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硫负荷

硫在生铁中是有害的元素,高硫生铁铸造时产生热脆,还会降低铁水在铸造时的填充性能。对炼钢生铁来说炼钢过程中脱硫困难。保证获得含硫合格的铁水是高炉冶炼中的重要任务。高炉的硫来自矿石、焦炭和喷吹燃料,使用天然矿冶炼时熔剂也会带入少量的硫。冶炼每吨生铁时由炉料带入的总硫量称硫负荷。炉料中的焦炭带入的硫量最多,占60%~80%,而矿石带入的硫一般不超过三分之一,喷吹燃料如为重油,则带入的硫量较少。硫负荷一般要求每吨铁在10kg/t以下。 

硫是钢铁产品中的有害杂质,它使钢材在加工中产牛热脆,降低钢材的强度和力学性能。因此,在钢铁冶炼的各个阶段都要努力降低它的含量,减少它的危害。由于高炉冶炼中脱硫的条件比炼钢阶段更为有利,所以降低铁水硫含量便成为炼铁工作者的一项重要任务。

高炉中的硫来自入炉原燃料。在使用人造富矿时,矿石带入的硫以FeS形态存在;而天然矿多为FeS2,也有以硫酸盐形态存在的。由于烧结和球团过程有脱硫作用,矿石带入的硫量已经不多了。高炉燃料中的硫是硫的主要来源,占入炉总硫量的80%以上,焦炭、煤粉中的硫主要以有机物形态存在,而无机物形态的硫不多。冶炼1t生铁由炉料带入的硫量称为硫负荷。通常情况下硫负荷在6~8kg/t,使用硫含量高的焦炭时硫负荷能够达到10kg/t以上,不过这种情况现时已不多了。

硫与铁能生成低熔点的化合物,并与铁水很好地相溶,故无机物形态的硫都容易进入铁水之中。焦炭的有机物形态硫在受热过程中会逐渐释放出来,其中少部分在高炉中上部以气态物质进入煤气,而较多部分及煤粉中硫在风门前碳燃烧时也能反应生成气态化合物( SiS、H2S、CS、COS等),在随煤气上升的过程中,与下降的炉料和滴落的渣铁相遇而被吸收。炉料中碱性熔剂越多,渣量越大,流动性越好,吸收的硫也越多。被炉料吸收的硫下降到燃烧带后,将再次燃烧气化、上升循环。

由高炉解剖资料可知,软熔带、滴落带的硫量多于炉料带入的硫量,说明炉内高温及中温区域之间存在着硫的循环过程。高炉冶炼实践表明,通常有5%~10%的硫进入煤气逸出炉外,5%左右的硫进入生铁,其余进入炉渣。进入生铁的硫量是高炉冶炼重要的控制目标。

1、采用硫含量低的矿石、焦炭,尽量减少硫负荷,这是最为理想的,但要受到高炉所用原料资源条件的限制。在人炉前的准备处理阶段,必须努力改善原料的质量。现今的铁矿石经烧结或球团工艺,矿石硫含量已经很少了,矿石带进的硫量仅占硫负荷的1/5左右。焦炭(及煤粉)带进的硫量比矿石多,选用硫含量低的燃料对降低高炉硫负荷是大有作用的。但煤的洗选只能够减少灰分中的硫,有机物质中的硫去不掉,而这又占煤中硫的绝大部分,在炼焦时转成焦炭中的硫,所以炼焦用煤的硫含量决定了焦炭的硫含量。

2、增加煤气带走的硫量有利于降低生铁硫含量。煤气带走的硫量与许多因素有关,如硫存在的形态、炉内的温度分布、煤气的数量、炉渣的碱度等,不能单纯为降低生铁硫含量而增加煤气量,或降低炉渣碱度以求减少炉料拦截吸收硫的机会,实际上煤气带走的硫量也是有限的。

3、增加渣量也可以降低生铁的硫含量,但高炉冶炼也不能为降低生铁硫含量而增加渣量。因为渣量的增加会消耗更多的热量,要求有更大的焦比,而焦比的增加会带进更多的硫量。

因此,要降低生铁硫含量,需要增大硫在渣、铁问的分配系数。高炉冶炼实践表明,努力改善炉渣脱硫的热力学和动力学条件,增大炉渣的脱硫能力,是降低生铁硫含量最为有效的措施。 


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