冶金焦的硫在炼铁过程中的转化行为
冶金焦中的硫在炼铁过程中的转化行为是一个复杂且重要的环节,它直接关系到生铁的质量和高炉冶炼的效率。以下是对这一过程的详细分析:
一、冶金焦中硫的存在形式
冶金焦中的硫主要以有机硫和无机硫两种形式存在。有机硫主要以CnSm的形式存在于焦炭的有机结构中,而无机硫则主要以硫化物(如FeS、CaS等)和硫酸盐的形式存在。
二、硫的转化行为
挥发与吸收:
在高炉炼铁过程中,随着炉料的下降和温度的升高,焦炭中的硫会逐渐挥发进入煤气。焦炭中的有机硫在炉身下部到炉腹有30%~50%以CS及COS等化合物形态先挥发,其余则在气化反应和风口前燃烧时生成SO2、H2S和其他气态化合物进入煤气。
进入气相的硫在上升过程中,少部分会随煤气逸出高炉,而大部分则会被下降的炉料重新吸收。在块状带,矿石在200~900℃时吸收硫较少,但在1000℃左右时吸收会加快。在软熔带,炉料的吸硫条件良好,硫含量会增大。
硫的转移与脱硫反应:
在滴落带,熔化滴落的渣、铁会剧烈地吸收煤气中的硫,同时发生硫由铁向渣中的转移。
在炉缸中,铁滴穿过渣层时具有良好的反应条件,脱硫反应会大量进行。脱硫反应主要是铁水中的FeS通过渣铁界面扩散到熔渣中,与熔渣中的CaO反应生成CaS和FeO,反应生成的FeO再被C还原成Fe,生成的CO离开反应界面进入煤气。此外,铁水中的Si、Mn等元素也会与S相互作用,以耦合反应的形式进行脱硫。
硫的逸出与分配:
在高炉冶炼炼钢生铁时,约有5%左右的硫会随煤气逸出高炉,而在冶炼铸造生铁时,此值可达到10%~15%。在高炉冶炼锰铁、硅铁等铁合金时,因焦比高、炉顶温度高,随煤气逸出高炉的硫量会增大,但也在50%以下。其余的硫则分配在炉渣与生铁之间。
三、硫对高炉冶炼的影响
硫元素会造成铁产品具有热脆性,对钢铁质量造成严重影响。因此,在高炉炼铁过程中,必须尽量降低硫在钢铁中的含量。高炉脱硫主要是在炉缸中通过渣铁反应来完成的,而炉渣的脱硫能力则受到炉渣成分、炉缸温度等多种因素的影响。
综上所述,冶金焦中的硫在炼铁过程中会经历挥发、吸收、转移、脱硫反应和逸出等多个环节。为了降低生铁中的硫含量,需要优化高炉脱硫工艺,提高炉渣的脱硫能力。

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