鎂渣在鋼鐵脫硫中的應用研究

徐祥斌，陳曜云

鎂渣在鋼鐵脫硫中的應用研究

徐祥斌1，陳曜云2

（1.湖南化工職業技術學院，湖南株洲 412000；
2.冷水江鋼鐵有限責任公司，湖南婁底 417000）

首先通過通過分析鎂渣的化學成分，得出鎂渣可以用于鋼鐵脫硫的結論，在現有的鋼鐵生產線上使用鎂渣替代CaO來進行脫硫試驗，得到鎂渣脫硫效果的數據，并與使用CaO做脫硫劑的脫硫效果進行比較，得出鎂渣脫硫效果優于CaO的結論，同時也得到鎂渣脫硫時導致的溫降會大于CaO的結果。

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國和鋼鐵生產國，2015年我國生產了852.0kt原鎂［1］，目前我國鎂冶煉生產企業都采用硅熱法煉鎂生產，每冶煉1t鎂大概產生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為主的脫硫劑在實現深脫硫方面都存在這樣或那樣的問題，且使用Na2CO3、CaC2脫硫引起的環境污染問題比較嚴重［6，7］，而鎂是極有效的脫硫劑，它與鐵水中的硫具有極強的化學親和力，能實現快速高效的脫硫，而且它還能很好地去除鐵水中氧化物雜質，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用，現在很多鋼鐵廠只有在生產高品質鋼種的時候才用鎂作為脫硫劑。

通過對鎂渣進行分析，發現鎂渣中存在一定狀態的單質鎂，且其中含有MgO、CaO、CaF2等對鎂冶煉脫硫有利的物質［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行研究。

2　試驗部分

2.1鎂渣

本試驗所采用的鎂冶煉渣取自國內某大型鎂冶煉企業，該企業采用典型的硅熱法煉鎂的生產工藝，在樣品運輸過程中干燥密封良好，對該鎂渣樣進行化學分析后得到其化學成分見表1

表1　鎂渣的化學成分 　%

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脫硫系統設備情況

（1）脫硫容器：100t 鐵水罐；平均每罐裝有預處理鐵水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；

（6）扒渣位置配備了1 臺液壓扒渣機、渣盤車和渣盤；

（7）現場工人可以在換罐和扒渣位置進行測溫取樣，設計較為合理；

（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。

2.3脫硫工藝參數

（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：以氮氣為輸送脫硫劑的載體，噴吹壓力在0.3MPa以上，流量為40～100m3/h，直接噴入鐵水內部；

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

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

2.4鎂渣脫硫試驗結果

圖1為使用鎂渣的脫硫效果。鎂渣脫硫平均脫硫率高，且鐵水預脫硫后終點硫含量低，且波動較少，相關數據整理如下，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 　 %

由試驗結果可以看出，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。

通過現場實測數據分析，得到脫硫工序鐵水的溫度分布情況，具體數據見表3

表3　脫硫前后溫度的變化 　 ℃

通過試驗結果可以看出，使用鎂渣比使用CaO做脫硫劑會導致鋼液溫度下降更多，這可能是因為鎂渣的使用量比CaO大的原因。

3　結果與討論

1）鎂渣中含有單質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，鎂渣的使用會導致鋼液更大的溫降，這一點對工業生產過程不利。

［1］ 孟樹昆，吳秀銘，徐晉湘.《2015年鎂工業發展報告》［R］.2016.

［2］ 楊重愚.輕金屬冶金學［M］.北京：冶金工業出版社，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.無機物熱力學數據手冊［M］.沈陽：東北大學出版社，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，高運明，等.鎂在鋼水脫硫中的應用［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

湖南省科技廳科學研究一般項目（項目編號：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和研究工作。