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1后脱硫代替先脱硫的分析郭振宇摘要：近期由于脱硫出现问题，导致半钢运不过来，严重影响生产节奏。基于炼钢精炼LF也有脱硫能力，特提出后脱硫也具有可行性。并把先脱硫和后脱硫的工序时间及成本对比，来分析先后脱硫的优劣性。关键字：脱硫1、前言西昌钢钒炼钢厂目前有2座脱硫、1座提钒炉、2座转炉，当脱硫有问题时，严重影响炼钢厂整条生产线的顺行。如果把脱硫任务放到LF炉，也就是后脱硫，从而来保证生产的顺行。2、原理2.1碳化钙在铁水中脱硫能力很强，其反应为：CaC2(s)+[S]=CaS(s)+C石墨（1-1）实际碳化钙在铁液中脱硫所达到的[S]最低水平比理论值高出几个数量级，显然这是动力学因素起主要作用。铁水中的CaC2脱硫过程是固-液反应，其机制包括如下三个步骤:(1)铁水中的硫通过铁水一侧的界面向CaC2表面扩散；（2）在CaC2和铁水的固-液界面上发生化学反应，生成CaS;(3)硫通过CaC2表面的反应层向CaC2颗粒深处扩散。在上面三个步骤中，（2）（3）不可能成为限制总反应速度的环节。这是因为在高温时化学反应速度一般很快。而碳化钙颗粒表面上附着的CaS层很疏松，硫通过扩散并不困难。由此看来，脱硫反应的限制性环节乃是铁水一侧边界层中硫向CaC2表面的扩散，即液相中的扩散为其限制性环节。由此可见，可以用加强熔池搅拌，提高反应温度和减小碳化钙的粒度等方法来增大反应界面的扩散系数，减小界面层厚度，从而增加CaC2在铁水中的脱硫反应2速度。2.2石灰是一种价格低廉的脱硫剂，其脱硫反应为：CaO(s)+[S]=CaS(s)+[O](2-1)当铁水中存在大量的碳和硅时，石灰脱硫有如下反应：CaO(s)+[S]+C石墨=CaS(s)+CO(g)(2-2)2CaO(s)+[S]+1/2[Si]=CaS(s)+1/2Ca2SiO3(2-3)反应式（1-3）对氧化钙在脱硫过程中的有效利用具有很不利的影响，首先生成Ca2SiO3要消耗一部分CaO,更不利的是Ca2SiO3还会附着在氧化钙粒子的表面，阻碍脱硫反应的进一步进行。铁水中的CaO脱硫过程是固-液反应，其反应机理与CaC2一样。脱硫过程中的限制性环节与铁水中的硫含量有关。当硫含量低式，硫通过铁水侧的边界层向石灰颗粒表面扩散过程限制了整个脱硫反应的速度；当硫含量高时，铁水中的硫必须通过致密的反应层才能与石灰颗粒内层的CaO起作用，因此铁水中硫向石灰颗粒内层的扩散便称为脱硫过程的限制性环节。很显然，要提高CaO在脱硫过程中的效率，应特别注意改善动力学条件，如用细化CaO粉以增大脱硫反应的面积、加强搅拌以利于增大硫的传质系数等。[1]2.3用金属镁脱硫时，一般将镁粉渗入焦炭孔隙中制成镁焦，或者与石灰粉制成混合粉使用。金属镁进入铁水中，首先变成镁蒸汽，进一步溶于铁水中，并和铁水中的硫发生反应，生成MgS。脱硫反应如下：Mg(g)+[S]=MgS(s)（3-1）在镁蒸汽上浮过程中，搅拌铁水，增强了铁水的流动性，因此金属镁脱硫的动力学条件无疑是好的。在实际生产中，为得到镁深度脱硫效果，采用吹气搅拌及扒渣是很有必要的。3、生产实践数据对比33.1工序时间对比如上图分析脱硫工序时间基本在37min左右。如上图所示，LF脱硫时的处理时间都在45min左右。而进电加热不脱硫的LF工序时间平均都在34min（减掉温度、节奏）。所以脱硫要比不脱硫多用11min的时间。如果脱硫和直上相比要多用45min。从以上数据分析得出：提钒——炼钢（45）——LF（45）——铸机90min提钒——脱硫（37）——炼钢（45）——LF（34）——铸机116min提钒——脱硫（37）——炼钢（45）——铸机82min31323334353637383940303540455055606570X13205211X13105393X13105406X13105413X13205450X13205455X13205475各炉次在脱硫工序时间图1各炉次在LF脱硫工序时间图243.2辅料消耗对比3.2.1脱硫的辅料消耗：以下数据是从10.1-10.28脱硫数据统计得出。铁水S成分脱前S成分脱后S成分石灰加入量镁粉加入量脱硫前温度脱硫后温度最大值161.2166.724.31964371.214321417平均值80.584.111.9872190.21344.41323最小值42.349.73.4462103.212431119由上表可以看出，在脱硫车间平均每炉的脱硫量为72.2，材料消耗量为190.2kg镁粉和872kg石灰，温降在21.4℃。白灰消耗成本计算：0.872×616.57÷210=2.49元/t镁粉消耗成本计算：0.1902×17866÷210=16.18元/t3.2.2LF脱硫的辅料消耗：熔炼号LD活性石灰LD萤石活性石灰萤石铝粒X132052115621180311332836X1310539381000179960790X1310540671060230567372X13105413888201208653208X1320545086183132343234103X1320545565250251348983X13205475601007072140平均值7266.0070.431998.29456.8684.57由上表可以看出，后脱硫要比正常多消耗白灰4200+1998.29=6198.3。后脱硫还要消耗萤石456.9和铝粒84.6。白灰消耗成本计算：6.1983×616.57÷210=17.7元/t萤石消耗成本计算：0.4569×1360÷210=3.05元/t铝粒消耗成本计算：0.0846×14089÷210=6.45元/t3.3炼钢精炼和脱硫的耐材消耗表2表153.3.1脱硫枪的消耗是1.9元/t（脱硫提钒统计的数据）3.3.2脱硫和LF脱硫时都要用到钢包罐，工序时间也差不多，所以耐材消耗基本相等。3.4LF炉的电极消耗、电耗、氩气消耗熔炼号lf有功电量lf氩气lf有功电量加热时长LF吹氩时间X13205211372355372312002100X13105393480877480812004441X131054063763115376314405417X1310541328264828267802348X1320545028701222870300535X1320545543716043712401177X13205475192970192910803500平均值3470.078.13470.0891.42788.33.4.1电耗：电价是0.65元，由表3可看出，后脱硫平均每炉消耗的电量为3470kw/时。LF电耗成本计算：0.65×3470÷210=10.7元/t3.4.2氩气消耗：在脱硫提钒车间脱硫不要氩气，要的是氮气。在LF炉脱硫氮气搅拌也很重要的，所以要算氮气的消耗成本。由表3可以看出氮气消耗量为78.1立方脱硫氩气消耗成本计算：78.1×2.5÷210=0.93元/t3.4.3电极消耗LF炉电极消耗在0.03kg/t。电极单价为16650元/t。LF电极消耗成本计算：0.03×16.65=0.5元/t3.4加废钢对比在转炉多加的4200白灰要损失温度，从而影响废钢的加入量，可能还要消耗提温剂，但是由于在脱硫提钒车间不脱硫，转炉半钢温度要比正常生产高21.4℃，所以先脱硫和后6脱硫对转炉的废钢加入量影响不大。3.5吹损对比熔炼号终点S成分出钢量装入量废钢量LF进站S成分LF离站S成分X132052110.0852222.426227.28.60.05240.03X131053930.0834198.69720800.050.0139X131054060.0537222.534240.3485.150.04990.0181X131054130.0509230.672230.3288.80.04620.0243X132054500.0777218.736228.817.920.04370.0072X132054550.0645232.987244.3088.90.0460.0169X132054750.0812236.314229.2077.340.06720.0098平均值0.1223.2229.76.70.05080.0172从上图数据吨钢消耗计算：（229.7+6.7）/223.2×1000=1059kg/t在实际生产中炼钢钢铁消耗在1080kg/t左右，而脱硫提钒的钢铁消耗在1025左右。后脱硫的吹损量计算：Y×0.074先脱硫的吹损量计算：Y×0.024+Y×(1-0.024)×0.074=Y×0.096Y-----提钒后半钢重量，（具统计平均在240t）后脱硫比先脱硫少吹损量：240×(0.096-0.074)=5.28t那么后脱硫比先脱硫节约成本：5.28×2100÷220=50.4元/t4、成本对比后脱硫在炼钢精炼要多增加成本39.3元/t，后脱硫因为减少了在脱硫提钒的吹损，降低成本在50.4元/t，所以后脱硫要节约成本在11.1元/t。而先脱硫在脱硫提钒成本为23.07元/t。所以后脱硫要比先脱硫成本低，大约在34.2元/t。5、结论5.1后脱硫工序时间要比正常的工序时间短26min。但比短流程长8min。5.2先脱硫比后脱硫多吹损5.28t。75.3当脱硫提钒的脱硫工序出现问题时，可以用后脱硫来保证生产顺,具有社会效益和经济效益。5.4通过总成本来算后脱硫要比先脱硫成本低34.2元/t。参考文献1.鑫.提钒炼钢[M].北京：冶金工业出版社，2000：179-181.