煉鋼生產能否使用高硫石灰

co2減排計劃對石灰化學性質的影響

　　過去，由于落后的操作和陳舊的脫硫設備才要求硫含量很低。二次冶金在爐渣配置方面的進步改進了脫氧操作和設備性能，使得渣金反應能在可控制的環(huán)境下進行，減輕了石灰硫含量的影響。石灰制品中的硫有兩個主要來源：
　　1)來自生石灰石
　　．來自有機物的硫，絕大部分在l100°f時以so2形式釋放出來，對石灰生產影響不大；
　　．來自黃鐵礦的硫，一半在1100°f時釋放出來，余下的在溫度達到2300°f前緩慢釋放；
　　．來自硫酸鈣中的硫，在 2100~2600°f時取決于氧氣和 sox的比值。
　　2)來自燃料
　　．天然氣，不經濟，但硫低；
　　．燃油，不經濟，硫較高；
　　．煤粉，經濟，但硫高。
　　另外，目前的長直型回轉窯和節(jié)能預熱型石灰窯在石灰的硫含量方面是有差別的。長直型回轉窯溫度高，能釋放出sox，生產中會產生大量的石灰粉，不節(jié)能。而預熱石灰窯溫度低，sox可逆，窯爐排放的sox少，硫返回爐料重新進入回轉窯，節(jié)能。使用節(jié)能型石灰窯的結果是：來自燃料的co2減少，提高了對市場的石灰供應能力，含硫量從 0．04％提高到0．08％，未來石灰價格會下降。　
　　21世紀煉鋼工藝使用高硫石灰的可行性
　　在現(xiàn)代鋼鐵生產中，一次煉鋼的氧氣有降低脫硫效率的傾向。對于電爐和轉爐，鋼渣間的硫分配系數(shù)很低。理論計算指出硫負荷應該是增大的，而這意味著控制鋼的終點硫是個問題。然而，隨著冶金技術的發(fā)展實現(xiàn)了轉爐外脫硫，實驗室計算結果的某些方面并不能代表硫與爐渣、鋼水和煤氣的實際反應結果。鐵水、廢鋼、合金與溶劑影響著堿性氧氣轉爐工藝的爐內總硫負荷。質量要求的提高使得鋼材最大硫含量降到了0．005％以下，對于某些特種鋼管，則降到了 o．001％。因此，鐵水脫硫處理的壓力大了。下游冶金處理的時間變得更加嚴格，因此影響了進一步的脫硫操作。與此相似，電爐也主要受廢鋼、合金與熔劑的影響。電爐是一個熔化機器，大部分的鋼水精煉在鋼包爐和真空脫氣爐內進行。現(xiàn)代二次冶金使用的爐渣具有很高的脫硫度。事實上，像用于機加工的這類對硫有要求的鋼種通常要求增硫劑加入爐渣中，以減輕澆注工藝的繼續(xù)脫硫。歷史上，鋼廠要求低硫石灰，主要是因為他們沒有在一次煉鋼后的有效脫硫技術。鋼包爐、鋼包攪拌站、鐵水脫硫站和造渣技術的問世使得能有效地將硫脫到 0．005％以下。老話說電爐脫硫是“石灰加時間”。今天，電爐僅用來熔化，所有脫硫操作都在出鋼后進行。
　　與鋼廠有關的問題
　　石灰含硫量對煉鋼的影響如何，以及對轉爐、電爐的脫硫又有何影響呢?煉鋼系統(tǒng)的硫主要包含在渣金反應釋放的so2、爐渣和鋼水內。so2的排放通過下面的分析可知，煉鋼石灰造成的so2的排放是非常低的：石灰中硫轉化成so2的條件是氧量和大約1600～1700℃的溫度，即：
　　2caso4←→2cao+2so2+o2
　　假設最壞的情況，石灰中的硫都以so2的形式放出，則每用一噸含硫0.04％石灰可放出1.6磅so2，每使用一噸含硫0．08％石灰可放出3．2磅so2；對于年產量300萬t的160t轉爐，年so2排放量為：0．04％s為90t，0．08％s為180t。
　　聯(lián)合鋼鐵廠so2的常規(guī)年排放量在1000～13000t的范圍內，小鋼廠則為從不足100t到400t的范圍。因此，清楚了最壞的情況后，則可知道這種影響是很小的，而且，實際排放量為石灰添加量的10％甚至更低。
　　案例研究之電爐工藝的so2排放
　　使用監(jiān)控設備確定在電爐上使用含硫0．08％的石灰是否會造成環(huán)境問題，在生產了100萬t后，so2排放超標的擔心消除了。正如上文所示，多出來的so2是非常低的，允許在這種工廠內使用高硫石灰。從排放數(shù)據(jù)的結果看，工廠能接受含硫0．08％的石灰且不會有污染環(huán)境的記錄。石灰中硫對煉鋼工藝的影響一般堿性氧氣轉爐的硫分配系數(shù)為8．0。卡耐基梅隆大學的計算表明，含硫0．05％和0.08％石灰對環(huán)境影響的差別非常小。
　　脫硫重點
　　．今天的技術和爐渣操作對于一次煉鋼后的脫硫是高效的；
　　．二次冶金渣硫容的數(shù)量級已超出了高效脫硫的要求；
　　．改進的脫氧控制為高效脫硫提供了條件；
　　．加熱和攪拌設備的可靠性極大提高了脫硫的渣金反應。
　　案例研究之轉爐工藝脫硫
　　在兩個生產優(yōu)質汽車鋼的轉爐上進行了測試，這兩個轉爐生產的產品最高含硫量要求0．005％。一個車間的轉爐為180t，另—個車間為225t。這兩套設備進行了為期兩周的測試，結果表明，為實現(xiàn)相同的硫含量，在生產工藝或熔劑操作上沒有變化。這兩座轉爐都使用含硫0．08％的石灰，沒有額外的成本支出。試驗期間的數(shù)據(jù)顯示，其中一座轉爐的鐵水含硫量比另一座高，但仍比大部分轉爐使用的 0．08％s的鐵水低。然而，從物料平衡計算中可看出，終點硫含量沒有明顯的差別。各車間在脫硫鋼包爐的造渣料的類型和用量上有些差別，這會對脫硫度產生影響。終點硫含量達到了要求。
　　案例研究之鋼包冶金工藝脫硫
　　該鋼廠年產低碳鋼熱軋卷200萬t以上，成材最大硫含量0．010％。為緩解石灰供應的壓力，進行了含硫0．08％石灰的使用試驗，以確定對鋼包冶金爐熔劑成本和處理時間的影響。正常情況下對石灰硫含量的技術要求是最大0．040％。鋼水到達時硫含量0．025％，每爐處理時間30min，平均噸鋼熔劑加入量24磅。生產了60爐，熔劑的加入量和處理時間沒有變化，平均終點硫含量0．005％。轉換到高硫石灰改善了生產用石灰的供應。未來自然資源的可利用性和經濟型煉鋼提高了人們的認識，在煉鋼的生產實踐中不要對這些資源的使用添加不必要的限制。在氧氣轉爐工藝和電爐工藝中繼續(xù)使用高硫石灰，將有助于生產人員增加渣金反應的熱力學知識，積累實踐經驗。脫硫是生產人員無論在理論和實踐上都非常熟悉的工藝，但對工藝的優(yōu)化還需要深入探索。
　　結論
　　．在煉鋼過程中石灰的添加將會采用新的、精密的裝置和工藝控制；
　　．石灰的使用將會更經濟、有效；
　　．石灰硫含量會增大，而低硫石灰的供應緊張且價格更高；
　　．今天的技術和爐渣操作已經能做到爐外高效脫硫；
　　．工廠試驗表明，硫含量增到0．08％對轉爐、電爐和鋼包爐的生產和產品質量沒有明顯影響；
　　．試驗使用0.08％高硫石灰期間，沒有觀察到明顯的環(huán)境問題。