[发明专利]一种高炉渣脱硫能力检测及评价方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金物化测试技术领域，具体涉及一种高炉渣脱硫能力检测及评价方法。

背景技术

高炉冶炼中，降低生铁含硫量的关键是提高炉渣的脱硫能力。在一定原燃料和冶炼条件下，降低生铁含硫量的主要方向和途径是提高硫在渣、铁间的分配比（Ls），因此生产中常用Ls评价炉渣的脱硫能力。其中提高炉温和改善炉渣化学成分都可以提高脱硫能力。在炉缸温度相对稳定的条件下，炉渣脱硫能力主要受炉渣化学成分影响。因此，模拟高炉渣铁脱硫反应条件、检测及评价高炉渣化学成分对炉渣脱硫能力的影响，对高炉操作者改善和优化造渣制度，稳定高炉顺行具有重要的指导意义。 

实验室检测和评价不同化学成分的炉渣脱硫能力，通常配制渣样用现场高炉渣和化学纯试剂（CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO）进行调配，高硫铁样的配制直接假设入炉硫负荷95%进入生铁，用FeS试剂和现场生铁进行配制【王竹民，吕庆等.邯钢高炉渣脱硫能力的试验研究.钢铁研究，2008（3）】。由于配制渣样时配入一定量的现场炉渣，这部分炉渣源自高炉本身也含有一定量的硫，因此，现有技术按照入炉硫负荷的95%全部进入生铁进行高硫铁样配制，显然与实际情况存在较大误差。

渣铁脱硫反应，现有技术通常采用上下两层石墨坩埚作为渣铁反应器，上层坩埚内盛放高硫铁样，底部中间开有一个小孔，在铁样未熔化之前，用石墨棒塞住小孔，在铁样熔化之后，撤掉石墨棒，使铁水能够漏到盛放熔渣的下层坩埚内【宋相国,周国凡等.高Al₂O₃高炉炉渣脱硫性能研究. 河南冶金，2007（6）】。该装置能够模拟高炉内炉渣对铁水脱硫的状态和条件，但是盛铁坩埚底部中间只有一个漏铁小孔，铁样熔化后滴落到下层坩埚，只与靠近坩埚中间的渣层发生接触反应，而四周靠近边缘的渣层很难接触到滴落的铁水，造成渣铁脱硫反应不够充分。而且堵孔石墨棒的存在也给高温下实验操作带来不便。一种高温实验用的双坩埚实验装置[CN 201110079670.3] 解决了反应物对坩埚的侵蚀问题，也具备同时研究熔渣和金属液的热力学性质，但是此设计熔渣坩埚位于金属液上部不能模拟高炉内铁水滴落穿越渣层的状态，且使用盛渣坩埚使用金属钼制造，实验成本较高。

在衡量高炉脱硫能力，即硫在渣、铁中的分配系数Ls，现有技术单纯用炉渣（S）含量与铁水[S]含量的比值表示，当渣量变动时不能反映炉渣脱硫能力真正大小。一种评价高炉渣综合排碱、脱硫能力的方法[CN201110192916.8] 以硫化钾容量值的大小来评价高炉渣的综合排碱、脱硫能力的大小，获得同时满足脱硫、排碱的适宜热力学条件。但是此实验操作较为复杂，实验时间长，且实验中会产生K蒸汽和CO气体，会对试验操作者的人身安全构成威胁。利用气-渣-金平衡技术测定五元渣系硫容量的方法[CN 200710062317.8]，能够准确测定含Fe_tO炉渣的硫容量，可为CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-Fe_tO五元渣系提供可靠的热力学数据，但实验过程需要用到CO、SO₂气体，对高温炉的密封性和操作者技术都是一大挑战。

总之，现有技术对高炉渣脱硫能力的检测与评价，存在配制高硫铁样误差大、模拟渣铁脱硫反应不充分，实验操作要求高以及检测时间长，有害气体对操作者身体有潜在危害等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高炉渣脱硫能力检测及评价方法，模拟高炉渣铁脱硫反应过程、检测及评价高炉炉渣脱硫能力，以指导高炉改善和优化造渣制度，保证高炉生产稳定顺行，降低燃料消耗。

本发明包括脱硫渣样和铁样配制、渣铁样反应和炉渣脱硫能力评价三个步骤。

1渣样和铁样配制：

以现场高炉渣平均化学成分为基准，按照试样CaO、 SiO₂、Al₂O₃和MgO质量百分含量为36%～44%、30%～36%、10%～17%和7%～15%以及渣铁比0.27～0.30分别称取纯化学试剂（CaO、 SiO₂、Al₂O₃、MgO）和现场高炉渣并且充分混合均匀后放入石墨坩埚待用。

高硫铁样的选取要充分考虑脱硫前渣样的硫含量，用入炉硫负荷的95%扣除渣样带入的硫量后再折算成试验铁样硫含量，然后按照设定渣铁比进行称量配制并装入石墨坩埚待用。