喷粉脱硫反应是在铁水—熔渣界面进行的。脱硫粉剂借助插入式喷枪高速喷入铁水中后,由于流股的强烈搅拌作用,铁水与粉剂迅速反应,生成的富硫熔渣因密度小而上浮,经过一段时间即可用专门的除渣装置将其排除。射流与铁水的相互作用如《图1:射流与金属熔池相互作用示意图》所示。
根据射流在金属熔池内的流体力学、物理化学和传热传质等方面的特点不同,可在反应器内大致形成如下几个区域:(1)气粉射流区:它是由动能较大的气粉流从喷嘴喷出时排开金属液而形成的,但在其中也会卷入一些金属液滴和渣滴。(2)粉粒侵入区:它在气粉射流区的下部,是由动能较大的粉粒侵入金属液而形成的。(3)气体—液体卷流区:气泡上浮时带动金属液体运动,在这里发生强烈的传质过程和搅拌作用。(4)气泡逸出区:它是由上浮的气泡排开熔池表面的渣层而造成的。(5)渣层:熔池表面有渣覆盖的部分。(6)金属液水平流区:气—液流上升到顶面以后,气体逸出后液体形成表面流呈放射状向四周散开,在这里发生熔渣—金属界面的传质过程。(7)循环区:水平流在熔池壁面附近向下流动,在熔池下部又向中心流动,再次被气液流抽引而发生循环运动。喷射后形成的大量气泡,产生“气泡泵”作用,铁水被不断抽引、提升,而粉剂则在此过程中与铁水相互接触并完成脱硫反应,然后成渣上浮,使铁水得以净化。