一种铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的装置及方法

本发明属于冶金行业铁水预处理，尤其涉及一种铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的装置及方法。

背景技术：

1、近年来，随着钢铁产品市场竞争的不断加剧和生产成本的日益增长，特别是由于对高品质低成本钢的生产要求，铁水预处理技术得到了迅速发展。对钢铁工业做了进一步的要求：一是积极发展目前国内短缺的高端进口钢材品种，提高自给率；二是以高质量、高性能钢材取代中低档钢材，降低能耗，延长产品使用寿命。因此，必须降低铁水中有害元素的含量，特别是硫、磷的含量，现有的钢铁冶炼流程中，转炉的前期吹氧冶炼承担了最主要的脱磷任务，由热力学选择性氧化规律可知，铁水中的硅元素要优先于磷元素被氧化，并且在硅元素氧化的同时放出大量的热，由热力学条件可知，温度越高越不利于脱磷；在高炉生产的铁水中含有一定量的硅元素，所以在转炉脱磷的前提必须脱硅。

2、硅一直作为转炉炼钢的发热元素，但随着转炉容量增加和冶炼技术的进步，需要由硅提供的热量逐渐减少。此外减少渣量对炼钢技术经济指标改善十分有利，而硅元素在氧化放热后形成的硅的氧化物为酸性氧化物，需要和石灰一起成渣，增加了转炉渣的负荷，所以要求入炉铁水要有低的含硅量，要求铁水中硅的质量分数需低于0.15％。近些年，预处理脱硅已成为钢铁企业必不可少的一道工序，尤其在日本广泛应用。目前，该技术也正在国内迅速地发展起来。

3、目前，铁水预脱硫、脱硅和脱磷主要有三种方法：传统的高炉出铁沟法；鱼雷罐车或铁水罐中喷射法；“两段式”脱除法。传统的高炉出铁沟法是直接将反应原料加入高炉铁水沟中脱硅，其优点是脱硅不占用时间，能大量处理，温降小，时间短，渣、铁分离方便；缺点是用于反应物的利用率低，反应条件较差。鱼雷罐车或铁水罐中喷射法的特点是反应条件好，处理能力大，脱除效率高且稳定；缺点是占用时间长，温降较大。“两段式”脱除法，即为前两种方法的结合，先在铁水沟中加反应原料进行初步反应，然后在鱼雷罐车或铁水罐中喷吹脱除。目前的铁水预处理技术都存在着或多或少的问题，在此背景下寻求一种新的铁水预处理技术是十分必要的。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本发明的第一方面，提供一种铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的装置，包括：

3、储气罐，用于存储载气；

4、粉料罐，用于存储脱硫、脱硅及脱磷粉料；

5、气粉混合流化室，用于将载气与脱硫、脱硅及脱磷粉料混合流化；所述气粉混合流化室分别连接所述储气罐的供气管路和所述粉料罐的供粉管路；

6、底吹元件，所述底吹元件位于铁水沟底部，所述底吹元件通过喷吹管路与所述气粉混合流化室连接，通过所述底吹元件将所述气粉混合流化室混合流化的气粉喷吹进入所述铁水沟中。

7、进一步地，所述底吹元件包括第一底吹元件和第二底吹元件：所述第一底吹元件与脱硫的气粉混合流化室连接，所述脱硫的气粉混合流化室通过引射器连接惰性气体储气罐的供气管路，并与脱硫粉料罐的供粉管路连接；所述第二底吹元件与脱硅及脱磷的气粉混合流化室连接，所述脱硅及脱磷的气粉混合流化室通过引射器连接氧气储气罐的供气管路，并与脱硅及脱磷粉料罐的供粉管路连接；

8、所述铁水沟包括第一铁水沟和第二铁水沟，所述第一铁水沟包括湍流区和渣铁分离区，所述第二铁水沟位于撇渣器后；

9、所述第一底吹元件设在湍流区底部，所述第二底吹元件设在第二铁水沟底部。

10、进一步地，所述粉料罐为两个，分别用于存储脱硫粉料和脱硅脱磷粉料；当所述粉料罐为两个时：所述储气罐为两个，包括用于脱硫粉料载气的惰性气体储气罐和用于脱硅脱磷粉料载气的氧气储气罐；所述气粉混合流化室、所述引射器相应设置为两个，所述第一底吹元件为一个，所述第二底吹元件为一个。

11、或，所述粉料罐为三个，分别用于储存脱硫粉料、脱硅粉料和脱磷粉料；当所述粉料罐为三个时，所述储气罐为三个，包括用于脱硫粉料载气的惰性气体储气罐、用于脱硅粉料载气的氧气储气罐和用于脱磷粉料载气的氧气储气罐，所述气粉混合流化室和所述引射器相应设置为三个，所述第一底吹元件为一个，所述第二底吹元件为两个。

12、进一步地，所述粉料罐的下部设有流化管路，通过所述流化管路向所述粉料罐内喷吹惰性气体。

13、进一步地，所述气粉混合流化室包括混合室和搅拌桨，所述搅拌桨用于将所述混合室内的粉料搅拌均匀分布在载气中；所述引射器的进气管出口直径小于的入口直径。

14、进一步地，所述底吹元件为耐火材料制成的透气砖；所述底吹元件为单孔道或多孔道；单孔的直径为6～15mm；多孔的直径为0.5～8mm，数目为2～200个。

15、进一步地，所述底吹元件为多孔道时，所述底吹元件下方设有气粉缓冲室，所述气粉缓冲室通过喷吹管路与所述气粉混合流化室连接。

16、本发明的第二方面，提供一种铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的方法，在高炉出铁过程中，通过设在第一铁水沟湍流区底部的第一底吹元件向铁水流中喷吹脱硫气粉，完成铁水预处理脱硫；通过设在第二铁水沟底部的第二底吹元件向经过脱硫和撇渣处理的铁水中喷吹脱硅与脱磷的混合气粉，或分别喷吹脱硅气粉和脱磷气粉，完成铁水的脱硅和脱磷。

17、进一步地，所述脱硫气粉的载气为惰性气体，所述脱硅气粉和所述脱磷气粉的载气为氧气。

18、进一步地，所述脱硫粉料、所述脱硅粉料及所述脱磷粉料的粒径均小于100目；喷吹气体压力均为0.4～2mpa，气体的流量为200～2000nl/min，喷吹的粉料量为60～600kg/min，且所述气粉混合流化室中载气与粉料的气粉体积比大于10:1。

19、相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

20、本发明提供的铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的装置，在高炉出铁过程中，通过安装在铁水沟底部的底吹元件将脱硫、脱硅及脱磷气粉喷吹进入铁水中，进行铁水沟底脱硫、脱硅及脱磷处理，既保留了传统铁水沟铁水预处理不额外占用处理时间，铁水温降较小，渣铁分离方便的优点；同时载气对铁水起到搅拌作用，使反应物与铁水充分混合，增加铁水的反应效率，提高了反应物的收得率，降低预处理脱硫、脱硅及脱磷的成本；且采用喷吹冶金的方法，处理能力增大，脱除效率高且稳定。

技术特征：

1.一种铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的装置，其特征在于，所述底吹元件(5)包括第一底吹元件(501)和第二底吹元件(502)：所述第一底吹元件(501)与脱硫的气粉混合流化室连接，所述脱硫的气粉混合流化室通过引射器(4)连接惰性气体储气罐的供气管路，并与脱硫粉料罐的供粉管路连接；所述第二底吹元件(502)与脱硅及脱磷的气粉混合流化室连接，所述脱硅及脱磷的气粉混合流化室通过引射器(4)连接氧气储气罐的供气管路，并与脱硅及脱磷粉料罐的供粉管路连接；

3.根据权利要求2所述的铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的装置，其特征在于，所述粉料罐(2)为两个，分别用于存储脱硫粉料和脱硅脱磷粉料；当所述粉料罐(2)为两个时：所述储气罐(1)为两个，包括用于脱硫粉料载气的惰性气体储气罐和用于脱硅脱磷粉料载气的氧气储气罐；所述气粉混合流化室(3)、所述引射器(4)相应设置为两个，所述第一底吹元件为一个，所述第二底吹元件为一个；

4.根据权利要求1所述的铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的装置，其特征在于，所述粉料罐(2)的下部设有流化管路(201)，通过所述流化管路(201)向所述粉料罐(2)内喷吹惰性气体。

5.根据权利要求2所述的铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的装置，其特征在于，所述气粉混合流化室(3)包括混合室(301)和搅拌桨(302)，所述搅拌桨(302)用于将所述混合室(301)内的粉料搅拌均匀分布在载气中；所述引射器(4)的进气管出口直径小于的入口直径。

6.根据权利要求1所述的铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的装置，其特征在于，所述底吹元件(5)为耐火材料制成的透气砖；所述底吹元件(5)为单孔道或多孔道；单孔的直径为6～15mm；多孔的直径为0.5～8mm，数目为2～200个。

7.根据权利要求6所述的铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的装置，其特征在于，所述底吹元件(5)为多孔道时，所述底吹元件(5)下方设有气粉缓冲室(13)，所述气粉缓冲室(13)通过喷吹管路(12)与所述气粉混合流化室(3)连接。

8.采用权利要求1～7任一项所述铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的装置的铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的方法，其特征在于，在高炉出铁过程中，通过设在第一铁水沟湍流区底部的第一底吹元件向铁水流中喷吹脱硫气粉，完成铁水预处理脱硫；通过设在第二铁水沟底部的第二底吹元件向经过脱硫和撇渣处理的铁水中喷吹脱硅与脱磷的混合气粉，或分别喷吹脱硅气粉和脱磷气粉，完成铁水的脱硅和脱磷。

9.根据权利要求8所述的铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的方法，其特征在于，所述脱硫气粉的载气为惰性气体，所述脱硅气粉和所述脱磷气粉的载气为氧气。

10.根据权利要求9所述的铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的方法，其特征在于，所述脱硫粉料、所述脱硅粉料及所述脱磷粉料的粒径均小于100目；喷吹气体压力均为0.4～2mpa，气体的流量为200～2000nl/min，喷吹的粉料量为60～600kg/min，且所述气粉混合流化室中载气与粉料的气粉体积比大于10:1。

技术总结本发明公开了一种铁水沟底喷粉脱硫、脱硅及脱磷的装置及方法，涉及冶金行业铁水预处理技术领域，装置包括储气罐、粉料罐、气粉混合流化室和底吹元件，底吹元件位于铁水沟底部，底吹元件通过喷吹管路与气粉混合流化室连接，通过底吹元件将气粉喷吹进入铁水沟中。方法为在高炉出铁过程中，通过设在第一铁水沟湍流区底部的第一底吹元件向铁水流中喷吹脱硫气粉，完成铁水预处理脱硫；通过设在第二铁水沟底部的第二底吹元件向经过脱硫和撇渣处理的铁水中喷吹脱硅与脱磷的混合气粉，或分别喷吹脱硅气粉和脱磷气粉，完成铁水的脱硅和脱磷。本发明脱硫、脱硅及脱磷粉料通过安装在铁水沟底部的底吹元件进入铁水中，粉料直接进入铁水深处，在载气搅拌与铁水流冲击的共同作用下使粉料与铁水充分混合，增大粉料与铁水的接触面积，在增加反应速率的同时提高脱硫、脱硅及脱磷剂的有效利用效率，更好的完成铁水预处理。技术研发人员：朱苗勇,王泽宇,娄文涛受保护的技术使用者：东北大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11