專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鐵水復(fù)合脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，涉及鐵水脫硫工藝。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，鐵水脫硫是一種被廣泛應(yīng)用的工藝。隨著鐵水脫硫工藝在我國(guó)逐步推廣，各種脫硫技術(shù)也相繼被采用，從鐵水溝脫硫而逐步發(fā)展成魚(yú)雷罐或鐵水包脫硫，脫硫劑由蘇打、電石粉、石灰，發(fā)展為純鎂，脫硫劑的加入方式由人工、流槽發(fā)展為噴槍噴吹，最終形成攪拌法和噴吹法兩大方法。但對(duì)于中小高爐普遍采用小容量鐵水包(或罐)，上述兩大方法的單獨(dú)使用都不能滿(mǎn)足鐵水脫硫的要求，當(dāng)采用攪拌法脫硫時(shí)，鐵水溫降較大、渣量大鐵損高、需要脫硫前后扒渣，因此脫硫周期長(zhǎng)。當(dāng)采用噴吹法脫硫時(shí)，如純鎂噴吹法脫硫，鎂雖然脫硫能力強(qiáng)，但鎂易形成鎂蒸水泡，被汽化掉，利用率低，同時(shí)純鎂脫硫產(chǎn)生的含硫渣很稀不易扒除，往往因扒渣不凈而造成煉鋼時(shí)回硫，目前還沒(méi)有更好的方法加以解決。另外，傳統(tǒng)的噴槍是固定的，從噴槍噴口噴出的載氣流攜帶著脫硫劑，噴出的氣流產(chǎn)生氣泡上浮，在上浮的過(guò)程中脫硫劑和鐵水中的硫反應(yīng)，達(dá)到達(dá)脫硫目的，但由于噴出的氣流量變化較大，氣泡積體變化大，不穩(wěn)定造成脫硫時(shí)噴賤嚴(yán)重，影響液面的穩(wěn)定和脫硫劑的利用率。
從以上可知，單獨(dú)使用攪拌法或噴吹法，以及使用現(xiàn)有的噴吹設(shè)備，均存在各自的不足之處，都不能達(dá)到較好的脫硫效果。
申請(qǐng)?zhí)枮?00510064274.8和98121021.X的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)均提供一種攪拌法和旋轉(zhuǎn)噴槍噴吹法復(fù)合的脫硫方法，該復(fù)合脫硫方法采用槍頭帶攪拌器的旋轉(zhuǎn)噴槍?zhuān)瑖姌寚姶蹬c攪拌器攪拌同時(shí)進(jìn)行，在旋轉(zhuǎn)噴槍向鐵水中噴吹脫硫劑的同時(shí)，攪拌器對(duì)鐵水實(shí)施攪拌。該復(fù)合噴吹脫硫脫硫效果明顯優(yōu)于上述的單一脫硫劑。
上述攪拌法和旋轉(zhuǎn)噴槍噴吹法復(fù)合的脫硫方法，其效果仍然受到限制。該脫硫方法中，攪拌器的攪拌都是單向旋轉(zhuǎn)的。單向旋轉(zhuǎn)時(shí)在鐵水液面的中心形成一個(gè)單向旋轉(zhuǎn)的大漩渦，此時(shí)脫硫劑被卷入液體中的數(shù)量與攪拌器旋轉(zhuǎn)速度成正比，但當(dāng)攪拌速度達(dá)到一定值后，脫硫效果不再提高，原因是什么呢，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)單向旋轉(zhuǎn)時(shí)，脫硫劑顆粒很少被卷入鐵水液體中，而是與液體一同旋轉(zhuǎn)，兩者速度差剛開(kāi)始有所差別，后來(lái)越來(lái)越小，相互碰撞和混合的作用很小，大部分脫硫劑顆粒仍然懸浮在液體表面上，雖然中心形成漩渦，但其形成原因是因?yàn)檎麄€(gè)液體受離心力的作用被推向邊緣，中心液面高度因此降低形成漩渦，同時(shí)邊緣液面升高，中心只是旋轉(zhuǎn)速度比邊緣快而已，脫硫劑顆粒與液體也一同旋轉(zhuǎn)，并沒(méi)有產(chǎn)生速度差，也沒(méi)有形成向液體內(nèi)部卷吸的力量，而且旋轉(zhuǎn)速度越大，旋轉(zhuǎn)時(shí)間越長(zhǎng)，兩者速度差越小，最后達(dá)到穩(wěn)定值，脫硫效果因此不再提高。由于脫硫反應(yīng)是固-液之間的兩相界面反應(yīng)，兩相界面越大，反應(yīng)效果越好，因此，只有脫硫劑顆粒與液體充分混合和兩相內(nèi)部傳質(zhì)速度增加才能取得更好的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高效率、低成本、快節(jié)奏的旋轉(zhuǎn)噴槍噴吹法和脈沖式攪拌法相結(jié)合的鐵水復(fù)合脫硫方法。
針對(duì)上述目的，本發(fā)明鐵水復(fù)合脫硫方法是脈沖式攪拌法和旋轉(zhuǎn)噴槍噴吹法復(fù)合脫硫。脈沖式攪拌法和旋轉(zhuǎn)噴槍噴吹法聯(lián)合使用，采用槍頭帶攪拌器、且攪拌器與脈沖旋轉(zhuǎn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)相連的旋轉(zhuǎn)噴槍?zhuān)谛D(zhuǎn)噴槍向鐵水中噴吹脫硫劑或氮?dú)獾耐瑫r(shí)，攪拌器對(duì)鐵水實(shí)施脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌。脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌方式分為兩種一是攪拌器正、反雙向脈沖式旋轉(zhuǎn)，一是旋轉(zhuǎn)-停止-旋轉(zhuǎn)脈沖式旋轉(zhuǎn)。
其具體技術(shù)方案如下(1)在旋轉(zhuǎn)噴槍向鐵水中噴吹脫硫劑的同時(shí)，并通過(guò)攪拌器對(duì)鐵水實(shí)施脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌。
(2)在旋轉(zhuǎn)噴槍向鐵水中噴吹脫硫劑的同時(shí)，從鐵水罐或鐵水包頂部向鐵水加入另一類(lèi)脫硫劑，并通過(guò)攪拌器對(duì)鐵水實(shí)施脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌。
(3)從鐵水罐或鐵水包頂部向鐵水加入脫硫劑的同時(shí)，旋轉(zhuǎn)噴槍只向鐵水中噴吹少量氮?dú)?，并通過(guò)攪拌器對(duì)鐵水實(shí)施脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌。
實(shí)施脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌過(guò)程是這樣的當(dāng)實(shí)施正、反雙向脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌時(shí)，通過(guò)脈沖式旋轉(zhuǎn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，開(kāi)始啟動(dòng)攪拌器沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)液體沿順時(shí)針?lè)较蛐纬尚D(zhuǎn)后，突然又反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，此時(shí)攪拌器帶動(dòng)中心部分液體反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，造成中心液體與周?chē)瓉?lái)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的液體形成強(qiáng)烈的相對(duì)反向運(yùn)動(dòng)，兩者的速度差比單向旋轉(zhuǎn)提高一倍，兩股液體之間產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦并形成龍卷風(fēng)式的漩渦，受漩渦卷吸力的作用，液體表面的脫硫劑顆粒被迅速卷入液體深處，并受其它漩渦的影響作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)大于本身的上浮速度，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與液體充分接觸混合。還由于容器中的全部液體被分割成相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩部分，使得整個(gè)液體表面產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)大大小小的龍卷風(fēng)式的漩渦，脫硫劑和金屬液體被充分混合。
當(dāng)采用旋轉(zhuǎn)-停止-旋轉(zhuǎn)脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生與上述情況相似的效果，只是形成機(jī)理有所不同，當(dāng)攪拌器停止攪拌時(shí)，阻擋一部分液體快速停下來(lái)，與正在旋轉(zhuǎn)的液體形成速度差，并產(chǎn)生相對(duì)反向運(yùn)動(dòng)，形成龍卷風(fēng)式的漩渦，當(dāng)攪拌器再次旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)附近部分液體與前期旋轉(zhuǎn)液體(速度已經(jīng)降下來(lái)了)又形成速度差，以此類(lèi)推，使攪拌和混合效果得到提高。
當(dāng)脈沖旋轉(zhuǎn)噴槍中心噴吹載氣和脫硫劑時(shí)，與單向旋轉(zhuǎn)也存在很大差別，兩者差別在于單向旋轉(zhuǎn)時(shí)氣泡隨液體一同運(yùn)動(dòng)，以螺旋方式上升，隨旋轉(zhuǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，氣泡運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)被固定，與液體混合作用很小。脈沖式旋轉(zhuǎn)不僅使氣泡螺旋上升，而且由于兩股液體的反向激烈運(yùn)動(dòng)，大氣泡被擊碎，形成無(wú)數(shù)個(gè)小氣泡，由于氣泡的上浮速度與氣泡直徑的平方根成正比，小氣泡的上浮速度明顯降低，加上整個(gè)容器中液體的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，氣泡上浮速度小于液體運(yùn)動(dòng)速度，氣泡運(yùn)動(dòng)軌跡不斷變化，因此脫硫劑與液體充分混合。水模實(shí)驗(yàn)證明，氣泡在液體中的停留時(shí)間比單向旋轉(zhuǎn)延長(zhǎng)一倍。因此明顯增加了脫硫劑與鐵水兩相反應(yīng)的時(shí)間，提高了脫硫效果。
本發(fā)明可采用單一的脈沖式攪拌法脫硫，噴槍噴入少量氮?dú)庥糜跀嚢梃F水，在脫硫劑由鐵水包(罐)頂部加入鐵水中的同時(shí)，開(kāi)啟脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌裝置，對(duì)鐵水實(shí)施脈沖式攪拌。
本發(fā)明所述的脫硫劑為Na2O、CaO、CaC2、Na2O、Mg中任一種或任兩種以上之和，且脫硫劑為粉體。
采用本發(fā)明旋轉(zhuǎn)噴槍噴吹法和脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌法相結(jié)合的復(fù)合脫硫方法，對(duì)鐵水進(jìn)行復(fù)合脫硫時(shí)，脫硫劑和鐵水兩相的混勻時(shí)間，由單向旋轉(zhuǎn)的50秒降低到17秒鐘，縮短為原來(lái)的1/3。同樣條件下，卷入鐵水中的脫硫劑數(shù)量提高了5倍，脫硫效果顯著。鐵水中的硫可達(dá)到如下指標(biāo)S≤0.003％
本發(fā)明鐵水復(fù)合脫硫方法的工藝過(guò)程如下將鐵水罐(包)車(chē)開(kāi)至噴吹脫硫工位(鐵道上設(shè)有定位裝置)，脫硫計(jì)算機(jī)接收到到位信號(hào)，系統(tǒng)開(kāi)始起動(dòng)運(yùn)行。平臺(tái)操作者首先開(kāi)動(dòng)測(cè)溫取樣裝置進(jìn)行鐵水測(cè)溫或取樣，鐵樣送至爐前化驗(yàn)室或脫硫化驗(yàn)室做快速成分分析，分析結(jié)果通過(guò)電腦反饋回來(lái)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集鐵水重量、鐵水溫度并輸原始數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算出噴吹量、噴吹速度、脈沖式攪拌速度、石灰加入量和噴吹時(shí)間，計(jì)算機(jī)操作者啟動(dòng)自動(dòng)噴吹系統(tǒng)和脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌的自動(dòng)控制系統(tǒng)，噴吹和輸入罐鐵水罐號(hào)、鐵水初始硫含量、目標(biāo)硫含量以及噴粉速率，脫硫模型，根據(jù)沖旋式轉(zhuǎn)攪拌系統(tǒng)開(kāi)始按照程序進(jìn)行噴吹和脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌，到達(dá)模型計(jì)算的噴吹量后自動(dòng)提槍停止攪拌噴吹。
系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先打開(kāi)氮?dú)忾y門(mén)吹出氮?dú)?，同時(shí)旋轉(zhuǎn)噴槍開(kāi)始下降，當(dāng)噴槍下至鐵水中設(shè)定的噴吹位時(shí)，打開(kāi)脫硫劑閥門(mén)開(kāi)始噴吹脫硫劑，并啟動(dòng)脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌的自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)施脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌，噴吹結(jié)束時(shí)先停止脫硫劑輸出和停止攪拌，但氮?dú)獠煌Ｒ苑蓝聵專(zhuān)敝羾姌屘嶂链滴恢谩?br> 噴吹結(jié)束后測(cè)溫、取樣，開(kāi)始扒渣操作，渣子落入渣罐內(nèi)，渣罐車(chē)在道軌上可以開(kāi)進(jìn)、開(kāi)出。扒渣結(jié)束后，鐵水罐車(chē)開(kāi)出，一個(gè)處理周期結(jié)束，下一罐進(jìn)來(lái)，開(kāi)始下一次噴吹處理。
在脫硫平臺(tái)下方裝有攝像系統(tǒng)，可以清楚地監(jiān)視整個(gè)噴吹及扒渣過(guò)程，在整個(gè)鐵水處理過(guò)程中，系統(tǒng)將對(duì)各種工藝參數(shù)如噴粉罐重量、罐內(nèi)壓力、氮?dú)鈮毫?、流量、脫硫劑流量、脈沖式旋轉(zhuǎn)速度等參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)量并紀(jì)錄，并具有連鎖功能和報(bào)警功能。在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的模擬圖，便于操作和更直觀的檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況，所有工藝參數(shù)被儲(chǔ)存并能按要求輸出各種報(bào)表。
為達(dá)到上述脫硫工藝要求，在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上設(shè)有一套脈沖旋轉(zhuǎn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)和自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，以及設(shè)有正反向脈沖式馬達(dá)和減速箱及其自動(dòng)控制系統(tǒng)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)(1)綜合脫硫效率高，本發(fā)明所述的一種鐵水復(fù)合脫硫方法，一是脈沖攪拌法和旋轉(zhuǎn)噴槍噴吹法的復(fù)合脫硫；二是采用兩種脫硫劑的復(fù)合脫硫，實(shí)現(xiàn)了攪拌法脫硫和噴吹法脫硫的有機(jī)結(jié)合，由于實(shí)施脈沖正、反雙向旋轉(zhuǎn)攪拌，使脫硫劑與鐵水充分混合，兩相內(nèi)部傳質(zhì)速度增加，明顯增加了兩相反應(yīng)的時(shí)間，大大增強(qiáng)了脫硫效果，脫硫效率顯著提高，可將鐵水中的硫含量由從初始的≥0.01％脫至≤0.003％。
(2)由于本發(fā)明采用了帶脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌自動(dòng)控制系統(tǒng)攪拌器的旋轉(zhuǎn)噴槍?zhuān)摿騽┘瓤衫眯D(zhuǎn)噴槍噴入鐵水中，也可從鐵水包(罐)的頂部加入，并實(shí)施脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌，可以根據(jù)不同廠(chǎng)家，不同的鐵水狀況，采用不同的復(fù)合脫硫，適用面廣，適用于不同的中小鋼鐵廠(chǎng)家應(yīng)用。
(3)整個(gè)脫硫過(guò)程溫降小，溫降≤1℃/min；脫硫劑耗量低，Mg脫硫劑為0.2～0.5kg/t鐵水；CaO脫硫劑為≤5kg/t鐵水。脫硫過(guò)程所需時(shí)間短，脫硫周期為20～24分鐘，故脫硫總成本低，脫硫效益好。


附圖1為實(shí)施例6物理模擬(即水力學(xué)模型實(shí)驗(yàn))試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖附圖2為實(shí)施例6物理模擬試驗(yàn)結(jié)果中旋轉(zhuǎn)方式對(duì)混勻時(shí)間影響的試驗(yàn)結(jié)果圖。
附圖3實(shí)施例6物理模擬試驗(yàn)結(jié)果中旋轉(zhuǎn)方對(duì)卷入粒子影響的試驗(yàn)結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1-5根據(jù)本發(fā)明所述的復(fù)合脫硫方法，采用帶脈沖式攪拌器的旋轉(zhuǎn)噴槍?zhuān)瑢?duì)鐵水進(jìn)行脈沖式攪拌法和旋轉(zhuǎn)噴槍噴吹法復(fù)合脫硫處理。
將鐵水罐(包)車(chē)開(kāi)至噴吹脫硫工位(鐵道上設(shè)有定位裝置)，系統(tǒng)開(kāi)始起動(dòng)運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)噴槍開(kāi)始按照噴吹系統(tǒng)程序輸入脫硫劑，同時(shí)進(jìn)行正反雙向脈沖式攪拌，為了對(duì)比，其中一爐脫硫處理仍采用單向旋轉(zhuǎn)攪拌。5罐(包)鐵水到達(dá)計(jì)算的噴吹量后自動(dòng)提槍停止攪拌和噴吹，從包(罐)頂部投入的脫硫劑時(shí)，由可計(jì)量的料斗中投入鐵水。
5罐(包)鐵水處理前的化學(xué)成分如表1所示，5個(gè)包(罐)鐵水所采用的脫硫劑種類(lèi)、復(fù)合脫硫方式及脫硫周期如表2所示，其中采用帶攪拌器的旋轉(zhuǎn)噴槍噴入的脫硫劑，均采用濃相輸送，濃相輸送及脫硫處理過(guò)程的有關(guān)參數(shù)如表3所示，鐵水處理前后的含硫量和處理前后的溫度如表4所示。
實(shí)施例6為了驗(yàn)證本發(fā)明所述的脈沖式攪拌法和旋轉(zhuǎn)噴槍噴吹法復(fù)合脫硫的正確性、先進(jìn)性和脫硫效果，本發(fā)明采用物理模擬(即水力學(xué)模型實(shí)驗(yàn))的方法，對(duì)單向旋轉(zhuǎn)攪拌與正、反雙向旋轉(zhuǎn)攪拌和旋轉(zhuǎn)-停止-旋轉(zhuǎn)脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
一.試驗(yàn)裝置及方法試驗(yàn)裝置如圖1所示。圖中，1為變速馬達(dá)，2為流量表，3為記錄儀，4為NaCl，5為壓力表，6為電導(dǎo)儀，7為氣源，8為排水管，9為電導(dǎo)電極。
按實(shí)際鐵水包原型＝1∶4的比例制作模型，以水模擬鐵水，壓縮空氣模擬噴吹脫硫劑的載氣。采用塑料粒子模擬脫硫劑顆粒，用NaCl水測(cè)定混勻時(shí)間。攪拌機(jī)構(gòu)由變速馬達(dá)和脈沖控制器及自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)攪拌器按試驗(yàn)要求旋轉(zhuǎn)。
(1)均勻混合時(shí)間的測(cè)定均勻混合時(shí)間代表脫硫劑顆粒與鐵水之間的混合快慢程度和傳質(zhì)速度，混勻時(shí)間越短說(shuō)明傳質(zhì)速度快、混合效果越好，脫硫效果也隨之越好。均勻混合時(shí)間用電導(dǎo)法測(cè)定，即在熔池上方加入NaCl飽和水溶液作為電導(dǎo)液，以改變?nèi)鄢刂须妼?dǎo)值，通過(guò)底部電導(dǎo)電極測(cè)量電導(dǎo)值的變化，當(dāng)測(cè)定的電導(dǎo)值不再改變或電導(dǎo)值變化率不大于5％時(shí)，則認(rèn)為熔池混合均勻，通常以多次測(cè)量結(jié)果的平均值作為熔池的均勻混合時(shí)間。均勻混合時(shí)間的長(zhǎng)短，反映了不同工藝參數(shù)下熔池傳質(zhì)效果的好壞，均勻混合時(shí)間短，熔池傳質(zhì)效果好；均勻混合時(shí)間長(zhǎng)，熔池傳質(zhì)效果差。
(2)卷入粒子的測(cè)定用聚四氟乙烯塑料粒子模擬脫硫劑顆粒(CaO、CaC2等)，由鐵水包上部加入，其被卷入鐵水中的數(shù)量可以衡量旋轉(zhuǎn)攪拌的效果和效率。試驗(yàn)分兩類(lèi)方法進(jìn)行。在熔池表面加入熔池重量10％的機(jī)油模擬爐渣，再在爐渣表面加入塑料顆粒，觀察單向旋轉(zhuǎn)和正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)對(duì)卷入熔池內(nèi)部的塑料粒子數(shù)量的影響。
塑料粒子放入不攪拌的靜止液體中，因其比重輕，它是懸浮在液面上，不下沉，如果對(duì)液體和置入其上的塑料粒子實(shí)施攪拌，由于在攪拌過(guò)程中塑料粒子與液體兩相界面的不斷接觸和摩擦，液體則不斷滲入塑料粒子中，使之被浸濕，由此可見(jiàn)，當(dāng)塑料粒子處于液體中，在不同攪拌形式下，塑料粒子與液體相互接觸、碰撞和摩擦的機(jī)遇是不同的，即被浸濕的幾率也是不同的，相互接觸、碰撞和摩擦的機(jī)遇多，則被浸濕的幾率大，當(dāng)相互接觸、碰撞和摩擦的機(jī)遇少時(shí)，則被浸濕的幾率小。塑料粒子隨液體單向旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于同向運(yùn)動(dòng)，塑料粒子與液體兩相界面的接觸和摩擦小，被浸濕的幾率少，塑料粒子被卷入液體中的機(jī)遇極小，故沉于容器底部的塑料粒子少。在對(duì)液體實(shí)施脈沖式攪拌時(shí)，塑料粒子與液體相互接觸、碰撞和摩擦的機(jī)遇大大增加，被浸濕的幾率顯著提高，故下沉于容器底部的塑料粒子多。
(3)氣泡在液體中的停留時(shí)間測(cè)定采用計(jì)數(shù)秒表測(cè)定氣泡在液體中的停留時(shí)間。
二、試驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果如附圖2、附圖3所示。附圖2中，橫座標(biāo)為旋轉(zhuǎn)速度(轉(zhuǎn)/分)，縱座標(biāo)為混勻時(shí)間(秒)；附圖3中，橫座標(biāo)為旋轉(zhuǎn)速度(轉(zhuǎn)/分)，縱座標(biāo)為卷入液體中的粒子數(shù)量(個(gè))。
攪拌器采用三種旋轉(zhuǎn)方式攪拌單向旋轉(zhuǎn)攪拌、脈沖式正反雙向旋轉(zhuǎn)攪拌(正反向各旋轉(zhuǎn)10秒)、旋轉(zhuǎn)-停止-旋轉(zhuǎn)脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌(單向旋轉(zhuǎn)10秒停4′)。
圖2是不同攪拌方式對(duì)混勻時(shí)間的影響，從圖中可以看出在攪拌器旋轉(zhuǎn)速度相同的條件(如旋轉(zhuǎn)速度為60轉(zhuǎn)/分)下，單向旋轉(zhuǎn)攪拌的平均混勻時(shí)間為31秒，脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌為17秒，減少45％。
混勻時(shí)間代表著實(shí)際鐵水脫硫時(shí)，脫硫劑顆粒和鐵水之間混合的快慢程度，也說(shuō)明熔池中脫硫劑顆粒和鐵水中的硫元素兩相傳質(zhì)的速度，混勻時(shí)間越短，說(shuō)明傳質(zhì)越快，脫硫化學(xué)反應(yīng)越快，反應(yīng)越容易接近平衡，因此脫硫效果和脫硫效率都隨之提高。
圖3顯示鐵水包有10％液態(tài)熔渣存在時(shí)，由鐵水包表面加入固態(tài)顆粒，兩種旋轉(zhuǎn)攪拌方式對(duì)卷入熔池中粒子的影響。同樣條件(如旋轉(zhuǎn)速度為60轉(zhuǎn)/分)下，單向旋轉(zhuǎn)時(shí)卷入液體中的粒子數(shù)量為250個(gè)，脈沖旋轉(zhuǎn)時(shí)卷入液體中的粒子數(shù)量為1200個(gè)。從圖3中還明顯看出，脈沖攪拌時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速提高，卷入熔池中的顆粒數(shù)量越來(lái)越大，而單向旋轉(zhuǎn)則變化不大。由于實(shí)際脫硫時(shí)，脫硫劑顆粒比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鐵水的比重，脫硫劑都漂浮在鐵水表面上，不能與鐵水充分混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此需要讓脫硫劑與鐵水能夠充分混合在一起才能達(dá)到脫硫的目的，脈沖式攪拌造成中心液體與周?chē)后w形成強(qiáng)烈的向?qū)\(yùn)動(dòng)，兩者的速度差比單向旋轉(zhuǎn)提高一倍，兩股液體之間產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦并形成龍卷風(fēng)式的漩渦，受漩渦卷吸力的作用，液體表面的脫硫劑顆粒被迅速卷入液體深處，并受其它漩渦的影響作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)大于本身的上浮速度，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與液體充分接觸混合。還由于容器中的全部液體被分割成相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩部分，使得整個(gè)液體表面產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)大大小小的龍卷風(fēng)式的漩渦，脫硫劑和金屬液體被充分接觸混合。因此脫硫效果好。
采用計(jì)數(shù)表測(cè)定脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌時(shí)，氣泡在液體中的停留時(shí)間比單向旋轉(zhuǎn)攪拌延長(zhǎng)一倍。脈沖旋轉(zhuǎn)不僅使氣泡螺旋上升，而且由于兩股液體的反向激烈運(yùn)動(dòng)，大氣泡被擊碎，形成無(wú)數(shù)個(gè)小氣泡，由于氣泡的上浮速度與氣泡直徑的平方根成正比，小氣泡的上浮速度明顯降低，加上整個(gè)容器中液體的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，氣泡上浮速度小于液體運(yùn)動(dòng)速度，氣泡運(yùn)動(dòng)軌跡不斷變化，因此液體充分混合，明顯增加了兩相反應(yīng)的時(shí)間，提高了脫硫效果。
三、試驗(yàn)結(jié)論(1)水模實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，兩相的混勻時(shí)間，由單向旋轉(zhuǎn)攪拌的50秒降低到脈沖式雙向旋轉(zhuǎn)攪拌的17秒鐘，縮短為原來(lái)的1/3。
(2)同樣條件下，卷入液體中的粒子數(shù)量由單向旋轉(zhuǎn)攪拌的250個(gè)提高到脈沖式雙向旋轉(zhuǎn)攪拌的1200個(gè)。
(3)氣泡在液體中的停留時(shí)間，脈沖式雙向旋轉(zhuǎn)攪拌比單向旋轉(zhuǎn)攪拌延長(zhǎng)一倍。
表1實(shí)施例鐵水處理前的化學(xué)成分％

表2所采用的脫硫劑種類(lèi)、復(fù)合脫硫方式及脫硫周期

表3采用旋轉(zhuǎn)方式及脫硫處理過(guò)程的有關(guān)參數(shù)

表4鐵水處理前后的含硫量和處理前后的溫度

權(quán)利要求
1.一種鐵水復(fù)合脫硫方法，采用槍頭帶攪拌器的旋轉(zhuǎn)噴槍?zhuān)瑖姌寚姶蹬c攪拌器攪拌的復(fù)合噴吹脫硫，在旋轉(zhuǎn)噴槍向鐵水中噴吹脫硫劑的同時(shí)，攪拌器對(duì)鐵水實(shí)施攪拌；在旋轉(zhuǎn)噴槍向鐵水中噴吹脫硫劑的同時(shí)，從鐵水罐或鐵水包頂部向鐵水投放另一種脫硫劑的復(fù)合脫硫；其特征在于在旋轉(zhuǎn)噴槍向鐵水中噴吹脫硫劑的同時(shí)，攪拌器對(duì)鐵水實(shí)施脈沖式攪拌，脈沖式攪拌方式分為兩種一是攪拌器正、反雙向脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌，一是旋轉(zhuǎn)-停止-旋轉(zhuǎn)脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵水復(fù)合脫硫方法，其特征在于在旋轉(zhuǎn)噴槍向鐵水中噴吹脫硫劑的同時(shí)，從鐵水罐或鐵水包頂部向鐵水加入另一類(lèi)脫硫劑，同時(shí)通過(guò)攪拌器對(duì)鐵水實(shí)施脈沖式攪拌。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵水復(fù)合脫硫方法，其特征在于，從鐵水罐或鐵水包頂部向鐵水加入脫硫劑的同時(shí)，由旋轉(zhuǎn)噴槍只向鐵水中噴吹少量氮?dú)猓瑢?duì)鐵水實(shí)施脈沖式攪拌。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，涉及鐵水脫硫工藝。本發(fā)明鐵水復(fù)合脫硫方法采用槍頭帶攪拌器的旋轉(zhuǎn)噴槍和脈沖式攪拌系統(tǒng)，在旋轉(zhuǎn)噴槍向鐵水中噴吹脫硫劑的同時(shí)，攪拌器對(duì)鐵水實(shí)施脈沖式攪拌，脈沖式攪拌方式分為兩種一是攪拌器正、反雙向脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌，一是旋轉(zhuǎn)－停止－旋轉(zhuǎn)脈沖式旋轉(zhuǎn)攪拌；另外，在旋轉(zhuǎn)噴槍向鐵水中噴吹脫硫劑的同時(shí)，從鐵水罐或鐵水包頂部向鐵水加入另一類(lèi)脫硫劑，同時(shí)通過(guò)攪拌器對(duì)鐵水實(shí)施脈沖式攪拌；從鐵水罐或鐵水包頂部向鐵水加入脫硫劑的同時(shí)，由旋轉(zhuǎn)噴槍只向鐵水中噴吹少量氮?dú)?，?duì)鐵水實(shí)施脈沖式攪拌。本發(fā)明脫硫效果好，脫硫后，鐵水含硫量可降至≤0.001％，且溫降小，達(dá)到≤1℃/min，脫硫劑耗量低，為0.2～0.5kg/t鐵水，脫硫的綜合經(jīng)濟(jì)效果好，特別適用于中小鋼鐵廠(chǎng)的鐵水脫硫。
文檔編號(hào)C21C7/064GK1831155SQ20061007566
公開(kāi)日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月18日
發(fā)明者劉瀏, 吳巍, 胡硯斌 申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院