[科普中国]-钟罩脱硫法

钟罩脱硫法(desulphurization by bell-jar process)将脱硫剂放在专用钟罩内插入铁水中进行脱硫的铁水预脱硫方法，镁是常用的铁水脱硫剂中最有效的脱硫剂之一。由于金属镁的密度小(1.769/cm3)，沸点低(1120℃),若不采取专门的加入方法，会因其不能深人铁水并很快气化，而只有很低的脱硫效率。为此，20世纪70年代初创造了钟罩脱硫法。

简介钟罩脱硫法(desulphurization by bell-jar process)将脱硫剂放在专用钟罩内插入铁水中进行脱硫的铁水预脱硫方法，镁是常用的铁水脱硫剂中最有效的脱硫剂之一。由于金属镁的密度小(1.769/cm3)，沸点低(1120℃),若不采取专门的加入方法，会因其不能深人铁水并很快气化，而只有很低的脱硫效率。为此，20世纪70年代初创造了钟罩脱硫法1。

基本特点它的基本特点是使用块状含镁脱硫剂。这些脱硫剂主要为镁焦，镁铝和镁白云石等，以镁焦最为常见。该方法的主要操作是将脱硫剂放在用石墨或其他耐火材料制成的钟罩内，用插杆将带有脱硫剂的钟罩插入铁水，脱硫剂中的镁则变成蒸气，透过钟罩上的小孔，溢入并搅动铁水，实现铁水脱硫。钟罩脱硫法可用于运送铁水的鱼雷罐车上，也可用于一般铁水包上。使用镁焦时，一般用量为1-1.5kg/t，脱硫可达75%~85%2。

优点钟罩脱硫法和其他方法相比有如下优点:

1.脱硫反应快，操作在5-15min内完成;

2.脱硫装置投资少，容易操作;

3.脱硫深度大，铁水硫含量降到0.005%以下较易;

4.无环境污染问题。在资源条件允许的地区，使用钟罩脱硫法的价值和可能性更大。

钟罩脱硫法是一种有效可靠的铁水炉外脱硫方法，在钢铁冶金的流程不发生大变化的情况下，这种方法在可以预见的将来，仍将是一个铁水炉外脱硫的重要手段1。

铁水脱硫常用的脱硫剂及特点生产中，常用的脱硫剂有苏打灰(Na2CO3)、石灰粉(CaO)、电石粉(CaC2)和金属镁等。以上脱硫剂可以单独使用，也可以几种配合使用。

(1)苏打灰。其主要成分为Na2CO3，铁水中加入苏打灰后，与硫作用发生以下3个化学反应：

Na2CO3(1)+[S]+2[C]=Na2S(1)+3[CO]

Na2CO3(1)+[S]+[Si]=Na2S(1)+SiO2(S)+[CO]

Na2O(1)+[S]=Na2S(1)+[O]

用苏打灰脱硫，工艺和设备简单，其缺点是脱硫过程中产生的渣会腐蚀处理罐的内衬，产生的烟尘污染环境，对人有害。很少使用。

(2)石灰粉。其主要成分为CaO，用石灰粉脱硫的反应式如下：

2CaO(S)+[S]+(1/2)[Si]=(CaS)(S)+(1/2)(Ca2SiO4)

石灰价格便宜、使用安全，但在石灰粉颗粒表面易形成2CaO·Si02致密层，限制了脱硫反应进行，因此，石灰耗用量大，致使生成的渣量大和铁损大，铁水温降也较多。另外，石灰还有易吸潮变质的缺点。

(3)电石粉。其主要成分为CaC2，电石粉脱硫的反应式如下：

CaC2+[S]=(CaS)(S)+2[C]

用电石粉脱硫，铁水温度高时脱硫效率高，铁水温度低于1300℃时脱硫效率很低。另外，处理后的渣量大，且渣中含有未反应尽的电石颗粒，遇水易产生乙炔(C2H2)气体，故对脱硫渣的处理要求严格。在脱硫过程中也容易析出石墨碳污染环境。电石粉易吸潮生成乙炔(乙炔是可燃气体且易发生爆炸)，故电石粉需要以惰性气体密封保存和运输。

(4)金属镁。镁喷入铁水后发生如下反应：

Mg+[S]=MgS(S)

镁在铁水的温度下与硫有极强的亲和力，特别是在低温下镁脱硫效率极高，脱硫过程可预测，硫含量可控制在0.001%的精度。这是其他脱硫剂所不能比拟的。

金属镁活性很高，极易氧化，是易燃易爆品，镁粒必须经表面钝化处理后才能安全地运输、储存和使用。钝化处理后，使其镁粒表面形成一层非活性的保护膜。

用镁脱硫，铁水的温降小，渣量及铁损均少且不损坏处理罐的内衬，也不影响环境3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学