客服中心
4009008281
|
1引言
目前國內各大鋼鐵企業(yè)鐵水預處理脫硫站多數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物質為原料，根據金屬鎂的熱力學數據和鐵水預處理狀態(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順行，所以重視鈍化金屬顆粒的鈍化質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
鎂的化學性質很活潑。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。
從鎂的化學性質可以看出，鎂化學性質相當活潑，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。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。該物質對噴吹鎂顆粒發(fā)生渣稠有稀釋功能。
目前國內僅有少數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，具體數據因各廠工藝參數、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鈍化金屬鎂質量
脫硫粉劑質量的優(yōu)劣直接影響脫硫效果。
鈍化金屬鎂的質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�？傊瑢︹g化金屬鎂粒經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
生產實踐發(fā)現，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。故應依據鐵水中原始硫含量，及時調整金屬鎂的噴吹量。國內數據顯示，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，應做調整。以實現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）
