摘要本文介绍了炉内脱硫和炉外脱硫，单喷颗粒镁、复合喷吹，合成精炼渣对钢水脱硫的影响，以及各种脱硫工艺效果之间的比较。 关键词脱硫工艺；精炼渣；效果分析
0前言
硫对钢的性能会造成不良影响，钢中硫含量高，会使钢的热加工性能变坏，造成钢的“热脆”性。硫在钢中以FeS的形式存在，Fe与FeS组成的共晶体的熔点FeS的更低。液态的Fe与FeS虽然可以无限互溶，但固溶体中的溶解度很小，仅为0.015%-0.02%时，钢夜在凝固过程中由于偏析使得低熔点Fe-FeS共晶体分布于晶界处，在热加工过程中晶界处的共熔体熔化，钢受压时晶界破裂，即发生“热脆”现象如钢中（Mn）高，也以[MnS]的形式存在，当钢中含氧高时（钢水过氧化），“热脆”更加严重。硫对钢的机械性能产生不良影响，使钢的塑性变差，特别是使钢材的横向塑性变差。硫使焊接性能变坏，含硫钢材在焊接时往往出现高温龟裂，同时在焊接过程中硫会氧化成SO2逸出，在焊缝中造成气孔。硫对钢还有一种好的影响，
即它能改善钢的切削性能。硫化锰，特别是稀土硫化物的这一作用更为显著。基于以上原因。脱硫问题在钢铁冶炼中占有重要的地位。
1脱硫原理
1.1钢液的脱硫
钢液的脱硫主要通过两种途径来实现及炉渣脱硫和气化脱硫。在一般炼钢操作条件下，炉渣脱硫占主导。 1.2渣钢间的脱硫反应
根据熔渣的分子理论，碱性氧化渣与金属间的脱硫反应为：
流(H)
[S]+（CaO）=（CaS）+ [O]G=98474-22.82T J/mol
[S]+（MnO）=（MnS） +[O]G=133224-33.49T J/mol
[S]+（MgO）=（MgS） +[O]G=191462-32.70T J/mol
事实上硫在金属液的存在三种形式：[FeS]、[S]和S2-。FeS既溶于钢液也溶于熔渣。
根据离子反应理论，脱硫反应可表示为：[S]+（O2-）=（S2-）+[O]。在酸性渣中几乎没有自由的O2-，因此酸性渣脱硫作用很小，而碱性渣则不同，具有较强的脱硫能力。上式反应的平衡常数可写为：
Ks==
里查森将下式定义为硫容，即：
CS=Ks.表达了炉渣容纳硫的能力。
如果将硫的分配比定义为：Ls==Ks.
则Cs=Ls.。取样分析炉渣中和钢液中的含硫量可求出Ls。
影响钢渣间脱硫反应的因素主要有熔池温度、炉渣成分和钢夜成分。
2四种不同脱硫工艺的比较
2.1炉内脱硫
炉内硫主要以有机硫、硫化物及硫酸盐的形式随炉料带入，这与高炉类似在熔炼过程中，小部分以气相形式随炉气挥发，绝大部分分布于铁水和炉渣中，提高脱硫率的有效措施就是提高炉渣的含硫量。 影响炉渣脱硫率的因素有二：
1）炉渣的碱度（CaO／SiO2 ）：碱度高则CaO多，可以增加渣中（O2- ）的浓度，从而使炉渣脱硫能力提高，一定炉温下碱度过高反而会降低脱硫效率。由于碱度太高，炉渣的熔化性温度升高，在渣中将出2CaO·SiO ：固体颗粒，降低炉渣的流动性，影响脱硫反应进行时离子问的相互扩散，且高碱度渣稳定性不好，易造成炉况不顺。CaO/SiO2 的值在1左右较好，对于复杂的炉料（含有大量泥砂）其碱度
（Ca（+MgO）SiO2 +A12 O3）。以不小于1.5为宜。
营养块2）炉温：脱硫反应是吸热反应，△He≈124 kJ／mol，炉温愈高，K越大，当温度达1 300℃时，Ks为167，对脱硫就愈有利；同时升高炉温会改散脱硫的力学条件，即降低炉渣玩具车漂移
粘度，加快炉渣与铁水之间离子的扩散，加快CaO和CaS的反应速度；此外，FeO在高温下易于还原成为单质铁，降低渣中FeO含量。表1为不同炉渣对去硫效果的影响。
2.2炉外脱硫
纳米除臭装置炉外脱硫受脱硫剂成分及脱硫剂用量，炉渣碱度、铁水温度及脱硫过程的动力学条件的影响很大。根据经济有效去硫原则，实验中选择以新鲜石灰粉（CaO）为主，加入适量电石（CaC2）和萤石（CaF2）的粉状复合脱硫，脱硫剂（CaC2与S呈放热反应）与铁水中的硫反应过程为吸热反应，造成铁水温度降低较快，加入少量优质焦炭粉，当焦炭粉燃烧时放热有利铁水保温，同时有利于形成还原性气氛、对提高脱硫率有明显的效果。
将脱硫剂放人铁水包底部，铁水直接冲入铁水包，利用铁水冲人铁水包的重力为动力，同时机械器开始搅拌，使铁水与脱硫剂混合，极大地改善了铁水的脱硫动力学条件，铁水与脱硫剂得以充分混合，达到良好的反应条件。由此可见炉外用复合脱硫剂的消耗量为2.4％时机械搅拌保持4min左右，可产生铁水中硫含量降低至0.03%-0.05%（表2）的良好效果。
处理工艺为：高炉出铁一高炉罐一转炉铁水罐一（扒渣）一脱硫一扒渣一转炉。
2.3单喷颗粒镁、复合喷吹脱硫工艺
脱硫工艺原理及特点：
单喷颗粒镁和复合喷吹属于典型喷吹法，即利用惰性气体（N2、Ar）作载体将脱硫粉剂（Cao、CaC2、Mg）由喷喷入铁水中，载气同时起到搅拌铁水的作用，使喷吹气体、脱硫剂和铁水三者之间充分混合进行脱硫。单喷主要特点是单一颗粒镁通过带汽化室喷喷入铁水中进行脱硫，国内主要引用乌克兰技术和北京冶金设备院自主创新技术两家。复喷主要特点是将流态化石灰和镁粉按一定比例在管道中混合，通过喷喷入铁水中进行脱硫的技术，现国内各大钢厂普遍采用，要引进达涅利公司技术（原加拿大霍高文公司技术），不论单喷、复喷都主要利用Mg脱硫：
Mg(s)-Mg(1)-Mg(g)-[Mg] (1)[Mg]+[S]-MgS(s)(2)Mg(g)+[-S]-MgS(s) (3)
编织袋折边器
2.4转炉出钢过程中渣洗脱硫
钢水[S]含量对脱硫的影响在相同的脱硫条件下，初始硫含量（即转炉终点[S]）越高，渣洗脱硫率也越高；初始硫含量越低，渣洗过程脱硫也越困难。
1）合成精渣脱硫。采用CaO—AI203一Mg0一BaO—CaF2渣系，在实验室内依据冶金热力学和动力学理论进行热模拟实验，系统分析了初始硫含量、碱度、光学碱度、BaO、CaF2等因素对脱硫能力和脱硫反应速率的影响。
2）初始硫含量和碱度对脱硫影响。初始硫含量对脱硫效果有直接影响。由图1可以看出当初始硫含量为0.0492％的钢液，经过15min的处理后，硫含量降到了0.006％，其脱硫率为87.8049％，而初始硫含量为0.0189％的钢液，经过15min的处理后，硫含量为0.0033％，脱硫率为82.5397％。由实验分析。要在短时间内使钢液达到好的脱硫效果，就必须控制好钢中的初始硫含量。碱度对钢液的脱硫效果影响是很明显的。在试验条件下，碱度为2.5-3时脱硫效果比较好；当碱度小于2.5或者大于3时脱硫效果都不好。
降低渣的熔化温度和粘度，提高流动性，改善脱硫效果。由图2知随CaF2含量增加，脱硫率会有所升高。但CaF2过低时流动性差炉渣熔化温度高，浪费能源，脱硫效果不好。但当CaF2过高时，加剧对炉衬的侵蚀。
3结论
通过比较炉内脱硫、炉外脱硫、单喷颗粒镁、复合喷吹脱硫工艺以及合成精渣脱硫工艺效果可见不同种工艺各有其优缺点。炉内脱硫工艺设备简单，炉外脱硫操作方便效果相对炉内更好些。单喷颗粒镁、复合喷吹、脱硫工艺均可将不同含量铁水硫脱至小于0.002％以下，达到深脱硫目标，脱硫率几乎无差别。其次在目标硫一定的条件下，脱硫率和脱硫剂消耗随原始硫增高而增加和上升，铁水原始硫一定，脱硫率和脱硫剂消耗随目标硫的降低而增加和上升。根据合成渣脱硫则可知：①初始硫质量分数越高，脱硫率越高。②碱度为2.5-3时脱硫效果比较好。③CaF2在渣中为助溶剂，当含量在15％-22％时脱硫效果比较好。④BaO部分取代CaO能得到更好的脱硫效果，当BaO含量在20％-22.5％时，效果最佳。由于BaO中离子间静电引力小于CaO，且离子键结合百分率大于CaO。故在炼钢温度下，它具有快速离解成Ba2+和02-的趋势。有利于钢液的快速脱硫。BaO可取代部分CaO做脱硫剂。而转炉渣洗脱硫时，炉渣氧化性、钢水氧含量和预熔渣CaO含量等参数都对渣洗脱硫产生影响。采用合适的渣系进行转炉炉后渣洗脱硫.中碳钢的脱硫率可高达55.9％，低碳钢的脱硫率可达29.97％。热回收
图1初始硫含量对脱硫的影响
图2CaF2对脱硫率的影响
参考文献
[1]黄希古.主编.钢铁冶金原理.冶金工业出版社,2002.
[2]余其红,刘文华,王庆祥.转炉炼钢脱硫试验与脱硫反应理论分析.武汉科技大学学报,2009,10.
[3]吴明,李应江.单喷、复喷、KR法脱硫工艺在马钢的实践分析.中国冶金,2008,12.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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