D0I:10.13374/j.issn1001053x.2006.01.006 第28卷第1期 北京科技大学学报 Vol.28 No.I 2006年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.2006 疏容量和硫分配比的计算及分析 郝 宁王海涛王新华李宏王万军 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083 摘要介绍了硫容量的理论背景、KTH模型计算硫容量方法以及硫平衡分配比的计算方法，分 析了彩响硫平衡分配比的因素，结果表明：硫平衡分配比随钢液中[%C].[%A]的增加而增加， 随钢液温度的增加而降低；疏容量随钢液温度增加而增加，随渣中(%Al,O)/八%CaO)比值的增加 而降低. 关键词硫容量；硫分配比：彩响因素：温度 分类号T℉769.9 随着用户对钢中硫含量要求的日益严格，纯 0.1013Pa的氧硫之间的平衡.炼钢时除特殊情 净钢深脱硫冶炼理论和工艺研究已成为国内外研 况外，氧分压都小于0.1013Pa.反应(2)是渣-钢 究的焦点问题，要实现纯净钢深脱硫，选择吸收 两相间的平衡 硫能力大的合成渣系的是非常重要的.硫容量是 反应(1)的平衡常数可表示为： 表示炉渣脱硫能力的主要参数，是选择合理脱硫 渣系的重要依据.目前，已经开发了几个预测硫 4s2- K1= s(%S) (3) 容量随渣成分和温度的变化关系的模型，例如由 ad-Ps 瑞典皇家理工学院冶金系开发的KTH计算模 其中，as2-和ao2分别是渣相中S和O的活度； 型l、光学碱度模型2]等，Andersson和Jonsson p,和ps是Sz(g)和O2(g)的分压；fs-是渣相中 对这些模型进行了验证，指出预测不同温度、不同 的硫的活度系数：(%S)是渣中硫含量 渣成分的硫容量的最有效的模型是KTH模 Fincham和Richardson'5]用式(3)表示了硫 型3].本文介绍了应用KTH模型计算渣的硫容 容量(Cs)的概念： 量；用()hta和Suito的经验公式[4)计算渣中 Al2O3活度，用计算出的Al2O3活度和钢液中铝氧 iao Cs=- 的平衡关系计算钢液中氧活度：再根据经验公式 fa- -=(%S) (4) ps 计算钢渣之间的硫平衡分配比的方法；最后利用 其中，K1是反应(1)的平衡常数 这个方法对影响钢-渣之间硫平衡分配比的几个 疏容量(Cs)仅仅是温度和渣成分的函数，它 因素作了具体分析 描述了一种液态炉渣潜在的脱硫能力，可用来比 1 理论背景 较不同炉渣的脱硫能力的大小 由瑞典皇家理工学院冶金系开发的KTH模 1.1疏容量概念 型可以计算Cs·在KTH模型中，等式(4)中的 讨论炼钢过程中的脱硫时，主要考虑以下两 个反应： K1用式(5)表示， 。止用式(7)表示 fs- s(g)+)-0g)+(s)() K1=expAG RT (5) S]+(02-)=[0]+(S2-) (2) △G°=118535-58.8157T (6) 反应(1)是描述渣-气两相中氧分压小于 其中，△G为反应(1)的吉布斯自由能，Jmol-; 收稿日期：2004-11-20修回日期：200502-28 T为温度，K;R为气体常数8.314J小mo1.K-1. 作者简介：郝宁(1979一)，女，博士研究生；王新华(1951一)，男. 教授，博十 (7)第 2 8 卷 第 1 期 2 0 0 6 年 l 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e rs it y o f S e i e n c e a n d T e e h n o l og y Be 幼in g V o l . 2 8 N o . l J a n . 2 0 0 6 硫容量和硫分配 比的计算及分析 郝 宁 王 海 涛 王 新 华 李 宏 王 万 军 北京科技 大学 冶 金与生 态工 程 学 院 , 北京 10 0 0 8 3 摘 要 介 绍了硫容量的理论背景 、 K T H 模型计算硫容量方法 以及硫平衡分配 比的计算方法 , 分 析 了影 响硫平衡分配比的 因素 . 结果表明 : 硫平衡分配 比随钢液 中〔% C] , 【% 川」的增加 而增 加 , 随钢液温度的增加而 降低 ; 硫容量 随钢液温度增加而增 加 , 随渣中 ( % 1A 2O 3 ) (/ % C a o ) 比值的增加 了厄降低 . 关键词 硫容量 ; 硫分配 比 ; 影响因 素 ; 温 度 分类号 T F 7 69 . 9 随着用户对 钢 中硫 含 量要 求 的 日益严 格 , 纯 净钢深 脱硫 冶炼理论 和工 艺研究 已成 为 国内外研 究 的 焦点 问题 . 要 实现 纯 净钢 深脱 硫 , 选择 吸 收 硫 能力大的合 成渣系的是 非常重 要 的 . 硫容量 是 表示炉 渣脱硫 能 力的 主要 参数 , 是选 择 合理 脱硫 渣 系 的重 要依 据 . 目前 , 已 经开 发 了几 个 预测 硫 容量随渣成分和 温度 的变 化关 系 的模型 . 例 如 由 瑞典 皇 家理 工 学 院 冶 金 系开 发 的 K T H 计 算 模 型 川 、 光 学 碱 度 模 型 [2 ] 等 , A n d e r s s o n 和 J o n s so n 对 这些模型进 行了验证 , 指 出预 测不同温度 、 不同 渣成 分 的 硫 容 量 的 最 有 效 的 模 型 是 K T H 模 型 3[] . 本 文介 绍 了应 用 K T H 模 型计 算渣的硫 容 量 ; 用 ( ) ht a 和 s iu t 。 的 经 验 公 式’[] 计 算 渣 中 1A 2叭 活度 , 用 计算出的 iA Z O : 活 度和钢液 中铝氧 的平衡关 系计 算 ` 钢 液 中氧 活 度 ; 再 根据 经 验 公式 计算钢渣之 间的 硫平 衡分配 比的方法 ; 最 后 利用 这个方法对 影响钢 一 渣之 间硫 平衡分 配 比的 几个 因 素作 了具 体分析 . 0 . 1 01 3 P a 的氧 硫 之 间的 平衡 . 炼钢 时 除特 殊 情 况外 , 氧分压都小于 0 . 10 1 3 P a . 反应 ( 2) 是渣一 钢 两相 间 的平衡 . 反应 ( l) 的平衡 常数可表示 为 : a 。 2 一 风 、 。 2 一 ( % S川下二 K l = 一 } 尸 = — }一 ( 3 ) a ~ 2 一 飞{ 刀 ~ 以 ~ 2 一 、 { 刀 ~ U V 为 2 U V ’ 、 其中 , 。 犷 一 和 。 0 2 一 分 别是 渣相 中 S 和 O 的活 度 ; p ( ) 2和 p 、 是 剐 g ) 和 0 2 (s) 的分压 ; fsz 一 是渣 相 中 的硫的 活度系数 ;( % )S 是 渣中硫含量 . F i n e h a m 和 R i e h a r d s o n [ 5 } 用 式 ( 3 ) 表示 了硫 容量 ( c s )的概念 : K l 。 _ 2 一 {户。 C 、 = - 一 = ( % S ) }立 ( 4 ) J 5 2 一 丫p 熟 理 论背景 1 . 1 硫 容量概念 讨论炼 钢过 程 中的脱 硫 时 , 主要考虑 以下两 个反 应 : 令s2 ( g ) 、 ( (岁 一 )一鲁0 2 ( g ) + ( 5 2 一 ) ( 1 ) 2 一飞 、 。 ’ \ ` 一 ` 2 、 ` 、 b z “ 一 〔s 」十 ( (护 一 )一仁() 卜 ( 2S 一 ) ( 2 ) 反应 ( 1) 是 描 述 渣 一 气 两 相 中 氧 分 压 小 于 其 中 , K l 是反 应 ( l) 的平 衡常数 . 硫 容量 ( c s )仅 仅是 温度和渣 成分 的 函数 , 它 描述 了一种液 态炉 渣潜在 的脱 硫 能力 , 可用 来 比 较不 同炉渣 的脱硫 能力 的大小 . 由瑞典皇家理 工 学院 冶金 系开 发 的 K T H 模 型可 以 计算 c s . 在 K T H 模 型 中 , 等 式 ( 4) 中 的 K l 用式 ( 5 ) 表示 , 竿 用式 ( 7 ) 表示 . 一 ” ` 一 、 ` 一 ’ r 一 ’ ` ” f s , 一 ” ` 一 ” 、 ` ’ 一 “ 一 ’ ` ’ ` } △G 令 } 八 1 = e x P } 一 耳石万不 ) 、 丈、 1 ( 5 ) 收稿 日期 : 加 0 4 一 11 一 20 修回 日期 : 2 0 0 5一 0 2 一 2 8 作者简介 : 郝 宁 ( 19 7 9一 ) , 女 , 博士 研究 生 ; 王 新华〔19 51 一 ) , 男 , 教授 , 博十 △ G 令 二 1 15 5 3 5 一 5 s . 8 15 7 T ( 6 ) 其中 , △ G 母 为反应 ( 1) 的吉布 斯 自由能 , J · m ol 一 ` ; T 为温度 , K ; R 为气体常数 8 . 31 4 ) · m ol 一 ` · K 一 ’ . 竺鱼 _ _ _ 「 止乏] 丁一 = ex PI 万六二 } ( 7) fs Z - 一 、 “ 匕 R T 习 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2006. 01. 006