鋼(gang)(gang)(gang)渣(zha)(zha)的(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)鋼(gang)(gang)(gang)渣(zha)(zha)是(shi)煉(lian)鋼(gang)(gang)(gang)過程中(zhong)排出(chu)的(de)(de)(de)熔渣(zha)(zha)，是(shi)一種由多種礦物(wu)(wu)組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)固溶體(ti)，其性質與化學成(cheng)分(fen)有密切(qie)的(de)(de)(de)關系。根據煉(lian)鋼(gang)(gang)(gang)工(gong)藝的(de)(de)(de)不同(tong)有轉爐(lu)(lu)(lu)鋼(gang)(gang)(gang)渣(zha)(zha)、平爐(lu)(lu)(lu)鋼(gang)(gang)(gang)渣(zha)(zha)、電爐(lu)(lu)(lu)鋼(gang)(gang)(gang)渣(zha)(zha)之分(fen)。鋼(gang)(gang)(gang)渣(zha)(zha)主(zhu)要由鈣、鐵(tie)、硅、鎂和(he)少量(liang)(liang)鋁、錳、磷(lin)等的(de)(de)(de)氧(yang)化物(wu)(wu)組(zu)成(cheng)。主(zhu)要的(de)(de)(de)礦物(wu)(wu)相為(wei)硅酸(suan)三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸(suan)二鈣(2CaO·SiO2)、鈣鎂橄欖石(CaO·MgO·SiO2)、鈣鎂薔薇輝石(3CaO·RO·2SiO2)、鐵(tie)鋁酸(suan)鈣(2CaO·XAl2O3·(1－X)Fe2O3)以(yi)及硅、鎂、鐵(tie)、錳、磷(lin)的(de)(de)(de)氧(yang)化物(wu)(wu)形成(cheng)的(de)(de)(de)固溶體(ti)，還含有少量(liang)(liang)游離氧(yang)化鈣以(yi)及金(jin)屬鐵(tie)、氟磷(lin)灰(hui)石等。有的(de)(de)(de)地區(qu)因礦石含鈦和(he)釩，鋼(gang)(gang)(gang)渣(zha)(zha)中(zhong)也稍(shao)含有這(zhe)些成(cheng)分(fen)。鋼(gang)(gang)(gang)渣(zha)(zha)中(zhong)各種成(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)因煉(lian)鋼(gang)(gang)(gang)爐(lu)(lu)(lu)型(xing)、鋼(gang)(gang)(gang)種以(yi)及每爐(lu)(lu)(lu)鋼(gang)(gang)(gang)冶煉(lian)階段的(de)(de)(de)不同(tong)，有較(jiao)一定(ding)差異。國(guo)內4家煉(lian)鋼(gang)(gang)(gang)廠(chang)的(de)(de)(de)轉爐(lu)(lu)(lu)鋼(gang)(gang)(gang)渣(zha)(zha)化學成(cheng)分(fen)如表1所列(lie)。

3  鋼渣法(fa)的(de)脫硫原理

        鋼(gang)渣法脫硫是粉狀鋼(gang)渣用水調制成的(de)漿液，在吸收(shou)設備(bei)中與煙(yan)氣(qi)中的(de)SO2反應生成穩定的(de)化合物(wu)，使SO2從煙(yan)氣(qi)中分(fen)離出來，達(da)到(dao)煙(yan)氣(qi)脫硫的(de)目(mu)的(de)。

        3．1 SO2在水(shui)中(zhong)溶(rong)解、氧(yang)(yang)(yang)化SO2與(yu)鋼(gang)渣漿(jiang)液(ye)(ye)接觸(chu)，SO2溶(rong)于(yu)水(shui)中(zhong)，SO2在水(shui)中(zhong)溶(rong)解時首先生成(cheng)亞(ya)硫酸，后者(zhe)在水(shui)溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)分解成(cheng)離子(zi)：SO2+H2O=H2SO3=HSO3-+H+    (1)HSO3-=SO32-+H+    (2)由(you)此，SO2在水(shui)中(zhong)以溶(rong)解的SO2、未(wei)離解的亞(ya)硫酸和HSO3-和SO32-離子(zi)的形式存在。由(you)于(yu)用于(yu)吸(xi)收(shou)二氧(yang)(yang)(yang)化的鋼(gang)渣漿(jiang)液(ye)(ye)中(zhong)含有錳、鐵(tie)氧(yang)(yang)(yang)化物，對SO32-的氧(yang)(yang)(yang)化具有催化作用，同時在煙氣中(zhong)存在O2，因此一部分SO32-會氧(yang)(yang)(yang)化成(cheng)SO42-：SO32-+1／2O2= SO42-    (3)

       3．2 f-CaO等(deng)金屬氧化(hua)(hua)物的反(fan)應鋼(gang)渣中存(cun)在游離氧化(hua)(hua)鈣(gai)及鎂、錳(meng)等(deng)金屬氧化(hua)(hua)物，這些氧化(hua)(hua)物在溶有SO2的溶液中反(fan)應：CaO+H2SO3=CaSO3+H2O    (4)CaO+H2SO4=CaSO4+H2O    (5)MeO+H2SO3=MeSO3+H2O    (6)MeO+H2SO4=MeSO4+H2O    (7)

       3．3礦(kuang)物(wu)的(de)(de)水化(hua)(hua)反(fan)應(ying)(ying)(ying)轉(zhuan)爐鋼渣內(nei)的(de)(de)礦(kuang)物(wu)在加水濕磨的(de)(de)情(qing)況(kuang)下發生水化(hua)(hua)反(fan)應(ying)(ying)(ying)3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·mH2O(gel)+(3－x)Ca(OH)2    (8)2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·mH2O(gel)+(2－x)Ca(OH)2    (9)式(8)反(fan)應(ying)(ying)(ying)速度很快(kuai)，式(9)反(fan)應(ying)(ying)(ying)速度比較(jiao)慢。水化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)中CaO／SiO2在0．8～1．5之間。水化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)中會(hui)吸收空(kong)氣中的(de)(de)二氧化(hua)(hua)碳。Ca(OH)2+CO2=CaCO3    (10)

       3．4礦(kuang)物(wu)在吸收過程中的(de)反(fan)應如前所述鋼渣(zha)的(de)主要礦(kuang)物(wu)經(jing)水化反(fan)應后，與(yu)溶有SO2的(de)溶液分解，反(fan)應式如下：Ca(OH)2+H2SO3=CaSO3+H2O    (11)CaCO3+H2SO3=CaSO3+CO2+H2O    (12)xCaO·SiO2·mH2O+xH2SO3=xCaSO3+SiO2·mH2O+xH2O    (13)CaO·MgO·SiO2+2H2SO3+nH2O=CaSO3+MgSO3+SiO2·mH2O    (14)3CaO·RO·2SiO2+4H2SO3+nH2O=RSO3·3CaSO3·2SiO2·mH2O    (15)式(15)中RO代表FeO、MgO、MnO形成的(de)固溶體(ti)。

     4  鋼渣的吸收性能

        將鋼渣(zha)粉作(zuo)為吸(xi)收劑(ji)在(zai)中試(shi)裝置上進行(xing)吸(xi)收性能試(shi)驗(yan)，進口煙氣(qi)流量10000Nm3／h，煙氣(qi)二氧(yang)化硫濃度1000mg／Nm3，一次加入鋼渣(zha)650kg配成濃度10％鋼渣(zha)漿液，液氣(qi)比(bi)6L／m3。在(zai)DS―多相反應(ying)器(qi)中進行(xing)脫硫實驗(yan)，鋼渣(zha)漿液。PH與時間變化關系圖(tu)如(ru)圖(tu)1，當(dang)PH值在(zai)6以(yi)上時，脫硫效率達到93％以(yi)上。

從圖(tu)1中可(ke)以(yi)看出(chu)，鋼渣漿液pH值隨反(fan)應時間的推移而降低(di)，pH值改(gai)變分為四個階段(duan)：

第一階段，反應(ying)的(de)前3個小(xiao)時。新鮮(xian)的(de)鋼(gang)渣漿(jiang)液的(de)pH值由13降到(dao)7。此(ci)時主(zhu)要是游離氧化(hua)鈣消化(hua)生(sheng)成Ca(OH)2與SO2按反應(ying)式(4)、(5)反應(ying)，生(sheng)成相應(ying)的(de)亞硫酸鹽(yan)和硫酸鹽(yan)。

第二階段，隨后3個小時。SO2繼續溶(rong)于水中，鋼(gang)渣(zha)漿液(ye)pH。值維持在7~6．5。鋼(gang)渣(zha)中游(you)離氧化(hua)鎂、氧化(hua)錳也開始反應。同時鋼(gang)渣(zha)中的硅酸三鈣(3CaO·SiO2)水化(hua)反應生(sheng)成Ca(OH)2，然后與酸性溶(rong)液(ye)反應。分別按反應式(shi)(6)、(7)、(8)進行，生(sheng)成亞硫酸鈣和硫酸鈣。

第三階段(duan)，隨后24個小(xiao)時(shi)，是鋼(gang)渣脫硫(liu)(liu)的主(zhu)要(yao)反(fan)應階段(duan)，鋼(gang)渣漿(jiang)液pH值維持在6．5~6．0。硅酸二鈣(gai)(gai)(2CaO·SiO2)緩慢水化反(fan)應生成Ca(OH)2，然后與酸性溶液反(fan)應。分別按(an)反(fan)應式(9)、(10)、(11)進行，是這一階段(duan)最主(zhu)要(yao)的反(fan)應。隨著PH值降(jiang)低，水化硅酸鈣(gai)(gai)溶膠、鈣(gai)(gai)鎂橄欖(lan)石(shi)(CaO·MgO·SiO2)、鈣(gai)(gai)鎂薔薇輝石(shi)(MnO，MgO，CaO)·SiO2、鐵(tie)鋁酸鈣(gai)(gai)(2CaO·XAl2O3·(1－X)Fe2O3)等礦物分解，按(an)反(fan)應(13)～(16)，生成相應的亞硫(liu)(liu)酸鹽(yan)、硫(liu)(liu)酸鹽(yan)。

第四階段，最后5個小時。可(ke)分解(jie)礦(kuang)物(wu)(wu)減少(shao)，礦(kuang)物(wu)(wu)分解(jie)速度(du)減慢，SO2繼續溶(rong)入漿(jiang)液(ye)中(zhong)，漿(jiang)液(ye)pH值下降(jiang)，最后降(jiang)到到3．5，此時，可(ke)以認為鋼(gang)渣(zha)中(zhong)能吸收SO2的成分已耗盡，脫硫效率迅速下降(jiang)。由此可(ke)見(jian)，鋼(gang)渣(zha)脫硫過(guo)程以第二(er)階段為主，PH值十分穩定，脫硫效率也十分穩定。

      5  鋼渣法脫硫技術的(de)工程實例(li)

      唐山德龍鋼(gang)鐵有限公司(si)230m2燒結機煙(yan)氣脫硫(liu)工程就是采取(qu)鋼(gang)渣法脫硫(liu)技術。脫硫(liu)設備為多(duo)相反應器(qi)。

      5．1  煙氣條件(jian)(1)風機出口煙氣溫(wen)度(du)：    180℃(2)二氧(yang)化硫含量(liang)：    1000mg／m3(3)含氧(yang)量(liang)：    15．4％(4)水分：    6―9％(5)粉塵含量(liang)：    150mg／Nm3(6)煙氣量(liang)：    1440000m3／h