[发明专利]一种高炉炼铁过程中脱硫剂的加入方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体地，涉及一种高炉炼铁过程中脱硫剂的加入方法及应用。

背景技术

近年来钢铁冶金行业发展迅猛，市场竞争激烈，冶金行业的利润空间越来越薄。产品的价格和质量关系着自身的市场竞争力，在炼铁过程中，生铁成本的控制是关乎炼铁成本的重要因素，生铁质量的控制则严重影响其应用性能。

钢铁材料中，[S]含量直接影响着其使用性能，钢中[S]含量过高会导致钢的热加工性能变差，造成钢的“冷脆”；此外还会明显降低钢的焊接性能，引起高温龟裂；钢的塑性也随着[S]含量的增加显著变差；钢铁或硅钢片中，含硫量高，磁滞损失增加。所以脱硫成为钢铁冶炼中的主要目标之一。而铁水脱硫被认为是减轻高炉、转炉的冶金负荷，提高技术经济指标的主要方法。

现有技术脱硫时主要采用在高炉炉顶加入石灰石、提高烧结矿的碱度或者合理控制冶炼温度，来降低高炉冶炼生铁中的[S]含量，提高生铁质量。其中，在前两种方法中，溶剂随着炉料从高炉炉顶自上而下运行，在渣铁界面与铁水中的[S^2-]发生反应，反应所需的热力学与动力学条件苛刻，反应效率达不到预期效果。

另有研究表明，综合喷吹钙基脱硫剂，能够有效提高高炉的脱硫效率，降低高炉冶炼生铁中的[S]含量和生铁成本，提高生铁质量。如从高炉风口加入生石灰（主要为CaO）的脱硫效果要明显优于直接从炉顶中加入石灰石的脱硫效果，但由于CaO有吸潮性，易与水反应生成Ca(OH)₂，会腐蚀喷吹设备、管道和堵塞管道，减少管道的使用寿命并影响高炉持续使用。而由于镁基脱硫剂的价格较高，造成高炉炼铁的成本增加，在常规高炉炼铁中镁基脱硫剂的使用较少。钾基脱硫剂或钠基脱硫剂因对高炉炉衬危害较大，在实际高炉炼铁中的使用也很少。另外，若在高炉炉顶加入生石灰（主要为CaO，易成粉状），会恶化高炉透气性，影响路况顺行；若在高炉风口喷吹石灰石（主要为CaCO₃，制粉难），CaCO₃高温分解成产生CaO，脱硫原理与生石灰相似，但石灰石分解时大量吸热，会导致高炉炉缸理论燃烧温度下降，影响高炉正常冶炼行程。

因此，在高炉炼铁过程中，研发一种既对喷吹设备、管道不产生腐蚀，又能提高高炉脱硫效率、降低高炉炼铁成本、提高生铁质量的脱硫剂（尤其是钙基脱硫剂）的加入方法，显得十分必要。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种在高炉炼铁过程中，既对喷吹设备、管道不产生腐蚀，又能提高高炉脱硫效率、降低高炉炼铁成本、提高生铁质量的脱硫剂的加入方法。

本发明的发明人在研究中意外发现，炉缸区域原燃料中[S]能够完全气化，且在炉缸中进行脱硫反应的热力学与动力学条件较溶剂从高炉炉顶随炉料加入进行脱硫反应更为适当，可以更有效的增加高炉的脱硫效率，降低高炉炼铁的成本，提高生铁质量。而在高炉风口综合喷吹脱硫剂，其脱硫反应即发生在炉缸内，如果在磨煤前在煤粉中加入一定量的脱硫剂，尤其是钙基脱硫剂，使之与煤粉在磨制过程中混匀、干燥，再将干燥后的煤粉与脱硫剂的混合粉料通过高炉风口喷入高炉，不仅使脱硫反应发生在炉缸内，而且干燥后的混合粉料不易产生Ca(OH)₂，不仅解决了高炉风口直接喷吹钙基脱硫剂对设备、管道的腐蚀及对管道堵塞的问题，而且有效提高了高炉内脱硫反应的效率，能够有效降低生铁中的[S]含量，提高生铁质量，降低生铁成本。

因此，为了实现上述目的，本发明提供了一种高炉炼铁过程中脱硫剂的加入方法，所述方法包括磨煤前在煤粉中加入脱硫剂，使脱硫剂与煤粉在磨制过程中混匀、干燥，再将干燥后的脱硫剂和煤粉的混合粉料通过高炉风口喷入高炉内。

本发明还提供了所述脱硫剂的加入方法在高炉炼铁工艺中的应用。

本发明方法改变了现有技术中脱硫剂（尤其是钙基脱硫剂）的加入方式，磨煤前在煤粉中加入脱硫剂，将脱硫剂与煤粉研磨、混匀、干燥，然后将干燥后的脱硫剂和煤粉的混合粉料通过综合喷吹方式喷入高炉，由于高炉内炉缸进行脱硫反应的热力学与动力学条件更为适当，可以更有效的增加高炉的脱硫效率，降低高炉炼铁的成本。同时，本发明解决了现有技术中高炉风口单独喷吹钙基脱硫剂带来的危害，减少甚至避免了在单独喷吹钙基脱硫剂过程中产生Ca(OH)₂的缺陷，克服了高炉加入钙基脱硫剂对设备、管道的腐蚀及对管道堵塞的问题，提高了高炉内脱硫反应的效率，能够有效的降低生铁中[S]含量，提高生铁质量，降低生铁成本，从而使脱硫剂，尤其是钙基脱硫剂能够广泛的应用于高炉综合喷吹脱硫剂的工艺中。