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摘要：在高炉冶炼中，硫是主要的有害元素。它在生铁中起热脆的破坏作用。钢铁冶炼的脱硫是生产中获得优质产品的首要问题。本文主要分析炉渣脱硫及其主要影响因素。
关键词：炉渣 脱硫 影响因素
高炉生产不仅要从铁矿石中还原出金属铁，而且还原出的铁与未还原的氧化物和其他杂质都能熔化成液态，并能分开，最后以铁水和渣液的形态顺利流出炉外。炉渣数量及其性能直接影响高炉的顺行，以及生铁的产量、质量及焦比。因此，选择合适的造渣制度是炼铁生产优质、高产、低耗的重要环节。
1高炉渣的来源
炉渣成分的来源主要是铁矿石中的脉石以及焦炭(或其他燃料)燃烧后剩余的灰分。它们大多以酸性氧化物为主，即SiO2及A12O3。其熔点各为1728℃及2050℃。即使混合在一起，它们的熔点仍很高(约1545℃)。在高炉中只能形成一些黏稠的物质，这会造成渣铁不分，难于流动。因此必须加入碱性助熔物质，如石灰石、白云石等作为熔剂。尽管熔剂中的CaO和MgO自身熔点也很高，分别为2570℃和2800℃，但它们能同SiO2和Al2O3结合成低熔点(低于1400℃)的化合物，在高炉内足以熔化，形成流动性良好的炉渣。它与铁水的密度不同(铁水密度6.8～7.0，炉渣为2.8～3.0)，渣铁分离而畅流，高炉正常生产。
高炉生产中总是希望炉渣愈少愈好，但完全没有炉渣是不可能的(也是不可行的)，高炉工作者的责任是在一定的矿石和燃料条件下，选定熔剂的种类和数量，配出最有利的炉渣成分，以满足冶炼过程的要求。
2炉渣的作用
2.1成渣的过程
煤气与炉料在相对运动中，前者将热量传给后者，炉料在受热后温度不断提高。不同的炉料在下降过程中其变化不同。矿石中的氧化物逐渐被还原，而脉石部分首先是软化，而后逐渐熔融、滴落穿过焦炭层，汇集到炉缸。石灰石在下降过程中受热后逐渐分解，到1000℃以上区域才能分解完毕。分解后的CaO参与造渣。焦炭在下降过程中起料柱的骨架作用，一直保持固体状态下到风口，与鼓风相遇燃烧，剩下的灰分进入炉渣。
现代高炉多用熔剂性熟料冶炼，一般不直接向高炉加入熔剂。由于在烧结(或球团)生产过程中熔剂已先矿化成渣，大大改善了高炉内的造渣过程。高炉渣从开始形成到最后排出，经历了一段相当长的过程。开始形成的渣称为“初成渣”，最后排出炉外的渣称“末渣”，或称“终渣”。从初成渣到末渣之间，其化学成分和物理性质处于不断变化过程的渣称“中间渣”。
2.2高炉渣的作用
炉渣对高炉冶炼还有以下几方面的作用：
（1）在渣铁之间进行合金元素的还原及脱硫反应，起着控制生铁成分和质量的作用。例如，高碱度渣能促进脱硫反应，有利于锰的还原，从而提高生铁质量；SiO2含量高的炉渣能促进硅的还原，从而控制生铁的含硅量等。
（2）初渣的形成造成了高炉内的软熔带和滴落带，对炉内煤气流的分布及炉料的下降都具有很大的影响。因此，炉渣的性质和数量，会对高炉操作产生直接作用。
（3）炉渣附着在炉墙上形成“渣皮”，一方面起到保护炉衬的作用，另一方面又可能侵蚀炉衬，起到破坏性作用。因此，炉渣的成分和性质会直接影响高炉寿命。
总之，造渣过程是高炉内主要的物理化学变化过程之一，而且极为复杂。造渣过程与高炉冶炼的技术经济指标有着密切的关系。所以，在控制和调整炉渣成分和性质时，必须兼顾到上述几方面的作用。
3影响炉渣脱硫的因素
3.1炉渣成分
炉渣碱度(CaO/SiO2)是脱硫的重要因素。碱度高则CaO多，增加了渣中(O2-)的浓度，从而使炉渣脱硫能力提高。但实践经验表明：在一定炉温下有一个合适的碱度，碱度过高反而降低脱硫效率。其原因是碱度太高，炉渣的熔化性温度升高，在渣中将出现2CaO•SiO2固体颗粒，降低炉渣的流动性，影响脱硫反应进行时离子间的相互扩散。再则高碱度渣稳定性不好，容易造成炉况不顺。
MgO、MnO等碱性氧化物的脱硫能力较CaO弱，但加入少量MgO、MnO，能降低炉渣熔化温度和黏度，也有利于脱硫。但以MgO、MnO代替CaO，将降低脱硫能力。
FeO不利于去硫，但在酸性渣中影响较小，而且在过酸的炉渣中，FeO还有使脱硫能力增大的趋势。
3.2炉温
脱硫反应是吸热反应，温度升高有益于反应的进行；同时升高温度会改善脱硫的力学条件，即降低炉渣黏度，加速离子的扩散；此外，温度高能促进FeO还原，降低渣中FeO含量。据实验，在小于1500℃时，渣温提高30℃，Ls增大近一倍，从30提高到55。
3.3炉渣黏度
脱硫反应速率取决于化学反应速率和扩散速度。一般碱性渣中限制脱硫反应速率的因素是S2-和O2-在炉渣中的扩散速度。降低炉渣黏度将使扩散速度增加，因而促进了炉渣脱硫效率的提高。
3.4其他因素
高炉冶炼状况对脱硫也有影响。高炉操作稳定，炉缸工作均匀，则有利于脱硫；而煤气分布失常，如管道行程、边缘气流发展、炉缸堆积以及结瘤等，都会导致脱硫效率降低，生铁含硫增加。
4 实际生产中有关脱硫问题的处理
处理脱硫问题有以下措施：
（1）如果炉渣碱度未见有较大波动，但炉温降低，[s]有上升出格趋势，此时首先解决炉温问题，如有后备风温时尽量提高风温，有加湿鼓风时要关闭。如果下料过快要及时减风，控制料速。如有长期性原因导致炉温降低，应考虑适当减轻焦炭负荷。
（2）炉渣碱度变低，炉温又降低时，应在提高炉缸温度的同时，适当提高炉渣碱度，待变料下达，看碱度是否适当。也可临时加20～30批稍高碱度的炉料，以应急防止[S]的升高(但需注意炉渣流动性)。
（3）炉温高，炉渣碱度也高而生铁含[S]不低时，要校核硫负荷是否过高，如有此因，要及时调整原料。如原料硫负荷不高，脱硫能力差，系因炉渣流动性差，炉缸堆积所造成，应果断降低炉渣碱度以改善流动性提高Ls值。
（4）炉温高，炉渣碱度与流动性合适而生铁含[S]不低，主要原因是硫负荷过高。应选用低硫焦炭，如是矿石硫高应先焙烧去硫或采用烧结、球团等熟料。
参考文献
[1]包燕平，冯捷主编.钢铁冶金学教程.冶金工业出版社，2008.7.
[2]人力资源和社会保障部教材办公室组织编写.冶金概论.中国劳动社会保障出版社，2009.07.
关键词：炉渣 脱硫 影响因素
高炉生产不仅要从铁矿石中还原出金属铁，而且还原出的铁与未还原的氧化物和其他杂质都能熔化成液态，并能分开，最后以铁水和渣液的形态顺利流出炉外。炉渣数量及其性能直接影响高炉的顺行，以及生铁的产量、质量及焦比。因此，选择合适的造渣制度是炼铁生产优质、高产、低耗的重要环节。
1高炉渣的来源
炉渣成分的来源主要是铁矿石中的脉石以及焦炭(或其他燃料)燃烧后剩余的灰分。它们大多以酸性氧化物为主，即SiO2及A12O3。其熔点各为1728℃及2050℃。即使混合在一起，它们的熔点仍很高(约1545℃)。在高炉中只能形成一些黏稠的物质，这会造成渣铁不分，难于流动。因此必须加入碱性助熔物质，如石灰石、白云石等作为熔剂。尽管熔剂中的CaO和MgO自身熔点也很高，分别为2570℃和2800℃，但它们能同SiO2和Al2O3结合成低熔点(低于1400℃)的化合物，在高炉内足以熔化，形成流动性良好的炉渣。它与铁水的密度不同(铁水密度6.8～7.0，炉渣为2.8～3.0)，渣铁分离而畅流，高炉正常生产。
高炉生产中总是希望炉渣愈少愈好，但完全没有炉渣是不可能的(也是不可行的)，高炉工作者的责任是在一定的矿石和燃料条件下，选定熔剂的种类和数量，配出最有利的炉渣成分，以满足冶炼过程的要求。
2炉渣的作用
2.1成渣的过程
煤气与炉料在相对运动中，前者将热量传给后者，炉料在受热后温度不断提高。不同的炉料在下降过程中其变化不同。矿石中的氧化物逐渐被还原，而脉石部分首先是软化，而后逐渐熔融、滴落穿过焦炭层，汇集到炉缸。石灰石在下降过程中受热后逐渐分解，到1000℃以上区域才能分解完毕。分解后的CaO参与造渣。焦炭在下降过程中起料柱的骨架作用，一直保持固体状态下到风口，与鼓风相遇燃烧，剩下的灰分进入炉渣。
现代高炉多用熔剂性熟料冶炼，一般不直接向高炉加入熔剂。由于在烧结(或球团)生产过程中熔剂已先矿化成渣，大大改善了高炉内的造渣过程。高炉渣从开始形成到最后排出，经历了一段相当长的过程。开始形成的渣称为“初成渣”，最后排出炉外的渣称“末渣”，或称“终渣”。从初成渣到末渣之间，其化学成分和物理性质处于不断变化过程的渣称“中间渣”。
2.2高炉渣的作用
炉渣对高炉冶炼还有以下几方面的作用：
（1）在渣铁之间进行合金元素的还原及脱硫反应，起着控制生铁成分和质量的作用。例如，高碱度渣能促进脱硫反应，有利于锰的还原，从而提高生铁质量；SiO2含量高的炉渣能促进硅的还原，从而控制生铁的含硅量等。
（2）初渣的形成造成了高炉内的软熔带和滴落带，对炉内煤气流的分布及炉料的下降都具有很大的影响。因此，炉渣的性质和数量，会对高炉操作产生直接作用。
（3）炉渣附着在炉墙上形成“渣皮”，一方面起到保护炉衬的作用，另一方面又可能侵蚀炉衬，起到破坏性作用。因此，炉渣的成分和性质会直接影响高炉寿命。
总之，造渣过程是高炉内主要的物理化学变化过程之一，而且极为复杂。造渣过程与高炉冶炼的技术经济指标有着密切的关系。所以，在控制和调整炉渣成分和性质时，必须兼顾到上述几方面的作用。
3影响炉渣脱硫的因素
3.1炉渣成分
炉渣碱度(CaO/SiO2)是脱硫的重要因素。碱度高则CaO多，增加了渣中(O2-)的浓度，从而使炉渣脱硫能力提高。但实践经验表明：在一定炉温下有一个合适的碱度，碱度过高反而降低脱硫效率。其原因是碱度太高，炉渣的熔化性温度升高，在渣中将出现2CaO•SiO2固体颗粒，降低炉渣的流动性，影响脱硫反应进行时离子间的相互扩散。再则高碱度渣稳定性不好，容易造成炉况不顺。
MgO、MnO等碱性氧化物的脱硫能力较CaO弱，但加入少量MgO、MnO，能降低炉渣熔化温度和黏度，也有利于脱硫。但以MgO、MnO代替CaO，将降低脱硫能力。
FeO不利于去硫，但在酸性渣中影响较小，而且在过酸的炉渣中，FeO还有使脱硫能力增大的趋势。
3.2炉温
脱硫反应是吸热反应，温度升高有益于反应的进行；同时升高温度会改善脱硫的力学条件，即降低炉渣黏度，加速离子的扩散；此外，温度高能促进FeO还原，降低渣中FeO含量。据实验，在小于1500℃时，渣温提高30℃，Ls增大近一倍，从30提高到55。
3.3炉渣黏度
脱硫反应速率取决于化学反应速率和扩散速度。一般碱性渣中限制脱硫反应速率的因素是S2-和O2-在炉渣中的扩散速度。降低炉渣黏度将使扩散速度增加，因而促进了炉渣脱硫效率的提高。
3.4其他因素
高炉冶炼状况对脱硫也有影响。高炉操作稳定，炉缸工作均匀，则有利于脱硫；而煤气分布失常，如管道行程、边缘气流发展、炉缸堆积以及结瘤等，都会导致脱硫效率降低，生铁含硫增加。
4 实际生产中有关脱硫问题的处理
处理脱硫问题有以下措施：
（1）如果炉渣碱度未见有较大波动，但炉温降低，[s]有上升出格趋势，此时首先解决炉温问题，如有后备风温时尽量提高风温，有加湿鼓风时要关闭。如果下料过快要及时减风，控制料速。如有长期性原因导致炉温降低，应考虑适当减轻焦炭负荷。
（2）炉渣碱度变低，炉温又降低时，应在提高炉缸温度的同时，适当提高炉渣碱度，待变料下达，看碱度是否适当。也可临时加20～30批稍高碱度的炉料，以应急防止[S]的升高(但需注意炉渣流动性)。
（3）炉温高，炉渣碱度也高而生铁含[S]不低时，要校核硫负荷是否过高，如有此因，要及时调整原料。如原料硫负荷不高，脱硫能力差，系因炉渣流动性差，炉缸堆积所造成，应果断降低炉渣碱度以改善流动性提高Ls值。
（4）炉温高，炉渣碱度与流动性合适而生铁含[S]不低，主要原因是硫负荷过高。应选用低硫焦炭，如是矿石硫高应先焙烧去硫或采用烧结、球团等熟料。
参考文献
[1]包燕平，冯捷主编.钢铁冶金学教程.冶金工业出版社，2008.7.
[2]人力资源和社会保障部教材办公室组织编写.冶金概论.中国劳动社会保障出版社，2009.07.