第11卷第6期 2011年12月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
鱼雷罐中铁水预处理喷粉脱锰的动力学模型
朱诚意”，李光强"，陈兆平，夏幸明"，洪小杰”
Vol.11I No.6 Dec.2011
(1.武汉科技大学钢铁冶金及资源利用教育部重点实验室，湖北武汉430081：2.宝山钢铁股份有限公司研究院，上海201900)
摘要：基于耦联反应模型，建立了在鱼雷罐中，采用氧化性渣并考患粉剂穿透比、停留时间和熔池均混时间对脱锰影响的铁水预处理喷粉脱锰动力学模型，并对其做了验证。模拟实际生产条件的模型计算结果表明，将含58.5%FeO、碱度为0.85的粉剂以400kg/min的加料速率与10Nm/min的O，载气喷入1623K的250t铁水中，处理2~3min后，铁液中硅很快降到最低水平。当硅含量降低到小于0.3%时，脱锰速率逐渐增大：当处理6~7min时，熔池中锰含量降低到小于0.1%，达到最低水平，可满足低锰钢对锰含量的要求.在相同计算条件下，脱硅速率大于脱锰速率；喷吹处理过程中存在一定程度的脱碳，但铁水中磷含最基本不变，在保证粉剂全部成流，与铁液充分接触且参与反应的条件下，减小粉剂颗粒粒径到25μm，增加喷枪插入深度到1.6m，增大粉剂喷吹速度到400kg/min，适当提高中的FeO 含量和降低铁水中的硅含量均有利于提高脱锰速率，
关键词：铁水预处理：鱼醒：脱锰：喷粉：动力学模型
中图分类号：TF701 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2011)060943-08
合喷吹的条件下，在1623~1673K间的初始处理温度对脱锰和脱硅的速率影响不大.在北村寿宏围发明了铁水
高炉铁水均含一定量锰，高品质取向硅钢对锰含量要求苛刻，生产中锰作为一种杂质元素需脱除，合理的脱锰操作制度对精确控制钢中的锰含量具有重要的指导意义，在铁水预处理阶段喷粉脱锰可利用脱锰渣系的热力学优势，提高脱锰效率，减少转炉渣量，提高转炉操作效率，建立铁水预处理脱锰动力学模型可以预测喷吹制度、粉剂特性对脱锰速率的影响，并进而指导建立合理的喷吹制度
目前对铁水预处理脱锰动力学的研究主要集中在实验室规模条件下测定体系中锰含量随时间的变化以考察工艺条件对脱锰速率的影响.Sidorenko等研究了在实验条件下使用CaO-CaFz-Fe2O(5:3:2)渣系对铬、锰含量均在1%以上的铁水脱磷时碳、磷、铬、锰同时氧化的动力学，当粉剂与纯氧一起喷吹时锰立即以最大的速率开始氧化，然后速率逐渐变慢，在熔池表面添加粉剂，然后吹氧的情况下锰的氧化最快，粉剂喷吹到铁液中锰的氧化速率较慢，粉剂喷吹到铁液表面锰的氧化速率最慢.研究结果中未发现锰和磷氧化的动力学曲线之间的具体联系.El-Faramawy等l2/研究了在100kg的电弧炉中对高锰铁水进行喷粉处理脱锰的动力学，得到优化脱锰的动力学条件是，锰矿和氧气按6.8L/(min-kg) 生铁的速度混合喷入，控制硅锰的质量百分比为0.3，初始温度为1623~1673K，控制渣碱度为0.3~0.4.在混
收稿日期：2011-08-09，修图日期：20111201
基金项目：国家白然科予基金资助项日(编号：51104109)
预处理脱磷的专利后，识田郁夫等4发明了铁水预处理脱锰的专利，考察了操作条件、铁水中的硅含量对脱锰的影响.Kitamura等15]对采用浸入式喷枪喷吹铁矿粉进行铁水预处理脱锰过程进行了优化，当渣中氧化锰的浓度达到最大值时，保证反应后的熔剂(渣)应充分上浮到项查中或通过增加喷枪插入深度可实现有效脱锰，优化后铁水中的锰含量从0.4%降低到了0.1%.李闯等研究了铁水温度、炉渣碱度和初始硅含量对碳饱和铁水脱锰的影响.结果表明，低碱度小于0.65的条件下，碳饱和铁水中硅含量高时脱锰速率快，脱锰率高。碱度高于 1.8时，脱锰速率很缓慢，且脱锰率很低.温度的影响与文献[3]相同.但在一定吹氧量和吹氧速率条件下，铁水温度越低，渣中(FeO)越高，脱锰速率越快，且终点锰含量越低.前人的研究主要涉及通过条件实验探讨操作工艺对铁水脱锰的速率的影响，研究结果对指导建立合理的铁水预处理脱锰制度有一定的参考价值，但未建立反应脱锰过程中锰含量变化的动力学模型
铁水预处理脱锰的生产实践已有专利发明3,4]，很多学者建立了铁水预处理脱磷、脱硅、脱硫的动力学模型，获得了比较详细的研究结果[7-13]，但考患多组元参与耦合反应的铁水预处理脱锰动力学模型少见报道。对铁水预处理脱锰过程中操作条件对锰含量的影响尚缺乏全面的研究，对脱锰的机理认识主要通过对转炉工序
作者篇介：集诚意（1971-)女，溯南省汨罗市人，博士，副救授，主要研究方向为冶金及材料制备过程物理化学，纯净钢冶炼，冶金资源综合利用，
E-mail: zhchyhsy-2002@163.com
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