关键词：熔盐电化学;新型菱镁矿基脱硫剂;铁水预处理;镁脱硫
摘 要：铁水预处理脱硫技术做为冶金工业不可或缺的工业手段,深受广大钢铁企业的青睐。当使用镁做为脱硫剂时具有以下优点:首先,镁与硫反应是放热反应可以为脱硫反应提供热量;其次,脱硫反应生成的硫化镁稳定性极好,不易发生回硫现象;再次,其反应速度较快,并且脱硫反应产生的渣量少。所以,铁水预处理脱硫过程中常使用镁做为脱硫剂。然而使用镁做为脱硫剂也具有一些缺点,例如电解氧化镁生成镁和镁的钝化增加了冶炼成本,并且镁的利用率较低,有待提高。所以,急需开发一种新型的节能、环保且高效的脱硫剂进行铁水预处理脱硫。当前一些钢铁企业常用复合喷吹镁基脱硫剂的方法来进行铁水预处理脱硫,其中镁基脱硫剂为钝化的镁粒再加上一些CaO、CaC2等添加剂。菱镁矿是生成单质镁的重要原料,而我国是世界上菱镁矿储量最多的国家,其中又以辽宁省的储量最为丰富,并且辽宁省的矿石品位很高。本文使用新型菱镁矿基脱硫剂,在高温条件下熔融后,进行原位电解脱硫,对电解脱硫反应的可行性以及新型菱镁矿基脱硫剂自身的电化学性质进行探讨;对新型菱镁矿基脱硫剂电化学基础性质和脱硫反应的机理进行研究,分析温度和电流两个因素对脱硫反应的脱硫速率、脱硫效率及镁利用率的影响。通过对新型菱镁矿基脱硫剂自身进行电解实验并结合电解脱硫反应产物的XRD分析结果得出高温条件下新型菱镁矿基脱硫剂进行原位电解脱硫方法可行的结论。同时,本文通过电解脱硫反应正交实验分析了脱硫过程中温度、电流两个因素对脱硫速率、脱硫效率和镁利用率的影响程度,以及该反应条件的最优水平组合。通过电解脱硫反应单向实验进一步说明电流与温度两个因素对脱硫进程的影响,得出在温度不变,增大电流的情况下,脱硫反应速率先随电流增大而增大,在暂时下降之后继续随电流增大而增大;在电流不变,增大温度的情况下,脱硫反应速率随温度增大而增大的结论。经分析得出最佳的实验条件是:在温度为1400℃,电流为1A时电解脱硫进程最为理想,此时脱硫速率为47.6%/min,脱硫效率为62.6%,镁利用率为42.0%。本文的研究结果验证了高温电解新型菱镁矿基脱硫剂还原出镁进行铁水预处理中原位脱硫工艺的可行性,并对其工业化以及工艺优化有着重要的意义。
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