KR铁水脱硫是目前广泛使用的一种铁水预脱硫技术,尤其是在近几年,KR法脱硫越来越受到各大钢铁冶金企业的重视和关注。KR法虽然在深脱硫和超深脱硫方面优势明显,但由于KR法搅拌的混合特性,大部分石灰进入铁水后在机械搅拌的作用下会发生团聚行为,仅在外表面发生了脱硫反应,并且脱硫剂分散效果不理想,石灰利用率低,一般情况下仅为10%左右。脱硫剂利用率低导致石灰消耗量增加,并引发铁水温降大、铁损高等问题。本文以宝钢KR搅拌装置及搅拌工艺方法为基础,结合物理模拟和数值模拟对宝钢现行的搅拌工艺进行评估优化,并从搅拌器结构、脱硫剂加入方式、搅拌罐罐形结构及罐壁控流装置等方面进行实验室研究,以提高脱硫剂的利用率,降低石灰消耗,改善KR搅拌效果。宝钢现行搅拌工艺优化数理模拟研究结果表明,新搅拌器最佳的搅拌工艺参数为插入深度1.65m,转速120r/min,旧搅拌器最佳搅拌工艺参数为插入深度1.5m,转速为140r/min。在宝钢现行搅拌设备转速限制下,新搅拌器最佳条件为插入深度1.35m,转速100r/min;采用变位置搅拌工艺可以改善熔池的搅拌混合效果,提高熔池的动力学条件;根据最终优化结果,得出适用于宝钢现行设备条件下最佳搅拌工艺参数与半径比间关系的优化模型。KR脱硫动力学优化数理模拟研究表明,实际生产过程中,搅拌器与铁水罐间的半径比控制在0.4左右效果最佳;三叶异形搅拌器与四叶常规搅拌器相比,三叶异形搅拌器搅拌的动力学条件更好,相同条件下,采用三叶异形搅拌器后,传质系数增加到1.5倍左右;与一次性加料方式相比,连续加料方式有利于改善KR脱硫固液传质速率;采用机械搅拌与吹气相结合的新工艺能够增加整个熔池内的流动,减少混匀时间和弱流区比例。在实际生产中,铁水罐内液面高度与罐体直径比维持在0.9左右较为合理;挡板的加入能够抑制和消除中心漩涡的形成,减少脱硫剂聚集,增强脱硫剂的分散效果,提高脱硫剂利用率及固液反应传质速率,长挡板效果明显优于短挡板,采用2块长挡板时效果最佳;加入挡板后,变位置恒转速搅拌组合工艺更有利于熔池的混合和脱硫剂的分散;离壁挡板与贴壁挡板相比,更有利于脱硫剂的卷入和分散,实际生产中,应控制挡板间隙在70-105mm范围内。