CaO-Mg铁水脱硫渣改性剂的实验研究

D0:10.133745.issn1001-053x.2007.s1.009 第29卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.29 Suppl.1 2007年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun 2007 CaO-Mg铁水脱硫渣改性剂的实验研究 王时松) 谢兵)安昌遐2) 龙怡菊2) 蒲胜亮2) 1)重庆大学材料学院，重庆4000442)重庆钢铁有限责任公司，重庆400044 摘要重钢使用CO-Mg混合脱硫剂进行铁水预处理脱硫，脱硫渣流动性差、渣铁分离困难.解决这一问题的途径 一般是采用改性剂对脱硫渣进行改性.通过研究分析，在原有重钢改性剂的基础上对其进行组分的优化，优化后改性 剂的熔点930C,在1250C时黏度为0.627Ps:通过该改性剂改性的脱硫渣熔点在1350~1370°℃之间，黏度小于1 Ps.初步工业实践表明，该改性剂很好地改善了脱硫渣的物理性能，能解决渣铁分离的难题. 关键词铁水预处理：脱硫：脱硫渣：改性剂：物理性能 分类号TF704.3 通过铁水预处理将铁水硫含量控制到合理的范 基混合脱硫渣进行改性研究，并优化脱硫渣改性剂. 围内，可以缩短转炉治炼时间，提高转炉工作效率， 降低炼钢成本.铁水脱硫工艺普遍存在脱硫后扒渣 1 实验及其结果分析 铁损大、扒渣难的问题，通常混合喷吹CaO+Mg脱 1.1原料 硫工艺中，由于渣中带铁造成的铁损为4.958kg1 铁山.重庆钢铁有限责任公司炼钢厂（简称重钢） 实验用原料主要有铁水脱硫前渣、脱硫粉剂 从1998年开始进行铁水预处理脱硫，从生产实践来 (CaO和Mg)及含有SiO2、AlzO3、NaCO3、CaF2、 K2O和Na2O等组成的矿物及工业原料. 看，脱硫后的渣存在碱度高、流动性差等问题，造 1.2实验过程 成扒渣时间长，扒渣过程中大量铁水随着炉渣流失， 脱硫渣的物理性能用高温黏度测试计和半球点 铁水损失严重，直接影响到产量及钢铁料消耗指 标.文献2-3]认为重钢CaO-Mg基混合脱硫渣铁分 测试仪测定，脱前渣的化学成分见表1：根据理论 离困难的原因是脱硫渣粘稠、流动性差.通过合理 分析，以CaF2、SiO2、Na2CO3作为改性剂主要成分， 改性剂配方见表2，选取两组最佳的配方进行脱后 调整脱硫渣碱度，改善其物理性能，将有利于扒渣 渣的模拟实验. 和降低铁损.因此，我们在实验室对重钢CaO-Mg 表1脱前渣的化学成分（质量分数） SiOz Cao TiOz Al203 Mgo Mno FeO 33.43 38.27 1.32 2.47 15.32 9.88 0.6 0.34 表2脱硫渣改性剂的配方设计（质量分数） % (2)根据脱硫剂在铁水罐中的反应机理，实验 编号SiO2Al203Na2C03CaF2K0+Na0 时把Mg转换成MgO来计算脱后渣的重量. 1# 36.613 1.892 48.4 17.5 1.528 (3)同时考虑理论计算的脱硫剂使用量和重钢 2# 38.363 1.897 38.72 17.5 1.528 实际的使用量 3# 48.313 1.902 29.04 17.5 1.528 (4)选用某炉铁水罐的脱前渣作为基料，以确 4# 58.2631.907 19.3617.5 1.528 保脱前渣成分的稳定性. 5#68.2131.9129.6817.51.528 模拟脱后渣的配方见表3.在高温黏度测试计 模拟脱后渣的设计实验条件为： 和半球点测试仪上测试模拟渣的定点黏度和它的熔 (1)重钢铁水罐容量为100t,根据现场和实验 点，分析其性能，优化出最佳的改性剂配方及其用 室测量：通过计算，设定脱硫前渣的重量为1.3t. 量 收精日期：2007-02-18修回日期：2007-04-20 作者简介：王时松(1980一)，男，硕士研究生

第 29 卷 增刊 1 北 京 科 技 大 学 学 报 Vol.29 Suppl.1 2007 年 6 月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun 2007 收稿日期：2007−02−18 修回日期：2007−04−20 作者简介：王时松(1980⎯)，男，硕士研究生 CaO-Mg 铁水脱硫渣改性剂的实验研究 王时松 1) 谢 兵 1) 安昌遐 2) 龙怡菊 2) 蒲胜亮 2) 1) 重庆大学材料学院，重庆 400044 2) 重庆钢铁有限责任公司，重庆 400044 摘 要 重钢使用 CaO-Mg 混合脱硫剂进行铁水预处理脱硫，脱硫渣流动性差、渣铁分离困难．解决这一问题的途径 一般是采用改性剂对脱硫渣进行改性．通过研究分析，在原有重钢改性剂的基础上对其进行组分的优化，优化后改性 剂的熔点 930°C，在 1250°C 时黏度为 0.627 Pa⋅s；通过该改性剂改性的脱硫渣熔点在 1350∼1370°C 之间，黏度小于 1 Pa⋅s．初步工业实践表明，该改性剂很好地改善了脱硫渣的物理性能，能解决渣铁分离的难题． 关键词 铁水预处理；脱硫；脱硫渣；改性剂；物理性能 分类号 TF704.3 通过铁水预处理将铁水硫含量控制到合理的范 围内，可以缩短转炉冶炼时间，提高转炉工作效率， 降低炼钢成本．铁水脱硫工艺普遍存在脱硫后扒渣 铁损大、扒渣难的问题，通常混合喷吹 CaO+Mg 脱 硫工艺中，由于渣中带铁造成的铁损为 4.958 kg/t 铁[1]．重庆钢铁有限责任公司炼钢厂（简称重钢） 从 1998 年开始进行铁水预处理脱硫，从生产实践来 看，脱硫后的渣存在碱度高、流动性差等问题，造 成扒渣时间长，扒渣过程中大量铁水随着炉渣流失， 铁水损失严重，直接影响到产量及钢铁料消耗指 标．文献[2-3]认为重钢 CaO-Mg 基混合脱硫渣铁分 离困难的原因是脱硫渣粘稠、流动性差．通过合理 调整脱硫渣碱度，改善其物理性能，将有利于扒渣 和降低铁损．因此，我们在实验室对重钢 CaO-Mg 基混合脱硫渣进行改性研究，并优化脱硫渣改性剂． 1 实验及其结果分析 1.1 原料 实验用原料主要有铁水脱硫前渣、脱硫粉剂 （CaO 和 Mg）及含有 SiO2、Al2O3、Na2CO3、CaF2、 K2O 和 Na2O 等组成的矿物及工业原料． 1.2 实验过程 脱硫渣的物理性能用高温黏度测试计和半球点 测试仪测定，脱前渣的化学成分见表 1；根据理论 分析，以 CaF2、SiO2、Na2CO3 作为改性剂主要成分， 改性剂配方见表 2，选取两组最佳的配方进行脱后 渣的模拟实验． 表 1 脱前渣的化学成分(质量分数) % SiO2 CaO S TiO2 Al2O3 MgO MnO FeO 33.43 38.27 1.32 2.47 15.32 9.88 0.6 0.34 表 2 脱硫渣改性剂的配方设计(质量分数) % 编号 SiO2 Al2O3 Na2CO3 CaF2 K2O+Na2O 1# 36.613 1.892 48.4 17.5 1.528 2# 38.363 1.897 38.72 17.5 1.528 3# 48.313 1.902 29.04 17.5 1.528 4# 58.263 1.907 19.36 17.5 1.528 5# 68.213 1.912 9.68 17.5 1.528 模拟脱后渣的设计实验条件为： (1) 重钢铁水罐容量为 100 t，根据现场和实验 室测量；通过计算，设定脱硫前渣的重量为 1.3 t． (2) 根据脱硫剂在铁水罐中的反应机理，实验 时把 Mg 转换成 MgO 来计算脱后渣的重量． (3) 同时考虑理论计算的脱硫剂使用量和重钢 实际的使用量． (4) 选用某炉铁水罐的脱前渣作为基料，以确 保脱前渣成分的稳定性． 模拟脱后渣的配方见表 3．在高温黏度测试计 和半球点测试仪上测试模拟渣的定点黏度和它的熔 点，分析其性能，优化出最佳的改性剂配方及其用 量． DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2007.s1.009

Vol.29 Suppl.1 王时松等：CaO-Mg铁水脱硫渣改性剂的实验研究 41 表3 模拟脱后渣的配方 添加4#改性剂的模拟脱硫渣，其熔点和黏度都偏 脱前渣 脱疏剂用量 改性剂 高.5#改性剂配成的模拟脱硫渣，黏度除5-5#偏高 编号 用量 CaO Mg→MgO 用量 以外，其余都在合理的范围内：但是5#改性剂配成 4-1# 130 31 6 10 的模拟脱硫渣熔点偏高，流动性偏差，不利于渣铁 4-2# 130 31 6 8 分离. 43# 130 31 6 6 130 5.83 10 表5模拟脱后渣的物理性能 4-5# 130 14 5.83 8 黏度1 130 14 5.83 6 编号 熔点/C 单耗 (Pa-s) 14 5.83 4 4-1# 2.2 1360 5 kg/t,10%Mg 4-8 28 11.67 10 4-2# 2.5 1345 5 kg/t,10%Mg 4-9射 11.67 6 4-3# 2.57 1338 5 kg/t,10%Mg 4-104 11.67 4 4-4# 0.307 1349 2.5 kg/t,10%Mg 4-11# 场 48.6 9 6 4-5# 0.246 1351 2.5kg/L,10%Mg 4-12# 130 48.6 .9 4 4-6# 0.27 130 1330 2.5 kg/t,10%Mg 5-1# 15.4 6.42 4 3 4-7# 0.261 1364 2.5 kg/t,10%Mg 5-2# 15.4 6.42 4 4-8# 2.43 1375 5 kg/t,20%Mg 5-3# 130 24.64 10.27 6 4-9# 0.87 1356 5 kg/t,20%Mg 5-4# 130 24.64 10.27 6 4-10# 10.63 1389 5 kg/t,20%Mg 5-5# 130 34.65 6.42 4 4-11# 6.56 1373 7 kg/t,10%Mg 5-6# 130 34.65 6.42 4-12# 7.65 1380 7 kg/t,10%Mg 5-1# 1.116 1368 2.5 kg/t,20%Mg 1.3 实验结果 5-2# 0.9 1380 2.5 kg/t,20%Mg 1.3.1脱硫渣改性剂的性能测试 5-3# 3.974 1386 4 kg/t,20%Mg 根据SiO2、Al2O3、NazCO,、CaF2、K2O和NazO 5-4# 3.069 1386.5 4 kg/t,20%Mg 等组成矿物的物理性能，经分析选择1#、4#、5#进 5-5# 12.1 1379 5 kg/t,10%Mg 行了测试，结果见表4. 5-6# 5.207 1390 5 kg/t,10%Mg 由表4改性剂的测试结果知，1#改性剂的熔点 注：4-11#和4-12#的黏度是在1430℃条件下测的，其余是在1410C 条件下测试的 和黏度都偏低，不适合用做脱硫渣改性剂：4#和5# 改性剂在理论上都能改善脱硫渣的物理性能 脱硫渣改性剂的用量见表3，分别采用4,6,8 和10g改性剂进行模拟实验，从实验结果可以看 表4脱硫渣改性剂的物理性能 出，采用4#改性剂的模拟脱后渣，加入量为6g, 编号 熔点/C 黏度/(Pas)(1250C) 并且脱硫粉剂配方和单耗分别为80%CaO+20%Mg 1# 847 0.010 4# 930 0.627 和5kg1时，脱后渣的使用效果较好，而采用5#改 5# 1048 4.190 性剂时，脱后渣的熔点偏高、黏度偏大，不利于渣 铁的分离. 1.3.2模拟脱后渣的性能检测结果及分析 1.3.3不同改性剂的模拟对比分析 分析表4中的测试结果，选择4#、5#稀渣剂进 将重钢原有脱硫渣改性剂、新制的4#和5#改性 行模拟脱后渣实验室研究，其结果见表5. 剂进行对比实验.重钢原改性剂化学成分见表6， 从表3和表5可以看出，在使用4#改性剂和脱 性能见表7. 硫粉剂配方(90%CaO+10%Mg)配成的脱后渣条件 采用三种不同改性剂时，模拟脱后渣的配方和 下，脱硫剂单耗在5和2.5kg1时，采用不同含量 试验数据见表7.从实验结果可以看出，脱硫渣的 的脱硫渣改性剂，模拟脱后渣的熔点和黏度都是符 熔点一般都在1350~1400℃之间，基本满足使用要 合工艺要求的：而在使用4#改性剂和脱硫粉剂配方 求.由1400C条件下，Ca0-SiO2-Al203系极其相关 (80%CaO+20%Mg)配成的脱后渣条件下，4-8#和 黏度图可知，脱前渣黏度一般为46Pas,而上 4-9#符合要求，但是4-10#偏差较大，黏度和熔点较 述采用4#改性剂的脱后渣黏度在1Pas以下，对于 高，不利于渣的流动.在脱硫剂单耗为7kg1时， 降低其黏度，改善其流动性，降低铁损有显著的作

Vol.29 Suppl.1 王时松等：CaO-Mg 铁水脱硫渣改性剂的实验研究 • 41 • 表 3 模拟脱后渣的配方 g 脱硫剂用量 编号 脱前渣 用量 CaO Mg→MgO 改性剂 用量 4-1# 130 31 6 10 4-2# 130 31 6 8 4-3# 130 31 6 6 4-4# 130 14 5.83 10 4-5# 130 14 5.83 8 4-6# 130 14 5.83 6 4-7# 130 14 5.83 4 4-8# 130 28 11.67 10 4-9# 130 28 11.67 6 4-10# 130 28 11.67 4 4-11# 130 48.6 9 6 4-12# 130 48.6 9 4 5-1# 130 15.4 6.42 4 5-2# 130 15.4 6.42 4 5-3# 130 24.64 10.27 6 5-4# 130 24.64 10.27 6 5-5# 130 34.65 6.42 4 5-6# 130 34.65 6.42 6 1.3 实验结果 1.3.1 脱硫渣改性剂的性能测试 根据 SiO2、Al2O3、Na2CO3、CaF2、K2O 和 Na2O 等组成矿物的物理性能，经分析选择 1#、4#、5#进 行了测试，结果见表 4． 由表 4 改性剂的测试结果知，1#改性剂的熔点 和黏度都偏低，不适合用做脱硫渣改性剂；4#和 5# 改性剂在理论上都能改善脱硫渣的物理性能． 表 4 脱硫渣改性剂的物理性能 编号 熔点 / °C 黏度 / (Pa⋅s) (1250°C) 1# 847 0.010 4# 930 0.627 5# 1048 4.190 1.3.2 模拟脱后渣的性能检测结果及分析 分析表 4 中的测试结果，选择 4#、5#稀渣剂进 行模拟脱后渣实验室研究，其结果见表 5． 从表 3 和表 5 可以看出，在使用 4#改性剂和脱 硫粉剂配方(90%CaO+10%Mg)配成的脱后渣条件 下，脱硫剂单耗在 5 和 2.5 kg/t 时，采用不同含量 的脱硫渣改性剂，模拟脱后渣的熔点和黏度都是符 合工艺要求的；而在使用 4#改性剂和脱硫粉剂配方 (80%CaO+20%Mg)配成的脱后渣条件下，4-8#和 4-9#符合要求，但是 4-10#偏差较大，黏度和熔点较 高，不利于渣的流动．在脱硫剂单耗为 7 kg/t 时， 添加 4#改性剂的模拟脱硫渣，其熔点和黏度都偏 高．5#改性剂配成的模拟脱硫渣，黏度除 5-5#偏高 以外，其余都在合理的范围内；但是 5#改性剂配成 的模拟脱硫渣熔点偏高，流动性偏差，不利于渣铁 分离． 表 5 模拟脱后渣的物理性能 编号 黏度 / (Pa⋅s) 熔点 / °C 单耗 4-1# 2.2 1360 5 kg/t, 10%Mg 4-2# 2.5 1345 5 kg/t, 10%Mg 4-3# 2.57 1338 5 kg/t, 10%Mg 4-4# 0.307 1349 2.5 kg/t, 10%Mg 4-5# 0.246 1351 2.5 kg/t, 10%Mg 4-6# 0.27 1330 2.5 kg/t, 10%Mg 4-7# 0.261 1364 2.5 kg/t, 10%Mg 4-8# 2.43 1375 5 kg/t, 20%Mg 4-9# 0.87 1356 5 kg/t, 20%Mg 4-10# 10.63 1389 5 kg/t, 20%Mg 4-11# 6.56 1373 7 kg/t, 10%Mg 4-12# 7.65 1380 7 kg/t, 10%Mg 5-1# 1.116 1368 2.5 kg/t, 20%Mg 5-2# 0.9 1380 2.5 kg/t, 20%Mg 5-3# 3.974 1386 4 kg/t, 20%Mg 5-4# 3.069 1386.5 4 kg/t, 20%Mg 5-5# 12.1 1379 5 kg/t, 10%Mg 5-6# 5.207 1390 5 kg/t, 10%Mg 注：4-11#和 4-12#的黏度是在 1430°C 条件下测的，其余是在 1410°C 条件下测试的． 脱硫渣改性剂的用量见表 3，分别采用 4, 6, 8 和 10 g 改性剂进行模拟实验，从实验结果可以看 出，采用 4#改性剂的模拟脱后渣，加入量为 6 g， 并且脱硫粉剂配方和单耗分别为 80%CaO+20%Mg 和 5 kg/t 时，脱后渣的使用效果较好，而采用 5#改 性剂时，脱后渣的熔点偏高、黏度偏大，不利于渣 铁的分离． 1.3.3 不同改性剂的模拟对比分析 将重钢原有脱硫渣改性剂、新制的 4#和 5#改性 剂进行对比实验．重钢原改性剂化学成分见表 6， 性能见表 7． 采用三种不同改性剂时，模拟脱后渣的配方和 试验数据见表 7．从实验结果可以看出，脱硫渣的 熔点一般都在 1350∼1400°C 之间，基本满足使用要 求．由 1400°C 条件下，CaO-SiO2-Al2O3 系极其相关 黏度图 [4]可知，脱前渣黏度一般为 4∼6 Pa⋅s，而上 述采用 4#改性剂的脱后渣黏度在 1 Pa·s 以下，对于 降低其黏度，改善其流动性，降低铁损有显著的作

·42… 北京科技大学学报 2007年增刊1 用，基本上符合设计的要求.而使用重钢原有脱硫 时产生的固体状渣，从而使脱硫渣易凝结成块状渣， 渣改性剂和5#改性剂时，脱后渣黏度偏高.由此可 表6重钢原改性剂化学成分（质量分数） % 见，添加4#改性剂，脱硫渣的性能将发生显著的变 化，其熔化性温度和黏度将显著降低，流动性将大 SiO2 CaF2 Al2O;Cao TiO2 Fe2O;Na2O+K2O 为改善，显然有利于脱硫渣中铁珠的聚合和沉降， 62.0418.415.0750.25730.62160.6254 1.546 从而减轻和消除结壳现象：同时，有利于吸收脱硫 表7不同改性剂模拟脱后渣配方及物理性能 改性剂 脱前渣+脱疏剂 改性剂黏度/ 脱后渣的黏度/(Pas)脱后渣的 品种用量/g 熔点1C (用量) (Pa.s) 1430℃1410℃ 熔点/C 原重钢 6 1231 130g(脱前渣) 5.3(1430C) 11.17 22.906 1369 4# 6 930 +28g(Ca0)+ 0.627(1250C) 0.82 0.87 1356 5# 6 1048 11.67gMg 4.19(1250C) 1.25 3.5 1372 2脱硫渣改性剂改性分析 渣成分测算，熔点在1700C左右，为保证炉渣的 流动性必须降低铁渣熔化温度，因此，在脱硫前的 脱硫渣改性剂是通过降低炉渣碱度、降低炉渣 铁水罐中加入改性剂，利于改善渣的流动性和降低 熔化温度来提高脱硫后铁渣的流动性，从而有利于 渣的熔化温度， 扒渣.通过提高炉渣表面张力，可降低炉渣黏度从 根本上降低渣中铁损，在铁水脱硫前，脱硫前渣主 3结论 要由铁水带的高炉渣、铁水冲走的铁沟料和剥落、 侵蚀掉的铁罐内衬和保温材料组成：其次为铁水中 (1)4#脱硫渣改性剂熔点为930C,黏度为 部分Fe、Mn、Si、V、Ti等元素在从铁口流入铁罐 0.627Pas(1250C). 的过程中被空气氧化而形成的氧化物.脱硫后渣由 (2)在模拟脱后渣的对比实验中，通过4#改性 脱硫前渣和脱硫过程中形成的渣混合而成，其成分 剂改性的脱后渣其熔点一般在1350~1370℃之间， 和数量取决于脱硫工艺，即取决于脱硫前铁水是否 黏度在1Pas(在1410C条件下)，而较原重钢使用 除渣和脱硫剂种类及其用量等因素， 的改性剂和5#改性剂在模拟脱后渣的黏度和熔点 在钢铁治金温度下)，硫的稳定形态是气体.但 上优越，能很好地降低炉渣碱度、降低炉渣熔化温 热力学理论分析表明，金属液中的硫不能自行聚集 度，提高脱硫后铁渣的流动性 形成气体逸出，而必须靠反应MeO(S)t[S]= (3)确定了脱硫渣改性剂的使用量为6g(模拟 MeS(S)+[O](式中MeO为碱性氧化物)排除.也就是 时设定的脱前渣为130g)· 说，脱硫必须靠脱硫剂与铁水产生化学反应来完成， (4)通过在重钢现场使用优化后的改性剂进行 随着脱硫形成渣量的增加，温降和铁损也愈大，屈 初步实验，可以看出优化后的改性剂能改善渣的流 正平认为渣量愈大，铁损愈大.显然，脱硫工艺 动性、有利于扒渣、减少扒渣时间和扒渣过程中带 不同，脱硫后渣成分和数量完全不一样.前苏联治 出来的铁.下一步将更系统化地进行现场试验. 金工作者门和文光远⑧对于脱硫前后渣性能和数量 参考文献 做过系统的研究，研究表明各个厂脱硫前的罐渣成 [】张婕，丛玉伟，王淑华.铁水脱硫用聚渣剂的研制.山东治金 分不尽相同：但与高炉渣比较，其化学成分的变化 2005,4(27:31 规律是一致的，即碱度(CaO/Si02)、Mg0和S含量 [2】陈浩.重钢铁水喷粉脱硫粉剂研制及喷吹工艺参数优化[学位 大为降低，Fe和MnO显著提高. 论文].重庆：重庆大学，2001 要改变脱硫前渣聚合形状，使铁珠易于聚合和 [3]】藤银成.重钢铁水喷粉脱疏工艺优化研究[学位论文】.重庆： 沉降，减轻和消除结壳现象，就得通过加入改性剂 重庆大学，2002 来降低罐渣的熔化温度和黏度，改善其流动性 4]王俭.渣图集.北京：治金工业出版社，1989 [5)]魏寿昆.治金过程热力学.上海：上海科技出版社，1980 I9-1o1.由Ca0-SiO2-Al2O3相图可知，在铁水温度 6]屈正平.铁水喷吹镁粒脱硫工艺的试验研究学位论文.西安： 下三种物质组成的熔点均偏高.根据铁水脱硫后铁 西安建筑科技大学，2003

• 42 • 北 京 科 技 大 学 学 报 2007 年 增刊 1 用，基本上符合设计的要求．而使用重钢原有脱硫 渣改性剂和 5#改性剂时，脱后渣黏度偏高．由此可 见，添加 4#改性剂，脱硫渣的性能将发生显著的变 化，其熔化性温度和黏度将显著降低，流动性将大 为改善，显然有利于脱硫渣中铁珠的聚合和沉降， 从而减轻和消除结壳现象；同时，有利于吸收脱硫 时产生的固体状渣，从而使脱硫渣易凝结成块状渣． 表 6 重钢原改性剂化学成分(质量分数) % SiO2 CaF2 Al2O3 CaO TiO2 Fe2O3 Na2O+K2O 62.04 18.4 15.075 0.2573 0.6216 0.6254 1.546 表 7 不同改性剂模拟脱后渣配方及物理性能 改性剂 脱后渣的黏度 / (Pa·s) 品种 用量 / g 熔点 / °C 脱前渣+脱硫剂 (用量) 改性剂黏度/ (Pa⋅s) 1430°C 1410°C 脱后渣的 熔点 / °C 原重钢 6 1231 5.3 (1430°C) 11.17 22.906 1369 4# 6 930 0.627 (1250°C) 0.82 0.87 1356 5# 6 1048 130 g（脱前渣） ＋28 g (CaO)＋ 11.67 g Mg 4.19 (1250°C) 1.25 3.5 1372 2 脱硫渣改性剂改性分析 脱硫渣改性剂是通过降低炉渣碱度、降低炉渣 熔化温度来提高脱硫后铁渣的流动性，从而有利于 扒渣．通过提高炉渣表面张力，可降低炉渣黏度从 根本上降低渣中铁损．在铁水脱硫前，脱硫前渣主 要由铁水带的高炉渣、铁水冲走的铁沟料和剥落、 侵蚀掉的铁罐内衬和保温材料组成；其次为铁水中 部分 Fe、Mn、Si、V、Ti 等元素在从铁口流入铁罐 的过程中被空气氧化而形成的氧化物．脱硫后渣由 脱硫前渣和脱硫过程中形成的渣混合而成，其成分 和数量取决于脱硫工艺，即取决于脱硫前铁水是否 除渣和脱硫剂种类及其用量等因素． 在钢铁冶金温度下[5]，硫的稳定形态是气体．但 热力学理论分析表明，金属液中的硫不能自行聚集 形成气体逸出，而必须靠反应 MeO(S)+[S]= MeS(S)+[O](式中 MeO 为碱性氧化物)排除．也就是 说，脱硫必须靠脱硫剂与铁水产生化学反应来完成， 随着脱硫形成渣量的增加，温降和铁损也愈大．屈 正平[6]认为渣量愈大，铁损愈大．显然，脱硫工艺 不同，脱硫后渣成分和数量完全不一样．前苏联冶 金工作者[7]和文光远[8]对于脱硫前后渣性能和数量 做过系统的研究，研究表明各个厂脱硫前的罐渣成 分不尽相同；但与高炉渣比较，其化学成分的变化 规律是一致的，即碱度(CaO/Si02)、MgO 和 S 含量 大为降低，Fe 和 MnO 显著提高． 要改变脱硫前渣聚合形状，使铁珠易于聚合和 沉降，减轻和消除结壳现象，就得通过加入改性剂 来降低罐渣的熔化温度和黏度，改善其流动性 [9-10]．由 CaO-SiO2-Al2O3 相图[4]可知，在铁水温度 下三种物质组成的熔点均偏高．根据铁水脱硫后铁 渣成分测算，熔点在 1700°C 左右，为保证炉渣的 流动性必须降低铁渣熔化温度．因此，在脱硫前的 铁水罐中加入改性剂，利于改善渣的流动性和降低 渣的熔化温度． 3 结论 (1) 4#脱硫渣改性剂熔点为 930°C，黏度为 0.627 Pa·s (1250°C)． (2) 在模拟脱后渣的对比实验中，通过 4#改性 剂改性的脱后渣其熔点一般在 1350∼1370°C 之间， 黏度在 1 Pa·s (在 1410°C 条件下)，而较原重钢使用 的改性剂和 5#改性剂在模拟脱后渣的黏度和熔点 上优越，能很好地降低炉渣碱度、降低炉渣熔化温 度，提高脱硫后铁渣的流动性． (3) 确定了脱硫渣改性剂的使用量为 6 g（模拟 时设定的脱前渣为 130 g）． (4) 通过在重钢现场使用优化后的改性剂进行 初步实验，可以看出优化后的改性剂能改善渣的流 动性、有利于扒渣、减少扒渣时间和扒渣过程中带 出来的铁．下一步将更系统化地进行现场试验． 参 考 文 献 [1] 张婕，丛玉伟，王淑华．铁水脱硫用聚渣剂的研制．山东冶金， 2005, 4(27): 31 [2] 陈浩．重钢铁水喷粉脱硫粉剂研制及喷吹工艺参数优化[学位 论文]．重庆：重庆大学，2001 [3] 熊银成．重钢铁水喷粉脱硫工艺优化研究[学位论文]．重庆： 重庆大学，2002 [4] 王俭．渣图集．北京：冶金工业出版社，1989 [5] 魏寿昆．冶金过程热力学．上海：上海科技出版社，1980 [6] 屈正平．铁水喷吹镁粒脱硫工艺的试验研究[学位论文]．西安： 西安建筑科技大学，2003

Vol.29 Suppl.1 王时松等：CaO-Mg铁水脱硫渣改性剂的实验研究 ·43· [7]Donahue F M.A study of hot metal desulphurization by magne- [9]日本铁钢协会.溶铁熔渣)物性值便览.日本铁钢协会，1972 sium-lime powder injection.Steelmaking Conference Pro- [10]Bieniosek T.Hot metal desulfurization by Co-injection of cal- ceedings,1992,249 cium carbide and magnesium.Steelmaking Conference Pro- [8]文光远.铁治金学.重庆：重庆大学出版社，1993 ceedings,.1986,69:349 Research on slag modified agent for desulphurization of hot metal by CaO-Mg WANG Shisong,XIE Bing,AN Changxia,LONG Yiju,PU Shengliang?) 1)College of Material Science and Engineering.Chongqing University,Chongqing 400044,China 2)Chongqing Iron Steel Co.Ltd.,Chongqing 400083,China ABSTRACT The admixture of CaO and Mg was used to treat the hot metal for desulphurizing in Chongqing Steel Corporation.The fluidity of the desulfurizd slag is not of benefit to separating the molten slag from hot metal.Usually,the way to resolve the problem is modifying the desulfurizd slag with using the modifying agent. The compositions of the modifying agent were optimized through experiment analysis.It is found that the melt- ing point of the modifying agent is 930C,and the viscosity is 0.627 Pa-s at 1250C,the melting point of the modified desulfurization slag is from 1350 to 1370C,and the viscosity is less than I Pa-s.The primary plant trial showed that the modifying agent could properly solve the problem of separating slag from hot metal. KEY WORDS hot metal pretreatment;desulphurization;desulfurized slag;modifying agent;physical proper- ties

Vol.29 Suppl.1 王时松等：CaO-Mg 铁水脱硫渣改性剂的实验研究 • 43 • [7] Donahue F M. A study of hot metal desulphurization by magne￾sium⎯lime powder injection. Steelmaking Conference Pro￾ceedings, 1992, 249 [8] 文光远．铁冶金学．重庆：重庆大学出版社，1993 [9] 日本铁钢协会．溶铁熔渣の物性值便览．日本铁钢协会，1972 [10] Bieniosek T. Hot metal desulfurization by Co-injection of cal￾cium carbide and magnesium. Steelmaking Conference Pro￾ceedings, 1986, 69: 349 Research on slag modified agent for desulphurization of hot metal by CaO-Mg WANG Shisong1), XIE Bing1), AN Changxia2), LONG Yiju2), PU Shengliang2) 1) College of Material Science and Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China 2) Chongqing Iron & Steel Co. Ltd., Chongqing 400083, China ABSTRACT The admixture of CaO and Mg was used to treat the hot metal for desulphurizing in Chongqing Steel Corporation. The fluidity of the desulfurizd slag is not of benefit to separating the molten slag from hot metal. Usually, the way to resolve the problem is modifying the desulfurizd slag with using the modifying agent. The compositions of the modifying agent were optimized through experiment analysis. It is found that the melt￾ing point of the modifying agent is 930°C, and the viscosity is 0.627 Pa⋅s at 1250°C, the melting point of the modified desulfurization slag is from 1350 to 1370°C, and the viscosity is less than 1 Pa⋅s. The primary plant trial showed that the modifying agent could properly solve the problem of separating slag from hot metal. KEY WORDS hot metal pretreatment; desulphurization; desulfurized slag; modifying agent; physical proper￾ties