在比較KR法和噴射法的工藝和特點之前，有必要了解兩種方法的工藝和特點，這不僅有利於理解兩種方法的本質，也是深入理解兩種脫硫模式的分析和比較的前提。KR機械攪拌法是將澆有耐火材料並經過烘烤的十字形攪拌頭浸入鐵水熔池壹定深度，其旋轉產生的渦流使氧化鈣或電石基脫硫粉與鐵水充分接觸反應，達到脫硫的目的。其優點是優越的動態條件，有利於使用廉價的脫硫劑如CaO，脫硫效果穩定，效率高(脫硫率≤0.005%)，脫硫劑用量低，適用於要求高、低硫鋼比例大的鋼廠。缺點是設備復雜，壹次性投資大，脫硫鐵溫降大。噴吹法是以惰性氣體(N2或Ar)為載體，將脫硫粉末(如CaO、CaC2、Mg)噴入鐵水中，載氣還起到攪拌鐵水的作用，使噴吹氣體、脫硫劑和鐵水充分混合進行脫硫。目前，噴吹鎂脫硫劑是主要發展趨勢，具有設備成本低、操作靈活、噴吹時間短、鐵水溫降小等優點。與KR法相比，壹次性投資少，適合中小企業低成本技術改造。註入法最大的缺點是動力條件差。有研究表明，使用CaO基脫硫劑時，KR法的脫硫率是噴吹法的4倍。KR法和註入法的發展和現狀從前面對它們的方法和特點的分析可以知道，它們各有優缺點，這也決定了它們的發展歷史和現狀必然不同。進壹步了解它們的發展和現狀，將更有利於了解各自技術的特點。從時間上看，吹氣法的發展和應用早於機械攪拌法。噴吹方法主要有西德蒂森的ATH(斜噴槍)法、新日鐵的TDS(頂吹法)和英國謝菲爾德的ISID法。早在1951，美國鋼廠就已經成功采用浸入式噴粉工藝，噴吹CaC2粉末進行鐵水脫硫。時至今日，雖然這兩種脫硫工藝在技術上已經相當成熟，但鐵水噴粉脫硫工藝仍被世界各地大多數鋼廠廣泛采用。機械攪拌法有DO (Demag-Ostberg)法、RS (Rheinstahl)法和Herschel法、新日鐵KR (Kambara Reactor)法和千葉NP法，其中KR法最為成熟，應用最為廣泛。KR攪拌脫硫由新日鐵公司在1963年研究，並在1965年實際應用於工業生產。之後的快速發展趨勢表明，它具有壹些較早投產的註射法無法比擬的優勢。這種噴吹形式廣泛應用於冶金行業，如轉爐和精煉過程中的各種頂吹、底吹和復吹技術。鐵水預處理時，向鐵水中加入脫硫劑進行噴吹脫硫，顯然是可行的，也是容易被接受的。起初脫硫劑以氧化鈣為主，CaC2為輔，在噴吹過程中很難獲得較好的動態條件。這時主要有兩個問題:壹是如何保證CaC2的安全儲運和脫硫劑的脫硫效果；第二，如何解決動力不足導致脫硫效率低，無法實現深度脫硫的問題。第壹個問題集中在開發和使用更高效、更安全的脫硫劑，於是出現了鎂基復合噴吹法，提高了脫硫效果但收效甚微，而且鎂粉的運輸、儲存和使用也存在很多安全隱患，給生產帶來很多不便。而新型脫硫劑——鈍化顆粒鎂的研制成功，使純鎂噴吹脫硫技術得以實現，達到了真正高效安全的工藝目標。目前，鎂基脫硫劑已成為世界上鐵水預處理的主要脫硫材料。對於第二個問題，怎樣才能得到更好的動力學條件？從工藝模式出發，技術人員開發了壹種具有實際應用價值的機械攪拌脫硫方法，其中KR法較為典型，從根本上改善了脫硫過程中的動力學條件，脫硫劑主要采用曹參代替CaC2，避免了生產中使用CaC2帶來的不便和危險。但在工業應用中存在許多技術問題，如混合頭使用壽命短；單工位操作設備導致更換攪拌頭時鐵水脫硫失敗。但最後這些困難都被相繼打破，解決了攪拌頭的壽命問題，從幾十爐增加到現在的幾百爐。此外，氧化鈣基脫硫劑應該有壹個最佳指標要求，才能達到最理想的脫硫效果。目前KR工藝完全可以滿足深度脫硫的要求，即將鐵水中的硫脫除到0.005%-0.001%以下。同時，雙工位排列的出現克服了單工位的不足，提高了生產的連續化程度。長期以來，KR法的成本問題(尤其是前期投入)，加之其工藝時間長，不適合大型鐵水罐，所以發展緩慢；直到20世紀後期，其投資減少，運行成本低，才重新受到重視。
KR法和噴吹法的比較自從鐵水脫硫工藝備受關註以來，KR法和噴吹法壹直在發展，但還需要完善，所以比較有可比性。本文主要從以下幾個方面進行比較。1技術與設備在噴吹法中，單吹顆粒鎂鐵水脫硫工藝具有設備消耗少、基建投資低、脫硫效率高、經濟性好等優點，是脫硫技術的主要發展趨勢之壹。長期以來，中國壹直引進外國技術和設備。直到2002年6月5438+10月，國內首次開發出單鈍化顆粒鎂鐵水脫硫成套技術和設備。在整套設備中，100%的機電產品實現了國產化，其中包括壹些最關鍵的技術設備，重要的電氣元件除外，均為進口或合資。註漿技術和設備的國產化直接降低了建設投資和運營成本，在前期壹次性投資方面略優於KR法。雖然國外也擁有混合法的技術專利，但就其設備和技術本身而言，並無難度。機械組成是常規的機械傳動和機械工廠提升；常壓下的氣粉輸送系統也用於給料，所以可以說系統在機械、電氣、儀表、液體方面的技術應用已經非常成熟。盡管如此，KR法的設備依然笨重復雜，但其優點是運行成本低，由此產生的經濟效益完全可以彌補前期高昂的壹次性投資。根據相關計算，增加的投資可在3 ~ 5年內收回。2000年，武鋼設計研究院對KR法和註入法兩種方案的投資進行了估算，KR法的投資估算比註入法多200萬元。2脫硫效果鐵水在實際生產過程中的脫硫效果不僅與設備有關，還受到脫硫劑、操作工藝水平、時間、溫度等諸多因素的影響。本文主要考慮純鎂註入法和CaO基KR法。壹般來說，鐵水預處理的終點硫含量不高於50ppm。工廠生產和實驗研究結果表明，噴吹法由於脫硫劑Mg的脫硫能力強，動力學條件優良，可以在可接受的時間內(壹般≤15min)達到預處理要求的目標值。國內主要鋼廠具體脫硫數據見表1。在噴射法中，復合脫硫劑中CaO的比例越高，脫硫效果越差，使用純鎂時脫硫率最高；KR法使用CaO脫硫劑，脫硫率僅比噴純鎂略低。加工容器
脫硫劑
脫硫劑消耗量/千克t-1
脫硫率ηS/%
最小硫含量/ppm
純治療時間
/分鐘
處理溫度下降/℃
鐵損/千克t-1
鋼廠
機械攪拌法-KR法
100噸鐵水包
首席行政官
4.69
92.50
≤20
五
28
-
WISCO第二煉油公司
CaO基註射法
280噸混鐵爐
曹基地
4.30
75
60
18.4
25.5
-
寶鋼億聯
氯化鈣+氧化鈣吹煉法
140噸鐵水包
50%氧化鈣+
50%碳酸鈣
7.85
81.79
40
-
31
-
攀枝花
鎂+氧化鈣混合註射液
100噸鐵水包
20%鎂離子
80%曹
1.68
87.73
-
七
19.07
13.27
WISCO第壹煉油廠
鎂+氧化鈣復合註射液
300噸鐵水包
鎂+氧化鈣
(1:3)
毫克0.31
曹1.05
79.22
21.3
& lt10
-
-
寶山鋼鐵廠
鎂+氧化鈣復合註射液
160噸鐵水包
鎂+氧化鈣
(1:2~3)
毫克0.45
曹1.48
90
≤50
7.55
8~14
-
本鋼
純鎂註射液
100噸鐵水包
鎂
0.33
≥95
≤10
5~8
8.12
7.1
WISCO第壹煉油廠
3.溫降和水溫降的負面作用是降低鐵水帶入轉爐的物理熱量，主要體現在轉爐吃廢鋼能力降低，導致轉爐冶煉能耗和物耗增加，直接影響冶煉的經濟成本。由於動力條件好，鐵水攪拌強，CaO加入量大，KR過程溫降也大。目前WISCO在國內應用KR工藝比較成熟，可以將溫降控制在28℃左右。相比之下，鎂基脫硫的溫降相對較小(參考表1)，主要是以下三點:噴吹法動力條件差，鐵水整體攪拌強度低，熱損失少；金屬鎂的脫硫反應是放熱反應；鎂的利用率高，脫硫粉添加量少。4鐵損
鐵水預處理脫硫過程中的鐵損失主要來自兩部分:脫硫渣中所含的鐵和扒渣過程中帶出的鐵水。由於兩種工藝模式的差異，實際爐渣中的鐵含量與扒渣帶出的鐵含量差異較大，目前也沒有公布詳細的對比數據。壹方面，脫硫劑少產生的脫硫渣少，所以渣中鐵含量也低，所以顆粒噴鎂脫硫的鐵損少；另外，顆粒噴鎂脫硫的渣量少，清理率相對較低，而KR法脫硫渣的清理率相對較高。就刮渣鐵損而言，還取決於高爐渣的殘留量和刮渣工藝。綜合考慮，KR法和註射法差別不大。哪個是主要因素，跟各個鋼廠的實際經營有很大關系。通過換算，具體數據見表2。可以看出，脫硫劑CaO含量越高，扒渣鐵損越大；而KR法以CaO為主脫硫劑，鐵損僅略高於噴鎂脫硫。5脫硫劑在鐵水預處理過程中，脫硫劑是決定脫硫效率和脫硫成本的主要因素之壹。根據新日鐵的計算，脫硫劑的成本占脫硫成本的80%以上，因此脫硫劑類型的選擇是降低成本的關鍵。但是，在選擇時必須考慮不同工藝方法的特點。基於動態條件和脫硫效率，目前噴射法主要采用鎂基脫硫劑，KR法主要采用石灰脫硫劑。根據理論計算，在1350℃時，鎂脫硫反應平衡常數可達3.17×103，平衡時鐵水硫含量可達1.6×10-5%，遠高於CaO的脫硫能力。但上面已經比較了兩種脫硫劑在各自工藝中的脫硫效果，說明結合實際生產工藝後，能夠滿足用戶對脫硫的最高要求。選擇脫硫方法要考慮的另壹個因素是脫硫劑的來源。壹般來說，大部分鋼鐵生產企業需要使用石灰石，要麽有自己的石灰廠，要麽有穩定的合作供應渠道，來源穩定，成本穩定，供應及時，不考慮儲存問題。雖然我國鎂資源豐富，但與鋼鐵企業相比，更容易獲得攪拌法所需的CaO基脫硫劑，而鈍化顆粒鎂不具備這些有利因素。大約攝氏30度.相比之下，鎂基脫硫的溫降相對較小(參考表1)，主要是以下三點:噴吹法動力條件差，鐵水整體攪拌強度低，熱損失少；金屬鎂的脫硫反應是放熱反應；鎂的利用率高，脫硫粉添加量少。