尽管在世界上铁水喷镁脱硫技术的工业化已有40多年了，但我们研究所近几年来在为我国钢铁企业服务的过程中，还是遇到一些尚待研究和解决的问题。针对这些问题，较全面的查阅和评述了国内外主要文献，对这些问题的进一步研究就构成了本论文的主要内容。 铁水脱硫预处理可“解放”高炉，优化钢铁冶金工艺流程：首次从技术和经济两个层面全面分析了铁水脱硫预处理对“解放”高炉、优化钢铁冶金工艺流程的深远影响。文章指出：铁水脱硫预处理工艺作为钢铁冶炼工艺流程中的一个独立环节，优化了整个冶炼工艺流程，降低了钢的制造成本，提高了企业在市场中的竞争能力；可合理利用资源；放宽高炉铁水含硫量标准，减轻高炉沉重的脱硫负担；降低高炉能耗和作业成本；向转炉提供低硫生铁，稳定转炉生产，提高转炉生产率，降低生产成本。就脱硫而言，铁水脱硫预处理工艺在整个钢铁冶炼工艺流程中是最经济的工艺环节，降低了钢铁工业的总能耗，显著提高钢铁工业的整体经济效益。 进一步明确铁水镁脱硫过程的物理化学机理：用已知的热力学和动力学数据，对镁脱硫过程的热力学和动力学特征进行了较全面的深入分析。热力学分析表明，单喷可生成MgO、MgS，而复喷可以发生交换反应MgS+CaO=CaS+MgO，生成的CaS使镁脱硫能力明显增加。实验室研究和大量现场生产结果均表明，工艺条件相同时，单喷和复喷脱硫工艺均可使铁水含硫量降低到同一水平(0.001％～0.005％)，石灰在镁脱硫时化学作用不明显。动力学分析表明，在[S]<0.04％的情况下，脱硫速率受[S]向MgS夹杂物表面传质速率控制，此夹杂物是由上浮的镁气泡表面剥离下来的，由此导出： ln([S]/[S]<,0>)=-k·t 式中：[S]—时间在t时刻铁水的含硫量； [S]<,0>—t=0时刻铁水的含硫量； K—脱硫速率常数。 用此式处理我国近年来许多企业单喷和复喷镁加氧化钙的生产技术数据得到：单喷时平均脱硫速率常数k=0.360min<'-1>。实验室测定值为0.390min<'-14>；复喷时平均脱硫速率常数为0.251 min<'-1>(实验室测定结果0.270min<'-1>)。可见，在工艺条件相同条件下，单喷的脱硫速度较复喷脱硫速度快。对不同时刻单喷和复喷时从铁水罐取出的渣样、铁样进行X射线衍射分析、扫描电镜能谱分析(SEM)和金相显微分析发现，两种工艺方法的脱硫产物均是MgS，而非CaS和MgO。这说明现有的工艺条件不能改善交换反应MgS+CaO=CaS+MgO的动力学条件，此反应在脱硫过程中进行得很有限，不会由于添加石灰粉而显著提高镁的脱硫能力。检测分析未见铁样中有CaS和MgO相。这是因为这些相含量很少，受检测方法所限，故在能谱分析中无法找到。单喷和复喷两种工艺方法的评价：详细分析了配加石灰粉对铁水喷镁脱硫的作用，对单喷和复喷两种工艺的技术经济指标(镁单耗及镁利用率、喷吹时间、铁水温降、投资和作业成本和环保等)做了对比分析。结果表明：单喷工艺较为经济合理，其设备投资较少、没有石灰粉消耗，较复喷经济，喷吹时间也较短，热耗少；但喷枪较贵，气化室易糊堵，维护工作量大，且环境恶劣。另外，单喷脱硫“回硫”较严重，这主要是由于单喷搅拌较差、取样处和死区硫浓度差太大所至。复喷工艺适应性强、稳定可靠，比较灵活准确，可根据脱硫程度调整粉剂品种和比例，无回硫现象，喷枪成本低，易维护，工艺也比较成熟。同单喷比较，复喷多消耗了一种粉剂，成本相对增高，喷吹时间长，温降大，设备投资相对较高。 铁水镁脱硫过程中镁耗散分布及提高镁利用率途径的研究：首次应用热力学和物料平衡法，计算了铁水中镁的脱硫、脱氧、溶损、氮化、和与石灰中杂质H<,2>O、CO<,2>反应以及未反应的镁蒸气逸出铁液等途径的镁耗分布。计算表明，为提高镁脱硫利用率，主要靠降低镁在铁水的溶损、降低石灰中杂质含量以及减少镁蒸气从铁液中的逸出。经现场脱硫预处理的生产实践，证实了关于镁耗散的分析和降低镁单耗的途径是可行的。