第12期 薛正良等：高碱度内配煤含铁团块自还原过程中脱硫和脱磷 ·1533 煤含铁团块中磷的还原将受到抑制，硫的迁移过程 煤粉，化学成分见表1由表1可见，OG泥℉含量 也将发生实质性的变化.本文以转炉除尘灰(OG 和碱度(CO/S0)高，瓦斯灰C含量高.选择内配 泥入高炉除尘灰（瓦斯灰）和硫酸渣等二次含铁粉 煤含铁团块的碱度CO/S)=2将OG泥十瓦斯 尘为原料，研究高碱度内配煤含铁团块高温自还原 灰、QG泥+疏酸渣进行组合，计算出各种原料的配 过程中的脱硫和脱磷规律. 比.内配煤量以碳（包括煤粉和瓦斯灰中的碳）和氧 化铁中氧的摩尔比（内配碳比C/O)表示，按C/O= 1实验方法 1.1和1.2计算出煤粉加入量.各种原料按比例混 实验使用的二次含铁粉尘为转炉除尘灰(OG 匀后，用压样机压成中20mX25m试样，试样在 泥入高炉除尘灰（瓦斯灰）和硫酸渣.还原剂为无烟 110C烘干后备用. 表1原材料化学成分（质量分数） Table 1 Chem calconposition of Ewmaterals % 原料 TFe FO FeQ Ca s0 ALO Ma) P OG泥 60.55 76.33 1.43 7.58 1.37 029 256 010 0.090 瓦斯灰 49.39 1435 5461 335 4.92 213 1.17 031 0054 1257 硫酸渣 6074 12.62 275 1.11 8.15 1.7 078 047 0040 煤粉 059 5.48 428 016 064 0020 8513 将烘干的内配煤含铁团块试样称量后置于石墨 2实验结果及分析 坩埚.用25kVA高温碳管炉快速升温到规定温度 (1330.1350和1380℃)进行自还原，还原10mn 2.1高温自还原过程中的脱硫 后随炉冷却，整个还原过程中始终通y保护.还原 内配煤含铁团块自还原过程中，伴随着碳的气 产物冷却后，用1m筛孔的筛子将渣铁进行分离， 化反应会发生如下气化脱硫反应： 将分离出的铁颗粒和渣子分别称量，并分析其化学 FC=FeC 成分.按式(1)~(4)分别计算总脱硫率（△S)、总 △G°=147763-150 T J mot (5) 脱磷率（△B入气化脱硫率（△⑧化）和气化脱磷率 F+O-Fe+CQ. (△且化)： △G=-22781-24.24 T j mor1 (6) △S= C0+C=2C0 内配煤含铁团块中S领量一铁颗粒中领量× 内配煤含铁团块中S质量 △G=170544-174.3T3mot1 (7) 1009% (1) 1/2S+0=COS AB= △G=-93996+78.27 T j mor1 (8) 内配煤含铁团块中质量一铁颗粒中P质量× FeSCO-FeCOS 内配煤含铁团块中质量 △G=210604-78.63 T f mor1 (9) 1009% 上述脱硫反应产物COS将随着CO从自还原团 (2) 块内部逸出，当内配煤含铁团块中存在CO时，COS △化= 又能与CO反应生成CaS 内配煤含铁团块中S频量铁颗粒中频量一渣中领量× C+COS=CaS+CQ, 内配煤含铁团块中质量 △G=-578134+78.5 T f mor1(10) 1009% (3) 渣中的硫在后续渣铁分离时将随渣子去除.因 △B化= 此总脱硫率包含以COS形式去除的硫和以CaS形 内配煤含铁团块中质量铁颗粒中质量渣中质量× 式去除的硫.图1为用OG泥配加硫酸渣和用OG 内配煤含铁团快中质量 泥配加瓦斯灰组成的内配煤含铁团块在高温自还原 1009% (4) 过程中的脱硫率变化规律第 12期 薛正良等:高碱度内配煤含铁团块自还原过程中脱硫和脱磷 煤含铁团块中磷的还原将受到抑制, 硫的迁移过程 也将发生实质性的变化 .本文以转炉除尘灰 (OG 泥 )、高炉除尘灰 (瓦斯灰 )和硫酸渣等二次含铁粉 尘为原料,研究高碱度内配煤含铁团块高温自还原 过程中的脱硫和脱磷规律 . 1 实验方法 实验使用的二次含铁粉尘为转炉除尘灰 (OG 泥 )、高炉除尘灰 (瓦斯灰)和硫酸渣, 还原剂为无烟 煤粉 ,化学成分见表 1.由表 1可见, OG泥 TFe含量 和碱度(CaO/SiO2 )高, 瓦斯灰 C含量高 .选择内配 煤含铁团块的碱度 CaO/SO2 =2, 将 OG泥 +瓦斯 灰、OG泥 +硫酸渣进行组合, 计算出各种原料的配 比.内配煤量以碳 (包括煤粉和瓦斯灰中的碳)和氧 化铁中氧的摩尔比 (内配碳比 C/O)表示 ,按 C/O= 1.1和 1.2计算出煤粉加入量 .各种原料按比例混 匀后 ,用压样机压成 20 mm×25 mm试样, 试样在 110 ℃烘干后备用 . 表 1 原材料化学成分(质量分数) Table1 Chemicalcompositionofrawmaterials % 原料 TFe FeO Fe2O3 CaO SiO2 Al2O3 MgO S P C OG泥 60.55 76.33 1.43 7.58 1.37 0.29 2.56 0.10 0.090 — 瓦斯灰 49.39 14.35 54.61 3.35 4.92 2.13 1.17 0.31 0.054 12.57 硫酸渣 60.74 12.62 72.75 1.11 8.15 1.7 0.78 0.47 0.040 — 煤粉 — — — 0.59 5.48 4.28 0.16 0.64 0.020 85.13 将烘干的内配煤含铁团块试样称量后置于石墨 坩埚, 用 25 kVA高温碳管炉快速升温到规定温度 (1330、1 350和 1 380 ℃)进行自还原, 还原 10 min 后随炉冷却 ,整个还原过程中始终通 N2 保护 .还原 产物冷却后 ,用 1 mm筛孔的筛子将渣铁进行分离 , 将分离出的铁颗粒和渣子分别称量, 并分析其化学 成分.按式 (1)～ (4)分别计算总脱硫率 (ΔS΢)、总 脱磷率 (ΔP΢)、气化脱硫率 (ΔS气化 )和气化脱磷率 (ΔP气化 ): ΔS΢ = 内配煤含铁团块中 S质量 -铁颗粒中 S质量 内配煤含铁团块中 S质量 × 100% (1) ΔP΢ = 内配煤含铁团块中 P质量 -铁颗粒中 P质量 内配煤含铁团块中 P质量 × 100% (2) ΔS气化 = 内配煤含铁团块中 S质量 -铁颗粒中 S质量 -渣中 S质量 内配煤含铁团块中 S质量 × 100% (3) ΔP气化 = 内配煤含铁团块中 P质量 -铁颗粒中 P质量 -渣中 P质量 内配煤含铁团块中 P质量 × 100% (4) 2 实验结果及分析 2.1 高温自还原过程中的脱硫 内配煤含铁团块自还原过程中, 伴随着碳的气 化反应会发生如下气化脱硫反应 [ 15] : FeO+C Fe+CO, ΔG ○— =147 763 -150T, J·mol -1 (5) FeO+CO Fe+CO2 , ΔG○— =-22 781 -24.24T, J·mol -1 (6) CO2 +C 2CO, ΔG ○— =170 544 -174.3T, J·mol -1 (7) 1 /2S2 +CO COS, ΔG ○— =-93 996 +78.27T, J·mol -1 (8) FeS+CO Fe+COS, ΔG ○— =210 604 -78.63T, J·mol -1 (9) 上述脱硫反应产物 COS将随着 CO从自还原团 块内部逸出,当内配煤含铁团块中存在 CaO时, COS 又能与 CaO反应生成 CaS: CaO+COS CaS+CO2 , ΔG ○— =-578 134 +78.5T, J·mol -1 (10) 渣中的硫在后续渣铁分离时将随渣子去除 .因 此, 总脱硫率包含以 COS形式去除的硫和以 CaS形 式去除的硫.图 1为用 OG泥配加硫酸渣和用 OG 泥配加瓦斯灰组成的内配煤含铁团块在高温自还原 过程中的脱硫率变化规律. · 1533·