[科普中国]-硫分配系数

定义

硫在炉渣中的质量分数与在铁水中的质量分数之比叫硫分配系数，记为Ls。它说明炉渣脱硫后，硫在渣与铁间达到的分配比例。它分为理论分配系数和实际分配系数。

炉缸内渣铁间脱硫反应达到平衡状态时的分配系数称为理论分配系数。研究计算结果表明，理论分配系数可高达200以上；而高炉内的实际脱硫反应因动力学条件差而达不到平衡状态，所以一般低的只有20~25，而高的也不会超过80。

意义高炉铁水中的S含量是表征铁水质量的一个重要参数：铁水含硫量太高，将给精炼过程脱硫带来压力，工艺复杂，生产成本高。高级合金钢的生产对铁水含硫提出了更高的要求。定量考察高炉炼铁过程硫的分配系数Ls，及诸操作参数变更对Ls的影响，对更系统地研究高炉炼铁过程进行高产、优质、低消耗的优化具有重要作用。1

影响因素凡是能提高平衡常数的因素都有利于硫的分配系数的提高；在铁液中，硫的活度与铁水的成分有关，碳、硅、磷有利于提高硫在铁液中的活度以及硫的分配系数；而硫在渣中的活度及渣中的氧势与炉渣成分有关，炉渣碱度越高，提供脱硫越多。但是对高炉的脱硫更重要的是改善脱硫动力学条件，使硫的实际分配系数提高。

高炉脱硫是在铁滴穿过下炉缸积聚的渣层、下炉缸内渣层与铁层的交界面和出铁过程中铁口通道内等三处进行的，动力学条件最好的是铁口通道内，其次是铁滴穿过渣层，而渣铁层界面最差。

由此可以看出，高炉生产不应该放上渣（实际上现代高炉上已不设渣口，已没有可能再放上渣），应使炉渣都通过铁口通道与铁水一起放出以发挥其脱硫能力，提高硫的实际分配系数。2

硫分配系数的确定硫分配系数Ls的确定都是根据不同操作条件、不同高炉的实测数据进行经验关联。其确定有以下两种方法，分别推出两个表达式。

（1）从基本反应式出发，并定义为渣对硫的吸收指数，导出了平衡分配系数的表达式：。

（2）基于硫在渣-金属相的分配反应，从平衡论的角度，导出了硫分配系数Ls更为简洁、精确的可定量计算的表达式：。

如何提高硫分配系数有些工厂强调高炉利用系数，把高炉产量放在第一位。实际上，高利用系数不一定是低成本生产方式，适当放低产量，有可能得到低消耗。长寿命、低成本的生产效果。提高炉渣脱硫能力，可能是低成本的一个有力措施。

提高硫分配系数要从高炉种类出发，对于有炉外脱硫设施，但效率太低的高炉，若[S]过高（>0.05%）。会侵蚀炉墙，影响炉缸寿命，同时，也给炉外脱硫加重负荷。对于这类高炉，提高高炉脱硫效率很容易实现：（1）提高硅含量[Si]，升高铁水温度，约10℃左右；（2）提高炉渣二元碱度。这样既提高了硫的分配系数，又提高了铁水温度。

以上措施，有可能省掉一般钢种炉外脱硫；对于高级钢种，也会降低炉外脱硫负荷。究竟成本上是否合理，应推算验证 。3