鎂渣在鋼鐵脫硫中的應(yīng)用研究

徐祥斌，陳曜云

鎂渣在鋼鐵脫硫中的應(yīng)用研究

徐祥斌1，陳曜云2

（1.湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南株洲 412000；
2.冷水江鋼鐵有限責(zé)任公司，湖南婁底 417000）

首先通過通過分析鎂渣的化學(xué)成分，得出鎂渣可以用于鋼鐵脫硫的結(jié)論，在現(xiàn)有的鋼鐵生產(chǎn)線上使用鎂渣替代CaO來進(jìn)行脫硫試驗(yàn)，得到鎂渣脫硫效果的數(shù)據(jù)，并與使用CaO做脫硫劑的脫硫效果進(jìn)行比較，得出鎂渣脫硫效果優(yōu)于CaO的結(jié)論，同時也得到鎂渣脫硫時導(dǎo)致的溫降會大于CaO的結(jié)果。

鎂渣；鋼鐵；脫硫

1　前言

我國目前是世界上最大的鎂冶煉生產(chǎn)國和鋼鐵生產(chǎn)國，2015年我國生產(chǎn)了852.0kt原鎂［1］，目前我國鎂冶煉生產(chǎn)企業(yè)都采用硅熱法煉鎂生產(chǎn)，每冶煉1t鎂大概產(chǎn)生5.5t的鎂冶煉渣（簡稱鎂渣）［2］，由此可以估算出，2015年我國共產(chǎn)生了超過400萬t鎂渣。我國鋼鐵廠目前常用的脫硫劑主要有石灰、蘇打、石灰石、電石、純鎂［3-5］等。這些脫硫劑中，以CaC2、CaO、Na2CO3為主的脫硫劑在實(shí)現(xiàn)深脫硫方面都存在這樣或那樣的問題，且使用Na2CO3、CaC2脫硫引起的環(huán)境污染問題比較嚴(yán)重［6，7］，而鎂是極有效的脫硫劑，它與鐵水中的硫具有極強(qiáng)的化學(xué)親和力，能實(shí)現(xiàn)快速高效的脫硫，而且它還能很好地去除鐵水中氧化物雜質(zhì)，獲得純凈的鐵水［8］。

但是，鎂的價格較高，限制了它在鋼鐵脫硫中的應(yīng)用，現(xiàn)在很多鋼鐵廠只有在生產(chǎn)高品質(zhì)鋼種的時候才用鎂作為脫硫劑。

通過對鎂渣進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)鎂渣中存在一定狀態(tài)的單質(zhì)鎂，且其中含有MgO、CaO、CaF2等對鎂冶煉脫硫有利的物質(zhì)［9］，具備很好的作為鋼鐵脫硫劑的條件，本研究即是以鎂渣為脫硫劑對鋼鐵脫硫過程進(jìn)行研究。

2　試驗(yàn)部分

2.1鎂渣

本試驗(yàn)所采用的鎂冶煉渣取自國內(nèi)某大型鎂冶煉企業(yè)，該企業(yè)采用典型的硅熱法煉鎂的生產(chǎn)工藝，在樣品運(yùn)輸過程中干燥密封良好，對該鎂渣樣進(jìn)行化學(xué)分析后得到其化學(xué)成分見表1

表1　鎂渣的化學(xué)成分 　%

粒度分析得到該鎂渣粒度分布在10mm以下，以0.1～2mm居多。

2.2脫硫系統(tǒng)設(shè)備情況

（1）脫硫容器：100t 鐵水罐；平均每罐裝有預(yù)處理鐵水85～95t；熔池深度2 351～2 914mm；

（2）脫硫站有一個噴吹位、一個扒渣位、中間一個換罐位；一個待建噴吹位；

（3）配置有 1 臺鐵水罐傾翻臺車，在扒渣時可以操縱傾翻鐵水包；

（4）鋼廠的噴吹位一個，噴吹工位配備一個噴吹罐；

（5）每個噴吹位配備有一套噴槍升降橫移裝置（兩支槍互為備用）、水冷防濺罩和噴吹管路系統(tǒng)；

（6）扒渣位置配備了1 臺液壓扒渣機(jī)、渣盤車和渣盤；

（7）現(xiàn)場工人可以在換罐和扒渣位置進(jìn)行測溫取樣，設(shè)計較為合理；

（8）噴吹位旁邊配備有換槍起重量為 25/30t 的鑄造橋式起重機(jī)。

2.3脫硫工藝參數(shù)

（1）鐵水：w（Si）=0.035%～0.070%，處理前溫度1 300～1 450℃，鐵水量75～95t；

（2）氣源：以氮?dú)鉃檩斔兔摿騽┑妮d體，噴吹壓力在0.3MPa以上，流量為40～100m3/h，直接噴入鐵水內(nèi)部；

（3）噴吹參數(shù)：CaO噴吹強(qiáng)度為10～15kg/min，鎂渣噴吹強(qiáng)度為40～50kg/min；

（4）處理周期在35min以內(nèi)，其中噴吹時間8～12min（轉(zhuǎn)爐冶煉周期32～36min）。

2.4鎂渣脫硫試驗(yàn)結(jié)果

圖1為使用鎂渣的脫硫效果。鎂渣脫硫平均脫硫率高，且鐵水預(yù)脫硫后終點(diǎn)硫含量低，且波動較少，相關(guān)數(shù)據(jù)整理如下，見表2。

圖1　使用鎂渣鋼液脫硫前后S含量

表2　脫硫前后［S］分布及脫硫率 　 %

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，使用鎂渣作為鋼鐵脫硫劑，能夠比單純使用CaO取得更好的脫硫效果。

通過現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)分析，得到脫硫工序鐵水的溫度分布情況，具體數(shù)據(jù)見表3

表3　脫硫前后溫度的變化 　 ℃

通過試驗(yàn)結(jié)果可以看出，使用鎂渣比使用CaO做脫硫劑會導(dǎo)致鋼液溫度下降更多，這可能是因?yàn)殒V渣的使用量比CaO大的原因。

3　結(jié)果與討論

1）鎂渣中含有單質(zhì)Mg、活性CaO、MgO以及少量CaF2，可用作煉鋼過程的脫硫劑；

2）與CaO相比，鎂渣能取得更好的脫硫效果；

3）與CaO相比，鎂渣的使用會導(dǎo)致鋼液更大的溫降，這一點(diǎn)對工業(yè)生產(chǎn)過程不利。

［1］ 孟樹昆，吳秀銘，徐晉湘.《2015年鎂工業(yè)發(fā)展報告》［R］.2016.

［2］ 楊重愚.輕金屬冶金學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1991.

［3］ Sasaki K，H.Nakashima，M.Nose，Y.Takasaki，H.Okumura.A Newly Developed Hot Metal Treatment has changed the Ideal of Mass Production of Pure Steel.Steelmaking Conference Proceedings［C］.ISSAIME，Atlanta，1983，66（4）：17-20.

［4］ Zhao Y F，Irons G A.Simultaneous Desulphurization and Deoxidation［J］.Ironmaking and Steelmaking，1994，21（4）：10-15.

［5］ 梁英教，車蔭昌.無機(jī)物熱力學(xué)數(shù)據(jù)手冊［M］.沈陽：東北大學(xué)出版社，1993.

［6］ Ian A Cameron，Richard E Jackson.Improved calcium carbide efficiency for hot metaldesulphurization at stelco steel's lake erik works［C］.Steelmaking Conference Proceedings，1990（3）：367-374.

［7］ Yamaguchi，TUemura，H Nashiwa，H Sugita.Desulphurization of iron in the ladle with Mg-impregnated coke［J］.Ironmaking and Steelmaking，1977，（5）：276-279.

［8］ 謝中，倪紅衛(wèi)，高運(yùn)明，等.鎂在鋼水脫硫中的應(yīng)用［J］，鋼鐵研究，2007，（12）：30-32.

［9］ 徐祥斌，曹慧君，李繼睿.鎂渣用作燃煤脫硫劑的研究［J］，輕金屬，2012，（4）：42-45.

The Research of Magnesium Slag Used on Steelmaking Desulfurization

Xu Xiang-bin，Chen Yao-yun

r Analysis the chemical component of magnesium slag first.Get the conclusion that the slag can be used on Steelmaking Desulfurization.Then used the slag in a steel-produce factory to compare with CaO.The result conclude the magnesium slag can get a high efficiency than CaO on desulfurization.But it also will cause a larger temperature drop.

Magnesium Slag；Steelmaking；Desulfurization

TF822

A

1003-6490（2016）06-0145-02

2016-06-01

湖南省科技廳科學(xué)研究一般項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2014SK3189）。

徐祥斌（1980—），男，江西宜春人，講師、工程師，碩士研究生，主要從事有色金屬冶煉方面的教學(xué)和研究工作。