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鐵水預處理用鈍化金屬鎂顆料的生產(chǎn)與應用

  • 2012-10-26 21:38:31
  • 來源:網(wǎng)絡
  • 作者:
導讀: 介紹了化金屬顆粒的鈍化原理,方法及使用情況。
關鍵字: 鈍化金屬鎂 鐵水預處理 金屬鎂顆粒

1引言

目前國內(nèi)各大鋼鐵企業(yè)鐵水預處理脫硫站多數(shù)采用混采用混合噴吹(簡稱混吹)或復合噴吹(簡稱復吹)的方法進行鐵水預處理脫硫。脫硫劑基本上以鈍化金屬鎂和石灰質(zhì)物質(zhì)為原料,根據(jù)金屬鎂的熱力學數(shù)據(jù)和鐵水預處理狀態(tài)下的噴吹動力學條件得知,金屬鎂顆粒是理想的脫硫的脫硫劑。

但是由于金屬鎂熔點低(649℃),沸點亦低(1088℃),故極易燃易爆,噴吹時金屬鎂顆粒若不進行鈍化處理則不能正常發(fā)揮鎂脫硫的功能,而且還存在著安全隱患。為充分發(fā)揮金屬鎂脫硫作用,提高鎂的利用率、收得率、降低鎂使用單耗、減少噴濺、堵槍、粘渣等不利因素,確保噴吹脫硫工藝生產(chǎn)順行,所以重視鈍化金屬顆粒的鈍化質(zhì)量成為冶金工作者一項重要課題之一。主要研究鈍化原理、鈍化劑的選擇和鈍化方法實施,以適應鐵水預處理噴吹脫硫不同工藝參數(shù)的要求。

2金屬鎂顆粒鈍化

金屬鎂顆粒的制造方法分兩類,其一將鎂錠熔化,采用噴霧造粒方法形成規(guī)則圓形或橢圓形不同粒徑顆粒;其二將鑄錠機械加工铇成片屑,再經(jīng)風選合適粒徑組成金屬鎂顆粒,不符合要求的粉末再回收利用。目前,常用金屬鎂粒徑1.6-0.5mm,鈍化技術就是將這適合噴吹的金屬鎂顆粒表面鈍化,以備噴吹使用。

2.1鎂的化學性質(zhì)

鎂的化學性質(zhì)很活潑。其固體在常溫、干燥的空氣中是比較穩(wěn)定的,不易燃燒。但在熔融狀態(tài)下則極易燃燒。

2Mg+O2=2MgO(1)

300℃時,鎂與空氣中N2開始作用

3Mg+N2=Mg3N2(2)

鎂表面呈棕黃色。當溫度達600℃時,反應迅速,若在有水的情況下,則發(fā)生

Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3(3)

在水蒸氣加熱過程中,可發(fā)生

Mg+H2O(g)=MgO+H2(4)

所以說鎂不易與水接觸。

鎂能溶解天機酸中,例如:HCl、H2SO4、HNO3、H3PO但可耐HF、鉻酸(Cr2O3)腐蝕。

鹵鹽(或稱鹽精)MgCl2、MgCl2.6H2O對鎂有浸蝕作用。硫化物、氮化物、碳酸氫鈉溶液對鎂也有浸蝕作用。

鎂在NaOH和Na2O3溶液中是穩(wěn)定的,但有機酸能破壞鎂的穩(wěn)定性。

鎂還能還原一些氧化物(TiO2、VO2、LiO2)和氯化物(TiCl4、ErCl4)。

鎂與鐵不能形成合金,在鐵在鎂中溶解度隨溫度的增高而增大。

從鎂的化學性質(zhì)可以看出,鎂化學性質(zhì)相當活潑,難以形成自鈍化的氧化膜。一般精煉后的鎂錠均需防氧化處理—鈍化。鈍化是采用鉻酸鹽鈍化,將鉻酸、鉻酸鹽或垂鉻酸鉀為主成份的處理液浸泡鎂錠,使鎂金屬表面形成三價鉻和六價鉻及金屬鎂本身的化合物薄膜,這層膜有抑制鎂金屬腐蝕的鈍化防護作用。金屬鎂是一種耐腐蝕性能最差的金屬之一,因其化學活性高,是一種熱力學上很不穩(wěn)定的賤金屬。但值得指出的是含金屬雜質(zhì)量極低的鎂錠,鎂錠表面并不需要防護。

2.2金屬鎂顆粒的鈍化方法

2.2.1化學鈍化

目前,金屬顆粒鎂鈍化方法大多利用去除粗鎂中非金屬雜質(zhì)的原理,將部分氧化物CaO或MgO與鹵鹽能形成穩(wěn)定或不穩(wěn)定配合物的道理,對金屬鎂顆粒表面進行保護性處理。

MgO+MgCl2MgO.MgCl2(5)

5MgO+MgCl25MgO.MgCl2(6)

CaO+MgCl2CaO.MgCl2(7)

所以,常用MgCl2.6H2O(鹵水即MCl2430g/L)溶鈍化劑,將金屬鎂顆粒表面涂覆CaO或MgO粉劑后再兌入事先配制好鈍化液,以求其生成CaO.MgCl2(或MgO.MgCl2)但是,這個方法忽略了一個重要的事實,就是當鈍化后的金屬鎂顆粒,經(jīng)鐵水預處理用噴槍噴入(250℃左右的鐵液瞬時過程中,鹵水中的H2O則會與Mg發(fā)生式(4)的反應,引起火光,直至鐵水和溶渣的噴濺。國外曾有改變噴槍結構的方式,采用噴槍出口設有氣化室的辦法以減少噴濺的發(fā)生,雖有一定效果,但是易發(fā)生粘墻槍口及氣化室結渣瘤的辟病。為了生產(chǎn)順行,必須定時對噴槍氣化室進行繁重的清理工作,否則影響正常生產(chǎn)。這種鈍化方法情況下還有可能發(fā)生

MgCl2+H2O=MgOOHCl+HCl(8)

MgOHCl=MgO+HCl(9)

反應。

所以在鈍化鎂顆粒過程中和噴吹過程中有很濃的HCl氣體味道,對操作者身體和環(huán)境造成了危害。

除此而外,化學方法鈍化過程中由于添加CaO或MgO粉,在水溶液的情況下,也會發(fā)生反應式

CaO+H2O=Ca(OH)2(10)

和MgO+H2O=Mg(OH)2(11)

這種方法成本相對低廉,所以國內(nèi)市場供應的鈍化金屬鎂顆粒大多采用此種方法。

2.2.2物理鈍化

物理鈍化是將金屬鎂顆粒置于CaO粉末中利高速旋轉涂覆并伴隨加熱加入添加劑的辦法,使其表層包裹呈一層保護膜的方法。這種方法不發(fā)生化學反應,僅僅是涂覆,那么重要是一種添加劑的選擇,該種添加劑必須具備:有一定粘度,易于將CaO粉劑與金屬鎂顆粒粘附上;其密度應在18/cm3左右;揮發(fā)分≤0.5%且不與金屬鎂顆粒發(fā)生化學反應。在涂附過程中還應加入固強劑以保證噴吹顆粒鎂的流動性。該物質(zhì)對噴吹鎂顆粒發(fā)生渣稠有稀釋功能。

目前國內(nèi)僅有少數(shù)廠家采用此種方法鈍化。

3鈍化金屬鎂物理性指標

MmgH2OS粒度

≥92%≤0.5%≤0.002%0.5-1.6mm

自然堆角堆比重阻燃時間

≤300≥900Kg/cn3≥10S

涂層厚度≤8%燃點≥580℃

4影響鐵水預處理脫硫效果因素分析

鐵水噴吹鎂顆粒脫碌冶金效果影響因素,具體數(shù)據(jù)因各廠工藝參數(shù)、噴吹方式、噴吹裝置、噴槍結構的不同有所差異。但是影響因素的方面應當是有共性的,下面僅就其公性做一簡要分析供鐵水預處理脫硫操作者參考。

4.1鈍化金屬鎂質(zhì)量

脫硫粉劑質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響脫硫效果。

鈍化金屬鎂的質(zhì)量要求主要是金屬鎂的含量,一般Mg≥92%則是以保證噴吹脫硫的需要,應當提出的是不是鈍化金屬鎂脫硫劑鎂含量愈高脫硫效果愈佳,因為有鎂的利用率的問題,鎂含量高,由于噴吹參數(shù)選擇不合理,也有可能鎂耗增加了,反而不能達到目標值。但鈍化金屬鎂的顆粒度范圍值應適噴槍結構而加以選擇,確保其合適的流動性;鈍化層厚度及阻燃時間也隨噴吹工藝參數(shù)的差異而別,一般阻燃時間短,鎂顆粒燒損大,易噴濺;過長不利鎂在鐵液中反應順行?傊,對鈍化金屬鎂粒經(jīng)選擇與阻燃時間長短均需適應噴槍結構,不能一概而論。

4.2鐵水溫度

鐵水溫度不宜過高,也不宜過低,一般在1250-1350℃為合適范圍。

4.3鈍化金屬鎂噴吹量

生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn),當鐵水中硫含量低時,鎂在鐵水中溶解損失急劇增加,鐵水含硫為0.05%時,溶于鐵水中鎂耗量只占脫硫鎂耗量的5%而含硫0.005%時,熔損耗鎂是脫硫耗鎂的5-10倍。故應依據(jù)鐵水中原始硫含量,及時調(diào)整金屬鎂的噴吹量。國內(nèi)數(shù)據(jù)顯示,鎂單耗為0.5kg/t鐵左右。

4.4噴吹時間、噴吹速度及噴吹壓力

噴吹時間長,一般會增加鎂耗量,且易發(fā)生堵槍、粘渣現(xiàn)象過短則鎂量不足難以達到脫硫目標。一般5-7min。噴吹速度一般≤25kg/min;噴吹壓力一般≤500kPa但隨著各脫硫站裝備及噴槍結構不同,應做調(diào)整。以實現(xiàn)最終脫硫目標值為準。

此外,噴槍結構、噴槍插入鐵水中深度等也是影響脫硫效果的重要因素之一。

(關鍵詞:鈍化金屬鎂 鐵水預處理 金屬鎂顆粒)

(責任編輯:00951)

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