投资成本(—)
低
一般
较高
铁水预脱硫条件优于钢水脱硫条件，原因：
1.铁水中含有较高的C、Si、P等元素，提高了铁水中 硫的活度系数； 2.铁水中氧含量低，提高渣铁之间硫分配比，脱硫效 率高； 3.铁水含氧量低，因而可以使用强脱硫剂强化脱硫而 不会造成强烈氧化； 4.铁水脱硫费用低于高炉、转炉和炉外精炼的脱硫费 用。
4.3.3 铁水预脱硫的意义 4.3.4 铁水预脱硫的基本原理
A 金属、氧化物及碳化物脱硫 B 碱性渣脱硫 4.3.5 铁水预脱硫的方法 投掷法：将脱硫剂投入铁水中脱硫 喷吹法：用载气将脱硫剂喷入铁水中脱硫 搅拌法（KR法）：通过中空机械搅拌器向铁水
内加入脱硫剂，搅拌脱硫
脱硫工艺的技术比较
脱硫工艺方法
2.Mg／CaC2复合脱硫剂 喷吹Mg／CaC2复合脱硫剂的体系，由于CaC2与［O］
反应生成CaO，MgS(固)不能稳定存在于该体系中，由于 Mg／CaC2复合脱硫剂体系与Mg／CaO复合脱硫体系的脱 氧、脱硫平衡反应是相同的，因此对脱氧、脱硫能力 而言，喷吹这两种复合脱硫剂效果是一样的。
但是，由于CaC2比CaO 昂贵且不安全，因此从脱 硫成本及储运、使用的安全性方面考虑，使用Mg／ CaO复合脱硫剂更安全、成本更低。
高碱度烧结矿
颗粒
0
20-40
O2+烧结矿 50%
40-80
反应速率常数 (min-1) 0.25
0.06
处理后 [Si]%
0.13 0.10 ≤0.10%
4.3 铁水预脱硫工艺 4.3.1 国外铁水预脱硫技术的发展背景与现状
历史背景：60年代，氧枪转炉炼钢的崛起工业的发展 给钢铁材料质量提出了更高要求。
4.3.2 我国脱硫现状
自七十年代以来，配合钢铁企业的“平炉 改转炉”的技术改造，攀钢、武钢、鞍钢、宝 钢、太钢、包钢、齐钢、天钢、上钢、承钢、 酒钢、宣钢、重钢、涟钢、鄂钢等钢铁厂先后 建立了高炉铁水炉外脱硫站，所喷吹的脱硫粉 剂均采用石灰粉、电石粉为主的钙质粉剂。
近来各大钢铁企业积极采用镁基脱硫剂进行铁水 炉外脱硫。鞍钢率先进行镁基脱硫剂的工业试验，喷 吹Mg/CaO粉脱硫剂，在国内首先成功地用镁基脱硫剂 将铁水含硫量脱至0.005%以下，生产出超低硫钢，开 发了镁基脱硫剂铁水炉外脱硫技术。宝钢、本钢已经 从国外引进了镁脱硫技术，均是采用“复合喷吹”方 式，并已相继建成投产。宝钢已基本实现全量铁水脱 硫预处理和部分铁水三脱预处理。
5.石灰粉资源广，价格低，易加工，使用安全。
石灰石粉(CaCO3)脱硫
其主要成分是CaCO3，属于石灰脱硫范畴（钙基 脱硫剂）。 脱硫反应：
2CaCO3(固） CaO(固) CO2(气）
脱硫特点：
1）用石灰石粒子分解时会发生炸裂，生成的是细小 的、多孔的、活性强的CaO粉粒子，使CaO的反应面积 增大，脱硫作用增强，提高了CaO的利用率。
脱硫反应： Mg 固 Mg 液 Mg 气 Mg
[Mg]+ [S] = MgS(固) Mg(气) + [S] = MgS(固) 镁脱硫的热力学：受铁水温度和镁的蒸气压影响 Log[Mg]sat = 7000 T + LogPMg 5.1
镁在铁水中的溶解度取决于铁水温度和镁的蒸汽 压。镁的溶解度随着压力的增加而增大，随铁水温度 的上升而大幅度降低。为了获得高脱硫效率，必须保 证镁蒸气泡在铁水中完全溶解，避免未溶解完的镁蒸 气逸入大气造成损失。
促进镁蒸气大量溶解于铁水中的措施是：
铁水温度低；加大喷枪插入铁水液面以下的深度，
提高镁蒸气压力，延长镁蒸气泡与铁水接触时间。(低 温和高压有利！)
镁基脱硫剂
1.Mg／CaO复合脱硫剂
喷吹Mg／CaO复合脱硫剂时，铁水中会发生喷吹 Mg和单独喷吹CaO脱硫时，相应发生的反应，但平衡 时不存在。
脱硫反应式：
第二章 铁 水 预 处 理
现代钢铁生产流程
长流程: 高炉 铁水预处理 转炉 钢水 二次精炼 连铸
短流程：电炉 钢水二次精炼 连铸
炉外处理：铁水预处理与钢水二次精炼的 统称。
4.1 铁水预处理技术
铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前对其进行脱 除杂质元素或从铁水中回收有价值元素的一种铁水处 理工艺。
钢材质量： 强度高、低温韧性好；冷成型和焊接性 能好；抗腐蚀和高温性能好。
用户需求：降低钢中杂质：硫、磷含量越低越好。
国外脱硫现状
世界各国都致力于降低钢中硫含量 80年代初期欧洲钢材市场：
大批量产品含硫量[S] 0.02%；小量产品[S] 0.01%；极少的优质钢[S] 0.005%。 90年代中期：约70%的产品[S] 0.015%；约50%的 产品[S] 0.01% 。约28%的产品[S] 0.005%；约 10%的产品[S] 0.002%。
4.2 铁水预脱Si工艺
4.2.1 铁水预脱Si的意义 减少脱磷剂用量，提高脱磷脱硫效率 利于减少石灰加入量和渣量 对于含钒和含铌等特殊铁水，预脱硅可为
富集 V2O5和Nb2O5等创造条件。
4.2.3 常用的脱硅剂（氧化剂）：
固体氧化剂和气体氧化剂 固体氧化剂：高碱度烧结矿、氧化铁皮、铁矿石、铁锰矿、
铁水脱硫剂的选择
元素的脱硫能力，由高到低依次为： CaC2、Mg、BaO、CaO、MnO、MgO
工业中常用的脱硫剂有： CaO系、CaO+CaC2系、CaC2、CaO+Mg系、Mg等。
铁水脱硫剂性能比较
反应平衡常数 （1350℃）
CaC2 6.9×105
石灰粉（CaO） 6.489
镁粉 3.17×103
脱硫能力
很强
较强
较强
［S］min
4.9×10-5％ 1．极易吸潮劣化
3.7×10-3％
1.6×10-3％
1．耗量较大，渣量较大，铁损 1．加入后，变成
2．运输和保存时要采用氮气 较大
镁蒸气泡，反应区
特
密封
2．资源广，价格低，易加工， 搅拌良好
3．要单独储存
使用安全
2．经镁饱和后能
点
4．析出的石墨态碳对环境产 3．在料罐中下料易“架桥”堵料， 防止回硫
铁水罐法（鱼雷罐车法） 铁水包法 发展趋势：
采用铁水包作为铁水脱硫预处理的容器
铁水预处理的化学冶金学意义
化学冶金学意义： 创造最佳的冶金反应环境 !
钢铁冶金工艺优化： 高炉 分离脉石、还原铁矿石 铁水预处理 脱硅、脱磷、脱硫 转炉 脱碳、升温 钢水炉外精炼 去夹杂、合金化
4.3.7 四种主要脱硫剂及其脱硫原理
1.苏打 (Na2CO3)系： Na2CO3(l) ==== Na2O(l) + CO2
Na2O(l) + [S] + [C] ==== (Na2S) + CO 最早使用的炉外脱硫剂，价格贵，挥发损失严重， 环境污染大，侵蚀包衬，不能把硫降低到所要求的水 平，而且温降大 目前只作硫超标的号外铁补救脱 硫之用！
Mg(气)＋[S] ＋CaO(固) = CaS(固)＋MgO(固) ［Mg］＋[S] ＋CaO(固) = CaS(固)＋MgO(固)
理论上单独喷镁时，脱硫极限as可达约10－4％数 量级；喷吹Mg／CaO复合脱硫剂时，脱硫极限as可达 约10－7％数量级。
可见喷吹Mg/CaO复合脱硫剂在热力学上比单独喷 吹Mg进行铁水脱硫更有利，脱硫能力更强 。
2）石灰石受热分解放出CO2气体，CO2气体从铁水中上 浮，加强了铁水的搅拌，增加了脱硫剂与铁水的接触 机会，提高了脱硫反应率和脱硫剂效率。
3）用石灰石粉脱硫降低铁水温度，这是不利于脱硫 反应进行的。
4）石灰石资源丰富，价格低廉，不吸潮，易于保存， 流动性好，不易堵塞喷吹管。
3.碳化钙 (CaC2，电石)系
烧结粉尘 气体氧化剂：氧气或空气
气体脱氧剂比固体脱氧剂的反应更容易进行
4.2.4 铁水预脱Si的工艺方法
铁水沟连续脱硅（投入法） 铁水罐或鱼雷罐中喷射脱硅剂脱硅 两段法（前两种方法的结合）
铁水脱硅方法的比较
工艺方法
铁水沟连 续脱 Si 一段法 二段法 铁水罐脱
Si
技术指标
脱 Si 剂
气/固 CaO 效 O2 效 氧比 率 率
爆炸。所以要特别注意电石粉在运输和储存过程的 安全。
4.镁 (Mg)系
种类： ① 镁焦(Mgcoke)； ② 镁合金(MgFeSi)； ③ 覆膜镁粒：
④ 覆膜混合镁粒：含Mg30～80%，余为CaO。
金属镁脱硫剂:镁为碱土金属，其熔点与沸点都 较低，熔点为651℃，沸点是1107℃，在铁水存在的 温度下呈气态。镁与硫的结合力很强。
投掷法
喷吹法
KR 法
脱硫率(%)
60-70
80-90
90-95
脱硫剂种类
苏打粉 Mg 系脱硫剂
石灰
脱硫剂消耗(kg/t)
8-10
0.5-2
10-12
最低铁水[S](%)
0.015
0.003
0.002
铁耗(kg/t)
30
<10
15-20
温降(℃/次)
30-40
<10

20
4.4.4 两类脱磷剂
苏打系： Na2CO3 (+ 氧化剂) 2[P]+3(Na2O)+5(FeO) ==(3Na2OP2O5)+5Fe 石灰系： CaO + 氧化剂 + 助熔剂(CaF2) 2[P]+5(FeO)+3(CaO) == (3CaOP2O5)+5Fe 氧化剂：气体O2和/或固体氧化剂 固氧剂：轧钢铁皮、铁精矿粉、烧结返矿粉 助熔剂：萤石(CaF2)、 CaCl2等