高炉炼铁过程脱砷的研究

高炉炼铁过程脱砷的研究

赵财波

柳州钢铁股份有限公司炼铁厂广西柳州545002

摘要：在实际的钢铁生产时，会大规模的运用含砷铁矿，使钢材含砷量变高，世界范围内，主要是利用降低含砷铁矿配比，以及控制高炉砷负荷手段的方法。本文主要对高炉炼铁过程脱砷进行简要的分析与总结。

关键词：高炉炼铁；脱砷；碱度

引言：

砷在钢中存在排碳作用，导致钢中碳化物夹杂变多，使力学性能受到干扰。而钢之内的砷更多的源自高炉炼铁原料，由于高炉炼铁还原性条件，可以使原料中砷还原进至铁水中，有必要对提高炉渣排砷能力方面进行必要研究。

1高炉原料及砷含量分析

关于高炉，在其研究时段主要的用料结构、原料砷含量，详见表1。依照取样化验最终结果，高炉砷更多的来源于含铁原料，在焦炭之中并不含有砷。而关于含铁原料，其中烧结矿使用规模更加大，因为砷含量比较低，仅仅为高炉砷负荷22.48%。球团矿属于用量次于第一的第二多的铁矿，能够明确球团矿砷大致是砷负荷24.70%。而块矿虽然使用量不多，可是因为含砷更高，其砷于砷负荷52.82%。能够发现，高炉砷负荷更多的是来自块矿。具体的生产时，在原料结构之内块矿种类变化情况下，其生铁砷含量存在下降。

表1高炉原燃料配比及砷含量（质量分数，%）

2高炉炉渣脱砷实验研究

关于对炉渣脱砷能力的影响，关键存在的影响因素涵盖炉渣碱度、铁水温度以及铁水硫含量，所以进行针对性实验，得到最佳脱砷条件。

2.1实验设备

在实际的实验过程中，需要在二硅化钼高温电阻炉之内开展，而实际的实验时，炉管内径规格为55mm，其实时温度通过计算机程序进行实时的调整控制，试验过程中通过石墨坩埚，其规格为直径40mm和高60mm。

2.2实验方法

具体的实验能够概括成三个系列，主要是对炉渣碱度与冶炼温度以及生铁硫含量关于炉渣脱砷率的作用。含砷铁通过含砷量是0.11%的材字223号低合金钢，而其标准样是基础配制。高硫含砷铁用材字223号低合金钢标准样以及S粉提前配制。各组实验基于渣铁比使用12g渣以及36g的铁，其正确的放置顺序是渣在下，而且铁为上。若要保证对高炉还原性条件的模仿与避免砷挥发，所以将铁粉表面之上铺石墨粉。

关于系列一，其是炉渣碱度关于脱砷率的作用。将渣当作基础，利用添加氧化钙以及对二氧化硅的添加，而化学纯配成二元碱度存在差异的五种炉渣，如表2，使其同含砷生铁同时放置在二硅化钼高温电阻炉之内，并升温至1465℃，在恒温85min的条件下，渣铁分离，对生铁砷含量变化状态进行测量。

通过实验能发现，炉渣碱度同铁水砷含量以及脱砷率的相关性，依照冶金热力学知识能够明确渣之内有效氧化钙的提升，更加对渣铁界面脱砷反应（CaO）+［As］=（Ca3As2）+［O］有帮助，也就是在具体的生产过程内使炉渣碱度提升，能帮助炉渣脱砷能力的积极提高。但是也能够通过实验发现，炉渣碱度处于0.9-1.1之间时，炉渣脱砷效果呈现变差情况，而处于1.1-1.2之间就会变好，而处于1.2-1.3间，也会变差。通过实验，能够发现炉渣碱度变化对脱砷效果的改变规律性差，这种情况可能是因为炉渣碱度变化之后，其性质存在一定的改变，这样就会对脱砷效果产生干扰，所以需要在具体的生产中针对实际情况进行调整[1]。

关于系列二，主要是对冶炼温度关于炉渣脱砷率作用的研究。使二元碱度是1.0高炉渣以及含砷生铁处于二硅化钼高温电阻炉之内升至需要的温度，详见表2，保证恒温85min，渣铁分离，对生铁砷含量的状态进行测定，对各个温度情况关于炉渣脱砷能力作用研究。

通过实验，能够发现铁水温度同反应后铁水砷含量与脱砷率相关信息。在反应温度不断的提升过程中，高铁水砷含量会越来越低，这时的脱砷率会变高，能够发现，使铁水温度提升，能使炉渣脱砷能力变高。而且通过实验能发现，温度大于1450℃之后，脱砷率的增幅变小。通过冶金动力学知识，反应温度的增加会使炉渣流动性变好，有助于脱砷反应展开，在温度为一定之后，该类作用变得不明显。总之，铁水温度的提升能够帮助高炉脱砷，可是在一定的温度之后，效果变得不明显。

关于系列三，主要是铁水硫含量关于炉渣脱砷率影响研究。依照实验使一定碱度高炉渣与砷含量平稳与硫含量变化生铁二硅化钼高温电阻炉之内升至需要的温度，保持恒温85min之后，渣铁分离，对生铁砷含量情况进行科学测定，能够知道不同铁水硫含量关于炉渣脱砷能力的作用[2]。

通过实验能够发现，生铁硫含量同脱砷率的相关信息，硫含量增加铁水砷含量增加以及炉渣脱砷能力减弱，是由于渣铁界面存在脱砷以及脱硫反应，因为脱硫反应更加容易开展，对比脱砷反应，这样使低渣铁界面活度减弱，而对脱砷进行抑制。所以生铁初始硫含量的提升对于炉渣脱砷能力提升没有帮助作用[3]。

2.3实验结果及分析

实际的方案最终如表2所示，在表2之内的脱砷率平均是29.62%，同时炉渣碱度以及反应温度与铁水硫含量关于炉渣脱砷率存在相应的作用。

表2实验方案及实验结果

结束语

总之，炉渣碱度变化对脱砷效果的改变规律性差，需要在具体的生产中针对实际情况进行调整。铁水温度的提升能够帮助高炉脱砷，在一定的温度之后，效果变得不明显。生铁初始硫含量的提升对于炉渣脱砷能力提升没有帮助作用。

参考文献：

[1]常立忠,施晓芳,王建军,周俐,罗林根.铁水还原脱砷的研究[J].钢铁钒钛,2014,35(06):113-117.

[2]张武刚.新钢烧结炼铁工艺脱砷率调查分析[A].中国金属学会.2014年全国炼铁生产技术会暨炼铁学术年会文集(上)[C].中国金属学会:中国金属学会,2014:3.

[3]佟志芳,简云,吴强,李伟华,戴波,谌勇明.高炉控制铁水砷含量的研究[J].有色金属科学与工程,2014,5(01):54-57.