1 什么是铁水预处理?
　 铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前，为脱硫或脱硅、脱磷而进行的处理过程。
除上述普通铁水预处理外还有特殊铁水预处理，如针对铁水含有特殊元素提纯精炼或资源综合利用而进行的提钒、提铌、提钨等预处理技术。
　
2 在炼钢生产中采用铁水预脱硫技术的必要性是什么?
　 (1)用户对钢的品种和质量要求提高，连铸技术的发展也要求钢中硫含量低(硫含量高容易使连铸坯产生裂纹)。铁水脱硫可满足冶炼低硫钢和超低硫钢种的要求。
　 (2)转炉炼钢整个过程是氧化气氛，脱硫效率仅为30％～40％；而铁水中的碳、硅等元素含量高，氧含量低，提高了铁水中硫的活度系数，故铁水脱硫效率高；铁水脱硫费用低于高炉、转炉和炉外精炼的脱硫费用。
　 (3)减轻高炉脱硫负担后，能实现低碱度、小渣量操作，有利于冶炼低硅生铁，使高炉稳定、顺行，可保证向炼钢供应精料。
　 (4)有效地提高钢铁企业铁、钢、材的综合经济效益。
　
3 铁水脱硫常用的脱硫剂有几类，各有何特点?
　 生产中，常用的脱硫剂有苏打灰(Na2C03)、石灰粉(CaO)、电石粉(CaC2)和金属镁等。以上脱硫剂可以单独使用，也可以几种配合使用。
　 (1)苏打灰。其主要成分为Na2C03，铁水中加入苏打灰后，与硫作用发生以下3个化学反应：
　 Na2C03(1)+[S]+2[C]=Na2S(1)+3{CO}
　 Na2C03(1)+[S]十[Si]=Na2S(1)+SiO2(S)+{CO}
　 Na20(1)+[S]=Na2S(1)+[O]
　 用苏打灰脱硫，工艺和设备简单，其缺点是脱硫过程中产生的渣会腐蚀处理罐的内衬，产生的烟尘污染环境，对人有害。目前很少使用。
　 (2)石灰粉。其主要成分为CaO，用石灰粉脱硫的反应式如下：
　 2CaO(S)+[S]+(1/2)[Si]=(CaS)(S)+(1/2)(Ca2Si04)
　 石灰价格便宜、使用安全，但在石灰粉颗粒表面易形成2CaO•Si02致密层，限制了脱硫反应进行，因此，石灰耗用量大，致使生成的渣量大和铁损大，铁水温降也较多。另外，石灰还有易吸潮变质的缺点。
　 (3)电石粉。其主要成分为CaC2，电石粉脱硫的反应式如下：
　 CaC2+[S]=(CaS)(S)+2[C]
　 用电石粉脱硫，铁水温度高时脱硫效率高，铁水温度低于1300℃时脱硫效率很低。另外，处理后的渣量大，且渣中含有未反应尽的电石颗粒，遇水易产生乙炔(C2H2)气体，故对脱硫渣的处理要求严格。在脱硫过程中也容易析出石墨碳污染环境。电石粉易吸潮生成乙炔(乙炔是可燃气体且易发生爆炸)，故电石粉需要以惰性气体密封保存和运输。
　 (4)金属镁。镁喷入铁水后发生如下反应：
　 Mg+[S]=MgS(S)
　 镁在铁水的温度下与硫有极强的亲和力，特别是在低温下镁脱硫效率极高，脱硫过程可预测，硫含量可控制在0.001％的精度。这是其他脱硫剂所不能比拟的。
　 金属镁活性很高，极易氧化，是易燃易爆品，镁粒必须经表面钝化处理后才能安全地运输、储存和使用。钝化处理后，使其镁粒表面形成一层非活性的保护膜。
　 用镁脱硫，铁水的温降小，渣量及铁损均少且不损坏处理罐的内衬，也不影响环境。因而铁水包喷镁脱硫工艺获得了迅猛的发展。
　 镁的价格较高，保存时须防止吸潮。

4 铁水脱硫的主要方法有哪些，铁水脱硫技术的发展趋势是怎样的?
　 迄今为止，人们已开发出多种铁水脱硫的方法，其中主要方法有：投入脱硫法、铁水容器转动搅拌脱硫法、搅拌器转动搅拌脱硫法和喷吹脱硫法等。
　 (1)投入法。该法不需要特殊设备，操作简单，但脱硫效果不稳定，产生的烟气污染环境。
　 (2)铁水容器搅拌脱硫法。该法主要包括转鼓法和摇包法，均有好的脱硫效果，该法容器转动笨重，动力消耗高，包衬寿命低，使用较少。
　 (3)采用搅拌器的机械搅拌法。如KR法(见图3-1)即属于此类。
 
　 KR搅拌法由于搅拌能力强和脱硫前后能充分的扒渣，可将硫含量脱至很低，其缺点是设备复杂，铁水温降大。
　 (4)喷吹法。此法是用喷枪以惰性气体为载体，将脱硫剂与气体混合吹入铁水深部，以搅动铁水与脱硫剂充分混合的脱硫方法。该法可以在鱼雷罐车(混铁车)或铁水包内处理铁水。铁水包喷吹法目前已被广泛应用。图3-2为鱼雷罐车喷吹法脱硫装置示意图。
　
　 喷吹脱硫法具有脱硫反应速度快、效率高、操作灵活方便，处理铁水量大，设备投资少等优点。因而，它已成为铁水脱硫的主要方法。
　 铁水脱硫技术的发展趋势如下：
　 (1)采用全量铁水脱硫工艺；
　 (2)趋向在铁水包内预脱硫；
　 (3)脱硫方法以喷吹法为主；
　 (4)用金属镁做脱硫剂的趋势不断扩大。
　
5 用金属镁进行铁水脱硫的机理是什么?
　 镁为碱土金属，相对原子质量为24.305，密度为1.738g/cm3；熔点为651℃；沸点为1107℃。当金属镁与硫结合生成MgS后，其熔点为2000℃，密度为2.8g/cm3，如与氧结合生成MgO后，其熔点为2800℃，密度为3.07～3.20g/cm3，二者均为高熔点、低密度稳定化合物。
　 镁通过喷枪喷入铁水中，镁在高温下发生液化、气化并溶于铁水：
　 Mg(S)→Mg(1)→{Mg}→[Mg]
　 Mg与S的相互反应存在两种情况：
　 第一种情况：{Mg}+[S]=MgS(S)　　　 (3-1)
　 第二种情况：{Mg}→[Mg]　　　 (3-2)
　 [Mg]+[S]=MgS(S)　　　 (3-3)
　 在高温下，镁和硫有很强的亲和力，溶于铁水中的[Mg]和{Mg}都能与铁水中的[S]迅速反应生成固态的MgS，上浮进入渣中。
　 在第一种情况下，在金属-镁蒸气泡界面，镁蒸气与铁水中的硫反应生成固态MgS，这只能去除铁水中3％～8％的硫。
　 在第二种情况下，溶解于铁水中的镁与硫反应生成固态MgS,这是主要的脱硫反应，最为合理。在这种情况下，保证了镁与硫的反应不仅仅局限在镁剂导入区域或喷吹区域内进行，而是在铁水包整个范围内进行，这对铁水脱硫是十分有利的。
　 镁在铁水中的溶解度取决于铁水温度和镁的蒸气压。镁的溶解度随着压力的增加而增大，随铁水温度的上升而大幅度降低。为了获得高脱硫效率，必须保证镁蒸气泡在铁水中完全溶解，避免未溶解完的镁蒸气逸人大气造成损失。促进镁蒸气大量溶解于铁水中的措施是：铁水温度低；加大喷枪插入铁水液面以下的深度，提高镁蒸气压力，延长镁蒸气泡与铁水接触时间。
　
6 采用金属镁脱硫为什么要对镁粒进行表面钝化处理，对颗粒镁有什么要求?