炼钢生产能否使用高硫石灰

co2减排计划对石灰化学性质的影响

　　过去，由于落后的操作和陈旧的脱硫设备才要求硫含量很低。二次冶金在炉渣配置方面的进步改进了脱氧操作和设备性能，使得渣金反应能在可控制的环境下进行，减轻了石灰硫含量的影响。石灰制品中的硫有两个主要来源：
　　1)来自生石灰石
　　．来自有机物的硫，绝大部分在l100°f时以so2形式释放出来，对石灰生产影响不大；
　　．来自黄铁矿的硫，一半在1100°f时释放出来，余下的在温度达到2300°f前缓慢释放；
　　．来自硫酸钙中的硫，在 2100~2600°f时取决于氧气和 sox的比值。
　　2)来自燃料
　　．天然气，不经济，但硫低；
　　．燃油，不经济，硫较高；
　　．煤粉，经济，但硫高。
　　另外，目前的长直型回转窑和节能预热型石灰窑在石灰的硫含量方面是有差别的。长直型回转窑温度高，能释放出sox，生产中会产生大量的石灰粉，不节能。而预热石灰窑温度低，sox可逆，窑炉排放的sox少，硫返回炉料重新进入回转窑，节能。使用节能型石灰窑的结果是：来自燃料的co2减少，提高了对市场的石灰供应能力，含硫量从 0．04％提高到0．08％，未来石灰价格会下降。　
　　21世纪炼钢工艺使用高硫石灰的可行性
　　在现代钢铁生产中，一次炼钢的氧气有降低脱硫效率的倾向。对于电炉和转炉，钢渣间的硫分配系数很低。理论计算指出硫负荷应该是增大的，而这意味着控制钢的终点硫是个问题。然而，随着冶金技术的发展实现了转炉外脱硫，实验室计算结果的某些方面并不能代表硫与炉渣、钢水和煤气的实际反应结果。铁水、废钢、合金与溶剂影响着碱性氧气转炉工艺的炉内总硫负荷。质量要求的提高使得钢材最大硫含量降到了0．005％以下，对于某些特种钢管，则降到了 o．001％。因此，铁水脱硫处理的压力大了。下游冶金处理的时间变得更加严格，因此影响了进一步的脱硫操作。与此相似，电炉也主要受废钢、合金与熔剂的影响。电炉是一个熔化机器，大部分的钢水精炼在钢包炉和真空脱气炉内进行。现代二次冶金使用的炉渣具有很高的脱硫度。事实上，像用于机加工的这类对硫有要求的钢种通常要求增硫剂加入炉渣中，以减轻浇注工艺的继续脱硫。历史上，钢厂要求低硫石灰，主要是因为他们没有在一次炼钢后的有效脱硫技术。钢包炉、钢包搅拌站、铁水脱硫站和造渣技术的问世使得能有效地将硫脱到 0．005％以下。老话说电炉脱硫是“石灰加时间”。今天，电炉仅用来熔化，所有脱硫操作都在出钢后进行。
　　与钢厂有关的问题
　　石灰含硫量对炼钢的影响如何，以及对转炉、电炉的脱硫又有何影响呢?炼钢系统的硫主要包含在渣金反应释放的so2、炉渣和钢水内。so2的排放通过下面的分析可知，炼钢石灰造成的so2的排放是非常低的：石灰中硫转化成so2的条件是氧量和大约1600～1700℃的温度，即：
　　2caso4←→2cao+2so2+o2
　　假设最坏的情况，石灰中的硫都以so2的形式放出，则每用一吨含硫0.04％石灰可放出1.6磅so2，每使用一吨含硫0．08％石灰可放出3．2磅so2；对于年产量300万t的160t转炉，年so2排放量为：0．04％s为90t，0．08％s为180t。
　　联合钢铁厂so2的常规年排放量在1000～13000t的范围内，小钢厂则为从不足100t到400t的范围。因此，清楚了最坏的情况后，则可知道这种影响是很小的，而且，实际排放量为石灰添加量的10％甚至更低。
　　案例研究之电炉工艺的so2排放
　　使用监控设备确定在电炉上使用含硫0．08％的石灰是否会造成环境问题，在生产了100万t后，so2排放超标的担心消除了。正如上文所示，多出来的so2是非常低的，允许在这种工厂内使用高硫石灰。从排放数据的结果看，工厂能接受含硫0．08％的石灰且不会有污染环境的记录。石灰中硫对炼钢工艺的影响一般碱性氧气转炉的硫分配系数为8．0。卡耐基梅隆大学的计算表明，含硫0．05％和0.08％石灰对环境影响的差别非常小。
　　脱硫重点
　　．今天的技术和炉渣操作对于一次炼钢后的脱硫是高效的；
　　．二次冶金渣硫容的数量级已超出了高效脱硫的要求；
　　．改进的脱氧控制为高效脱硫提供了条件；
　　．加热和搅拌设备的可靠性极大提高了脱硫的渣金反应。
　　案例研究之转炉工艺脱硫
　　在两个生产优质汽车钢的转炉上进行了测试，这两个转炉生产的产品最高含硫量要求0．005％。一个车间的转炉为180t，另—个车间为225t。这两套设备进行了为期两周的测试，结果表明，为实现相同的硫含量，在生产工艺或熔剂操作上没有变化。这两座转炉都使用含硫0．08％的石灰，没有额外的成本支出。试验期间的数据显示，其中一座转炉的铁水含硫量比另一座高，但仍比大部分转炉使用的 0．08％s的铁水低。然而，从物料平衡计算中可看出，终点硫含量没有明显的差别。各车间在脱硫钢包炉的造渣料的类型和用量上有些差别，这会对脱硫度产生影响。终点硫含量达到了要求。
　　案例研究之钢包冶金工艺脱硫
　　该钢厂年产低碳钢热轧卷200万t以上，成材最大硫含量0．010％。为缓解石灰供应的压力，进行了含硫0．08％石灰的使用试验，以确定对钢包冶金炉熔剂成本和处理时间的影响。正常情况下对石灰硫含量的技术要求是最大0．040％。钢水到达时硫含量0．025％，每炉处理时间30min，平均吨钢熔剂加入量24磅。生产了60炉，熔剂的加入量和处理时间没有变化，平均终点硫含量0．005％。转换到高硫石灰改善了生产用石灰的供应。未来自然资源的可利用性和经济型炼钢提高了人们的认识，在炼钢的生产实践中不要对这些资源的使用添加不必要的限制。在氧气转炉工艺和电炉工艺中继续使用高硫石灰，将有助于生产人员增加渣金反应的热力学知识，积累实践经验。脱硫是生产人员无论在理论和实践上都非常熟悉的工艺，但对工艺的优化还需要深入探索。
　　结论
　　．在炼钢过程中石灰的添加将会采用新的、精密的装置和工艺控制；
　　．石灰的使用将会更经济、有效；
　　．石灰硫含量会增大，而低硫石灰的供应紧张且价格更高；
　　．今天的技术和炉渣操作已经能做到炉外高效脱硫；
　　．工厂试验表明，硫含量增到0．08％对转炉、电炉和钢包炉的生产和产品质量没有明显影响；
　　．试验使用0.08％高硫石灰期间，没有观察到明显的环境问题。