本發明涉及一種鐵水預處理脫硫技術，特別涉及一種提高鐵水預處理脫硫粉劑鈍化鎂粉利用率的方法，屬于鋼鐵冶金技術領域。
背景技術：
硫是大多數鋼種中的有害元素，劣化鋼材的力學性能，因此控制硫含量是冶煉高品質低硫鋼的關鍵。通常來說，煉鋼工序的脫硫成本在鐵水預處理、轉爐冶煉和鋼水精煉的比例約為1:7:14，脫硫成本在鐵水預處理工序最低。冶煉低硫或超低硫的鋼種時，在鐵水預處理工序，通常將鐵水中的硫質量含量脫至0.005%以下。
現有的鐵水預處理噴粉脫硫工藝是以氮氣為輸送氣體，采用脫硫噴槍，單噴或復合噴吹脫硫粉劑進行鐵水罐噴吹脫硫。脫硫粉劑目前比較常用的主要是流態化石灰粉和鈍化鎂粉，常用的噴吹工藝是復合噴吹。就復合噴吹而言，鎂粉在脫除鐵水中硫的過程中，隨著過程硫含量逐漸降低，鈍化鎂粉的利用率顯著下降。尤其鐵水中硫質量含量降至0.01%以下時，鈍化鎂粉的利用率由前期的80％以上降至20％左右。通常，復合粉劑的噴吹速度和噴吹比例在整個噴吹過程中固定不變的，這就容易導致鈍化鎂粉在噴吹后期利用率低，造成鈍化鎂粉浪費。
專利申請CN200510047784.4，CN200710158579.4，CN201380005806.3均從不同角度公開了鐵水預處理噴粉脫硫工藝，但不涉及脫硫粉劑的利用率。專利申請CN200510047784.4，公開了一種高效的鎂基鐵水預處理技術，在鐵水罐內安裝帶攪拌槳的中空回轉噴嘴，使吹入的氣泡細小化，提高了鎂蒸氣的脫硫脫氧反應效率、提高鈍化鎂粉利用率，此專利主要是通過添加設備提高鎂粉利用率。專利申請CN200710158579.4，公開了一種鐵水預處理鎂脫硫方法，開發了一種鐵水預處理鎂脫硫使用的粉劑，包括金屬鎂粉、高爐渣和石灰為原料的粉劑。
行業內對復合噴吹鐵水脫硫工藝中噴吹粉劑的速度全程不變導致的鈍化鎂粉利用率低缺乏有效的解決措施。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種提高鐵水預處理脫硫粉劑鈍化鎂粉利用率的方法，主要解決現有復合噴吹鐵水脫硫工藝中鈍化鎂粉在噴吹后期利用率低的技術問題。
本發明采用的技術方案是：
1）將頂噴槍浸入鐵水包中的鐵水，所述鐵水中硫的質量含量為0.01%-0.1%、硅的質量含量為0.2%-0.6%、鐵水溫度為1250-1450℃，依據鐵水包中鐵水的質量、鐵水中硫的質量含量和脫硫后鐵水中目標硫的質量含量計算出鐵水脫硫所需鈍化鎂粉的質量；
2）噴粉脫硫前期，通過頂噴槍向鐵水包中的鐵水噴入流態化石灰粉0.08-0.16 kg/噸鐵，噴吹速度為20-60kg/min，載氣流量0.7-1.0Nm3/min，其主要目的在于攪動鐵水，為下一步復合粉劑脫硫創造動力學條件，同時防止直接噴入鈍化鎂粉造成噴槍堵塞；
3）噴粉脫硫復合噴吹期，將鐵水脫硫所需鈍化鎂粉全部噴入鐵水，噴吹復合噴吹期分為n(2≤n≤5)段，在每一段通過頂噴槍向鐵水包中的鐵水噴入同時噴入流態化石灰粉和鈍化鎂粉，各段鈍化鎂粉的噴吹速度為a，a為5-15kg/min，同一段流態化石灰粉的噴吹速度為b*a，b取值為2-8，載氣流量0.7-1.0Nm3/min；
4) 噴粉脫硫后期，通過頂噴槍向鐵水包中的鐵水噴入流態化石灰粉0.08-0.16 kg/噸鐵，噴吹速度為20-60kg/min，載氣流量0.7-1.0Nm3/min，噴粉脫硫復合噴吹期后，鐵水中的硫含量已相對較低，接近脫硫目標值，繼續噴入鈍化鎂粉的利用率很低，鎂粉基本氣化溢出，造成浪費；因此，此時噴入流態化石灰粉的主要用途不在于脫硫，而在于提高鐵水渣堿度、固定渣中的脫硫產物，抑制快速回硫；攪動鐵水，加快脫硫產物硫化物MgS、CaS等上浮進入鐵渣中；同時清洗管道，防止噴槍堵塞。
進一步，本發明步驟3）中，噴粉脫硫復合噴吹期各段鈍化鎂粉的噴吹速度依次分別為a、a-1、a-2、···、a-n；同一段流態化石灰粉的噴吹速度依次分別為b*a、（b+0.5）*（a-1）、（b＋1）*（a-2）、···、（b+0.5n）*（a-n）。
本發明將鐵水預處理脫硫的復合噴吹期分為2-5段，每段的鈍化鎂粉噴吹速度按噴吹順序由高到低設定，按照a-n；流態化石灰粉的噴吹速度/鈍化鎂粉的噴吹速度的值按噴吹順序由低到高設定，按照b+0.5n比例改變；噴粉脫硫復合噴吹期開始噴吹鈍化鎂粉和流態化石灰粉時，鐵水溫度高、鐵水粘度小，流動性好，脫硫動力學條件好；同時，鐵水中的初始硫含量高，鎂脫硫的速度很快，鈍化鎂粉的脫硫利用率很高；噴粉脫硫復合噴吹期的脫硫后期，鐵水中硫含量低，一定溫度下的[Mg]·[S]積一定，與鐵水中硫反應所需的溶解于鐵水中鎂含量高，此過程的控制環節主要在于氣化后的鎂氣泡的溶解，因此噴吹后期降低噴吹速度、提高流態化石灰粉的噴吹速度/鈍化鎂粉的噴吹速度的值有利于降低氣化后鎂氣泡的上升速度，延長上升時間，讓更多的鎂氣泡溶解于鐵水中參加脫硫反應，以此提高鈍化鎂粉在復合噴吹期后期的利用率。
本發明解決復合噴吹鐵水脫硫工藝中噴吹粉劑的速度全程不變導致的鈍化鎂粉利用率低的行業難題。
本發明相比現有技術具有如下積極效果：
1、本發明方法將噴粉脫硫復合噴吹期控制為2-5段，各段分別設定不同的粉劑噴吹速度和粉劑噴吹比例，鈍化鎂粉噴吹速度由快變慢、流態化石灰粉的噴吹速度/鈍化鎂粉的噴吹速度的值由低到高，提高復合噴吹過程中鈍化鎂粉在復合噴吹后期的利用率，達到提高鈍化鎂粉整體利用率。
2、本發明方法操作簡單，脫硫成本低。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解下述具體實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
本發明實施例中的用于盛裝鐵水的鐵水包容量為250噸，脫硫后鐵水中目標硫的質量含量為0.003%，噴吹載氣為氮氣，氮氣流量全程為0.8Nm3/min，本發明噴粉脫硫前期的流態化石灰噴吹量為0.16kg/噸鐵*鐵水重量；噴粉脫硫后期的流態化石灰噴吹量為0.08kg/噸鐵*鐵水重量；鐵水脫硫所需鈍化鎂粉的質量依據鐵水包中鐵水的質量、鐵水中硫的質量含量和脫硫后鐵水中目標硫的質量含量利用脫硫模型計算計算得出；本發明實施例鐵水參數如表1所示，脫硫噴吹速度及脫硫粉劑配比參數如表2所示，實施例脫硫工藝及鎂粉利用率如表3所示。
由表1和表3可見，脫硫前鐵水中硫的質量百分含量和脫硫后鐵水中目標硫的質量百分含量相同時，采用本發明分段式噴吹爐次，其鈍化鎂粉利用率明顯高于現有常規工藝。
表1 本發明實施例鐵水參數及脫硫后鐵水中目標硫的質量百分含量
表2 本發明實施例脫硫噴吹速度及脫硫粉劑配比參數
表3 本發明實施例脫硫工藝及鈍化鎂粉利用率