（1）脫硅－脫硫－脫磷順序—鐵水溝處鐵鱗脫硅
鐵水脫硅是放熱反應，鐵水溫度越低，脫硅的效果越好。考慮到鐵水的脫硫溫降和運輸、等待溫降，若將脫硅置于脫硫之后，脫硅時的鐵水溫度將較鐵水溝脫硅更低，鐵水預脫硅工序應盡量置于脫硫之后，而不是在脫硫之前。
脫硫—
反應平衡時 [%S]達10^-4數量級，可滿足所有鋼種的要求；溫度的變化對鐵水脫硫效果的影響很小，因此脫硫可考慮提至脫硅之前，在確保脫硫效果的同時使脫硅也處于較好的熱力學條件下。
轉爐內脫硅、脫磷—
有資料表明：鐵水中[%Si]大于0.15時為脫硅期，[%Si]小于0.15時脫磷反應才會開始，脫磷反應是放熱反應，較低溫度的脫磷爐內脫硅的熱力學條件應是最佳的。因此應取消鐵水溝處的高溫脫硅，將其移至脫硫之后的脫磷轉爐內和脫磷一同進行。
（2） 脫硫－脫硅、磷順序
“脫硫—脫硅、脫磷”順序的情況下，脫硫反應平衡時量[%S]下降了一個數量級。將脫硅任務放在脫硫之后完成，能明顯改善CaO粉劑脫硫的熱力學條件。
（3） 脫硅、脫磷－脫硫順序
在“脫硅、脫磷—脫硫”順序的情況下，脫硫反應平衡時 [%S]為10^-3數量級，而在“脫硅—脫硫—脫磷”順序下，[%S]為10^-4數量級，在“脫硫—脫硅、脫磷”順序下，[%S]為10^-5數量級。顯然“脫硫—脫硅、脫磷”順序下CaO粉劑脫硫反應的熱力學條件更好。
（4） 同時“三脫”
機理研究表明：用氮氧復合氣體作載氣噴吹CaO粉同時進行鐵水預處理“三脫”反應時，脫硅、脫磷主要是在噴槍附近的高氧勢區進行的瞬時接觸反應；脫硫則是還原性渣和鐵水之間的持久接觸反應。
對鐵水預處理脫硅來說，脫磷轉爐頂吹氧加CaO粉劑脫硅的熱力學條件是最優的。
CaO的脫磷能力受鐵水溫度的影響很大，在其它操作條件允許的情況下，應該盡量在低溫下脫磷。 “脫硫－脫硅、脫磷”順序下，專用脫磷轉爐脫磷時鐵水的溫度較同時“三脫”時低。綜合比較認為：CaO作三脫劑時，脫磷應在脫硫之后，并在專用轉爐內進行最佳。
噴吹CaO粉劑同時進行鐵水“三脫”的脫硫能力相對最弱。
從熱力學角度分析原因：同時“三脫”在同一個容器中既要實現氧化脫磷、脫硅，又要完成還原脫硫，兩者都要兼顧，在熱力學上存在著矛盾，工藝上也不好實現。而將脫硅、脫磷和脫硫分階段處理，分別創造氧化和還原的氣氛，顯然比同時“三脫”的熱力學條件更優化。
由以上計算與分析可知，CaO作三脫劑時的最佳預處理順序為：脫硫－脫硅、脫磷。
2 鎂粉作脫硫劑，CaO作脫硅、脫磷劑
從熱力學角度看，理論上“脫硅、脫磷－脫硫”順序下鎂粉能將鐵水中的[%S]降至10^-6～10^-7數量級，而“脫硫－脫硅、脫磷”順序下鎂粉只能將鐵水中的[%S]降至10^-5～10^-6數量級。但由圖1可知，溫度對脫硫的影響較小，但對硅磷卻有著很大的影響，高溫不利于脫硅磷，1500℃時，硅、磷含量在0.01%以上，不能滿足要求，此時硫含量為20ppm，滿足要求，因此綜合考慮，鎂粉作脫硫劑，CaO作脫硅、脫磷劑最佳順序為：脫硫－脫硅、脫磷 。???
圖1

鎂粉為脫硫劑時溫度對“三脫”效果的影響

3 CaC2作脫硫劑，CaO作脫硅、磷劑
CaC2脫硫的反應式為：CaC2+[S]＝CaS(S)+ 2[C]，計算結果見表1、2。
表1 脫硫－脫硅、磷順序反應平衡時[%S]

表2 脫硅、磷－脫硫順序反應平衡時[%S]?

表3 專用轉爐脫硅脫磷平衡時[%P]?

? 比較表1、2可以看出，CaC2作脫硫劑時，不同預處理順序對脫硫效果影響不大，但由表13知，低溫利于脫硅、磷，因此“脫硫－脫硅、脫磷”順序能改善脫硅、脫磷 的熱力學條件。
4 蘇打灰作脫硫劑，CaO作脫硅、磷劑
蘇打灰的主要成分為Na2CO3，用蘇打灰脫硫，工藝和設備簡單，主要缺點是：鐵水中加入蘇打時產生大量的氧化鈉揮發物，操作環境惡劣。此外，渣中氧化鈉侵蝕鐵水包襯，并且因渣的流動性過好，造成機械扒渣困難。Na2CO3與鐵水中[S]的作用，一般認為按下式 進行：Na2CO3(l)+[S]+2[C]＝Na2S(l)+3CO(g)。經過熱力學計算，不同預處理順序下的結果如表4、5所示。
表4 脫硫－脫硅脫磷順序反應平衡時[%S]

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表5 脫硅、脫磷－脫硫順序反應平衡時[%S]

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比較表4、5可知，“脫硫－脫硅、脫磷”順序更具優勢，分析其的有利條件包括：1)在相對較高的溫度下脫硫，Na2CO3脫硫反應是吸熱反應，高溫更有利于Na2CO3脫硫反應的熱力學要求；2)脫硫時鐵水中含有較高的[Si]、[C]、[P]，這三種溶質提高了鐵水中硫的活度系數，從而提高鐵水中硫的活度，促進了Na2CO3脫硫反應的進行。
因此，使用Na2CO3做脫硫劑時，“脫硫－脫硅、脫磷”順序下Na2CO3脫硫反應的熱力學條件更好，能明顯改善脫硅、脫磷反應的熱力學條件。

預處理容器及方法選擇
1 預處理脫硫
有研究用FLUENT軟件計算出260t魚雷罐的速度分布圖，如圖2所示。

比較兩圖可知，專用轉爐噴CaO粉脫磷只需要10分鐘就能將磷脫至50個ppm以下，而魚雷罐則需要40分鐘左右，說明轉爐脫磷的動力學條件優于魚雷罐，效率更高。

結論

（1）通過對不同“三脫”劑、不同處理順序的熱力學計算比較得出最佳鐵水預處理順序為：預處理脫硫－預處理脫硅、脫磷。
（2）對不同處理容器、不同處理方法的動力學條件比較得出預處理容器應選定為：鐵水包KR脫硫，專用轉爐脫硅、脫磷。
（3）鐵水預處理模式確定為：高爐鐵水－鐵水包KR法脫硫－專用轉爐脫硅、脫磷。

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