和优质熔剂外，采用脱硫工艺是获得高质量球墨铸铁的关键。从脱硫反应进行的位置来分，脱硫分为炉内脱硫和炉外脱硫。炉内脱硫主要用于碱性炉衬的冲天炉，而炉外脱硫适用于酸性炉衬的冲天炉。

在熔炼过程中，铁液的含硫量一般要增加50%～100%，增硫主要的来源是燃料焦炭，焦炭含硫比其他炉料高得多，通常在0.5%～1.5%。熔化过程中，焦炭的含硫量大约有1/2以上以气体SO2形式进入炉气，另外1/2的硫量进入炉渣和铁液中。一般酸性冲天炉，在未采取特殊去硫措施时，铁液含硫量可用下列经验公式估算：

ω（S铁液）=0.75ω（S炉料）+αkω（S焦炭）

式中：ω（S铁液）为铁液含硫量；ω（S炉料）为金属炉料含硫量；ω（S焦炭）为焦炭含硫量；α为吸收系数，焦炭为0.3～0.36；k为层焦铁比（批焦/批铁料）。

一、冲天炉内脱硫工艺

选择低硫的焦炭和生铁进行熔化，以保证获得优质铁液。对于含硫量高的焦炭，采用20%食盐水将高硫焦炭润湿，然后再泼上40%石灰水，晒干后使用；对氧化锈蚀严重的金属炉料经滚筒清理再使用，对于金属切屑需烧结成团块后投炉。这是获得低硫铁液常用的方法。

通过强化底焦燃烧的措施，提高炉温、生产率以及降低焦炭用量；提高炉渣的碱度；防止铁液的氧化等，都将减少铁液含硫量。硫在炉渣和铁液中按一定比例分配，硫存在的主要形式分别为CaS与FeS。炉渣的碱度对去硫指数有决定性影响，炉渣中的碱性氧化物CaO能使铁液脱硫。

提高炉温是减少铁液含硫量的重要条件。当炉渣碱度相同时，提高炉温可使炉渣中的FeO含量减少。由于脱硫冶金反应是吸热反应，有利于脱硫反应充分进行，导致炉渣的粘度下降，铁液的含硫量降低。

采用碱性冲天炉造高碱度渣脱硫。冲天炉熔炼过程中，由于炉衬的侵蚀、焦炭的灰分、炉料待进的杂质、金属氧化物以及加入的熔剂，在高温下分解、熔融而形成的复杂化合物即炉渣。炉渣不仅能清除焦炭表面的灰渣，而且影响铁液的成分，提高了炉渣碱度，脱硫能力更高。

要提高去硫效果，采用碱性耐火材料如镁砖（主要成分为MgO）或石灰石（CaCO3）作为冲天炉的炉衬，可以造高碱度渣。当炉渣碱度R≥1.2～1.5时，铁液中的硫化铁（FeS）与炉衬中的石灰石分解形成的氧化钙（CaO）很容易生成硫化钙，而其又不溶于铁液进入炉渣中，及时排渣便可有效脱硫。冲天炉脱硫剂常用石灰、电石（CaC2）、白云石等

炉内脱硫，强化底焦燃烧、提高炉温、生产率以及降低焦炭用量；提高炉渣的碱度；防止铁液的氧化等，是减少铁液含硫量的有效工艺措施，但炉内脱硫的效果有限。

二、冲天炉外脱硫工艺

对于一般酸性冲天炉，多采用炉外脱硫，即在铁液包或前炉中加入脱硫剂，使其与铁液中的硫化合，生成比FeS更稳定的、不溶于铁液的硫化物。这些硫化物密度比铁液轻，很快上浮进入炉渣后，通过扒渣达到脱硫的目的。生产上所用的主要炉外脱硫的脱硫剂有以下几种。

1.苏打脱硫

苏打是冲天炉炉外脱硫最常用的脱硫剂。苏打起脱硫作用的机理：苏打遇热分解，生成Na2O和CO2。Na2O可以与铁液中的硫化合，生成Na2S，该硫化物在铁液中不溶解，密度又小，能上浮进入熔渣随扒渣去除。

2.苛性钠脱硫

苛性钠遇热分解，产生的氧化钠与铁液中的硫作用形成Na2S，其不熔于铁液而进入熔渣中，从而降低了铁液含硫量。苛性钠比苏打的脱硫作用强烈，因为苛性钠形成的Na2O占NaOH总量的76%，而苏打形成Na2O占Na2CO3总量的58%。由于价格比较贵，还容易潮解，目前企业用苛性钠甚少。

3.电石脱硫

把粒度0.075～0.212mm的碎块电石（CaC2）和食盐（NaCl）按3∶1的比例混合后加入铁液中脱硫，加入量0.5%～1.5%。食盐遇热分解，放出大量的氯气，促使电石与铁液很好的掺合。因为电石高温下可以燃烧放出热量，所以用电石脱硫比用其他脱硫剂降温少，对铁液的降温作用小，但是电石脱硫效果差。

4.混合脱硫

将食盐、石灰和苏打等几种脱硫剂混合起来使用，能有效地提高脱硫剂的效果。

炉外脱硫，得到低硫的铁液，可在铁液包或前炉中加入脱硫剂，使其与铁液中的硫化合，生成比FeS更稳定的、不溶于铁液且比铁液轻的硫化物，达到扒渣脱硫的目的。炉外脱硫时，混合脱硫剂比单一脱硫剂更能有效提高脱硫效果。

yongqy623

冲天炉熔炼脱硫以及炉前脱硫的介绍，属于基础知识。不过，似乎投错版块了，还是铸造板块更好些。