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，節能。使用節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，隨著冶金技術的發展實現了轉爐外脫硫，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。
　　聯合鋼鐵廠so2的常規年排放量在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
　　使用監控設備確定在電爐上使用含硫0．08％的石灰是否會造成環境問題，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。從排放數據的結果看，工廠能接受含硫0．08％的石灰且不會有污染環境的記錄。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。試驗期間的數據顯示，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境問題。