硫分配係數

硫在爐渣中的質量分數與在鐵水中的質量分數之比叫硫分配係數，記為L_s。它說明爐渣脫硫後，硫在渣與鐵間達到的分配比例。它分為理論分配係數和實際分配係數。爐缸內渣鐵間脫硫反應達到平衡狀態時的分配係數即稱為理論分配係數。

凡能提高平衡常數的（例如溫度）都有利於硫的分配係數的提高；鐵液中硫的活度與鐵水的成分有關，碳、矽、磷有利於提高硫在鐵液中的活度及硫的分配係數；而硫在渣中的活度及渣中的氧勢與爐渣成分有關，爐渣鹼度越高，提供脫硫越多。

基本介紹

• 中文名：硫分配係數
• 外文名：Sulfur distribution coefficient
• 意義：表征鐵水質量的一個重要參數
• 影響因素：提高平衡常數因素有利於Ls提高

定義

硫在爐渣中的質量分數與在鐵水中的質量分數之比叫硫分配係數，記為L_s。它說明爐渣脫硫後，硫在渣與鐵間達到的分配比例。它分為理論分配係數和實際分配係數。

爐缸內渣鐵間脫硫反應達到平衡狀態時的分配係數稱為理論分配係數。研究計算結果表明，理論分配係數可高達200以上；而高爐內的實際脫硫反應因動力學條件差而達不到平衡狀態，所以一般低的只有20~25，而高的也不會超過80。

意義

高爐鐵水中的S含量是表征鐵水質量的一個重要參數：鐵水含硫量太高，將給精煉過程脫硫帶來壓力，工藝複雜，生產成本高。高級合金鋼的生產對鐵水含硫提出了更高的要求。定量考察高爐煉鐵過程硫的分配係數L_s，及諸操作參數變更對L_s的影響，對更系統地研究高爐煉鐵過程進行高產、優質、低消耗的最佳化具有重要作用。

國內外部分高爐硫分配係數的分布情況

影響因素

凡是能提高平衡常數的因素都有利於硫的分配係數的提高；在鐵液中，硫的活度與鐵水的成分有關，碳、矽、磷有利於提高硫在鐵液中的活度以及硫的分配係數；而硫在渣中的活度及渣中的氧勢與爐渣成分有關，爐渣鹼度越高，提供脫硫越多。但是對高爐的脫硫更重要的是改善脫硫動力學條件，使硫的實際分配係數提高。

我國部分大型高爐硫分配係數與爐渣鹼度的關係

高爐脫硫是在鐵滴穿過下爐缸積聚的渣層、下爐缸內渣層與鐵層的交界面和出鐵過程中鐵口通道內等三處進行的，動力學條件最好的是鐵口通道內，其次是鐵滴穿過渣層，而渣鐵層界面最差。

由此可以看出，高爐生產不應該放上渣（實際上現代高爐上已不設渣口，已沒有可能再放上渣），應使爐渣都通過鐵口通道與鐵水一起放出以發揮其脫硫能力，提高硫的實際分配係數。

我國部分大型高爐硫[S]與爐渣鹼度的關係

硫分配係數的確定

硫分配係數L_s的確定都是根據不同操作條件、不同高爐的實測數據進行經驗關聯。其確定有以下兩種方法，分別推出兩個表達式。

（1）從基本反應式出發，並定義為渣對硫的吸收指數，導出了平衡分配係數的表達式：。

（2）基於硫在渣-金屬相的分配反應，從平衡論的角度，導出了硫分配係數L_s更為簡潔、精確的可定量計算的表達式：。

如何提高硫分配係數

有些工廠強調高爐利用係數，把高爐產量放在第一位。實際上，高利用係數不一定是低成本生產方式，適當放低產量，有可能得到低消耗。長壽命、低成本的生產效果。提高爐渣脫硫能力，可能是低成本的一個有力措施。

提高硫分配係數要從高爐種類出發，對於有爐外脫硫設施，但效率太低的高爐，若[S]過高（>0.05%）。會侵蝕爐牆，影響爐缸壽命，同時，也給爐外脫硫加重負荷。對於這類高爐，提高高爐脫硫效率很容易實現：（1）提高矽含量[Si]，升高鐵水溫度，約10℃左右；（2）提高爐渣二元鹼度。這樣既提高了硫的分配係數，又提高了鐵水溫度。

以上措施，有可能省掉一般鋼種爐外脫硫；對於高級鋼種，也會降低爐外脫硫負荷。究竟成本上是否合理，應推算驗證 。