D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2000.03.006 第22卷第3期 北京科技大学学报 Vol.22N0.3 2000年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 2000 转炉炉渣气化脱硫动力学 吴胜文王书桓金山同 北京科技大学冶金学院，北京100083 摘要研究了转炉炉渣的气化脱疏动力学，着重考察了熔渣温度、FO含量、碱度以及气氛 对气化脱疏速度的影响.对气态脱疏反应的机理和反应速度的限制性环节进行了分析和讨论， 关键词转炉炉渣：气化脱硫：脱硫机理：控制环节 分类号T℉713 在对不同类型转炉炉渣进行分熔实验过程 MgO坩埚内，此MgO坩埚再放入一直径为 中发现"，炉渣中存在着不同程度的气化脱硫现 36mm的半柱形刚玉管内，通过固定在此管上 象，各炉渣成分及分熔实验前后炉渣中硫的变 的钼丝能将此管推入或拉出炉中，从而使MgO 化如表1所示， 坩埚和渣样进入和退出高温区.在铜延伸管的 表1炉渣分熔前后渣样中S含量变化（质量分数） 末端用橡皮密封圈密封以确保入气系统的气密 Table1 The composition of slag and change of x,after frac- 性，热电偶从进气端插入并使其热端固定于恒 tional melting e 温带中渣样位置上方，为使渣样送入高温区后 种类SiO,TFe Mgo Cao Mno S(初)S(终) 快速密封系统以使出口气体进入吸收液中，在 A11.5023.007.1037.604.500.0470.009 炉管出口处使用橡皮塞密封，使气体尽快进入 B 14.8016.009.5040.404.700.0480.017 吸收液中.橡皮塞中含有硫，所以在炉管内橡皮 13.7015.1110.4255.811.760.1800.088 塞之前加一直径与炉管相近的圆柱状泡沫铝耐 D17.8214.5011.6047.900.690.1400.020 火材料防止辐射热对橡皮塞的加热，并在炉管 由表1可看出，在分熔实验过程中，对发生 出口末端加水冷套以确保橡皮塞中的硫不会因 分熔现象的A,B和D渣，其脱疏率分别为81%， 橡皮塞受热而排放出来. 65%和86%.C渣虽未出现分熔现象，其脱硫率 在30s内吸收液通常能检测到SO2,测定时 也达51%.这说明转炉渣在此实验气氛中气化 间只需在反应前1~2min,与整个脱硫反应时间 脱硫程度还是非常明显的.为了探讨转炉炉渣 相比很短，因此，由于渣样放入造成的零点误差 的再利用途径，有必要考察气氛、温度、渣成分 较小，氧气和氮气的流速用转子流量计来测量， 等因素对炉渣气化脱硫速度的影响. 保持流量恒定，一较长的半柱形刚玉载体沿逆 流方向放入反应区（恒温带）的靠近气体出口端 1实验方法与设备 的半区以使渣样获得良好的流动条件， 1.1试验设备 实验开始时，管内充满实验气体（如N2,O2 实验设备主要由以下几部分组成：气体通 等)10-20min,然后在该气流流动情况下，逆气 路系统：炉渣加热与控温系统：SO2吸收与滴定 流方向将渣样迅速推入炉管高温区，炉管与滴 系统.使用卧式钼丝管式炉加热炉渣，直径约 定器间采用管式连接，并将滴定器迅速打开.渣 为60mm的刚玉反应管的高温区长度约为20 样允许于l0min内在氮气流中达到预定温度. cm,精密温度控制器与一双铂铑热电偶相连以 在此期间内，由于放入渣样时引入的空气中的 测定和控制反应区温度，在反应管进气端连接 氧造成渣中1%2%S随气流流走而损失掉.出 了一铜质延伸管，此管侧壁的气嘴用于引入气 口气体通过滴定器时，可连续滴定气体中的$O2 体，将5g炉渣放入尺寸为φ32mm×10mm的 含量. 排出气体经除尘后由H,O,溶液吸收，用标 1999-0914收稿吴胜文男，29岁，博士生 定的氢氧化钠滴定液连续滴定，分析出口气体第 2 2卷 第 3期 2 0 0年 6月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u nr a l o fU n vi e邝 yit o f s e el n e e a n d l’ e c h n o el yg B e ij i n g V d l 一 2 2 N 0 3 J U n e 2 0 0 转炉炉 渣气化脱硫动 力学 吴胜文 王 书桓 北京科技大学冶金学院 , 北京 金 山 同 0X() 8 3 摘 要 研 究 了转 炉炉渣 的气化 脱硫 动力学 , 着重考 察 了熔渣 温度 、 X eF o 含量 、 碱 度 以及 气氛 对 气化脱硫 速度 的影 响 . 对 气态脱 硫反应 的机理和 反应速度 的限制性 环节进行 了分析 和讨论 . 关键词 转炉 炉渣 : 气 化脱 硫 ; 脱硫 机理 : 控 制环 节 分类号 件 7 1 3 在对不 同类型 转炉炉渣进行分熔实验过程 中发现l] , 炉渣 中存在着不 同程度的气化脱硫现 象 , 各炉渣成分及分熔实验前后 炉渣 中硫 的变 化如表 1 所 示 . 表 1 炉渣分熔前后渣样 中 S 含星变化 (质量分数 ) aT b le l hT e co m 脚阅iit o n Of is g a n d e h a n g e o f x, a ft e r fr a e - iot n a l . e l七血 g % 种类 5 10 : FT e MgO C aO M n 0 S (初 ) S (终 ) A l l . 5 0 2 3 . 0 0 7 . l 0 3 7 . 6 0 4 . 5 0 0 . 0 4 7 0 . 0 0 9 B l 4 . 8 0 l 6 . 00 9 . 5 0 4 0 . 4 0 4 . 7 0 0 . 0 4 8 0 . 0 l 7 C 13 . 7 0 l 5 . l l l 0 . 4 2 5 5 . 8 l l . 7 6 0 . l 80 0 . 0 88 D l 7 . 8 2 14 . 5 0 l l . 60 4 7 . 9 0 0 . 6 9 0 . l 4 0 0 . 0 2 0 由表 1 可看 出 , 在分 熔实验过程 中 , 对发生 分熔现象的 A , B 和 D 渣 , 其脱硫率分 别为 81 % , 65 % 和 86 % . c 渣虽 未 出现分熔现象 , 其脱硫 率 也达 51 % . 这 说 明转炉 渣在此实验气 氛中气 化 脱硫 程度 还是非常 明显 的 . 为了探讨转炉炉渣 的再 利用 途径 , 有必 要考察气氛 、 温 度 、 渣成分 等因 素对 炉渣气化脱硫速度 的影响 . 1 实验方法与设 备 L l 试验设备 实验 设备主 要 由 以下 几部 分组 成 : 气体通 路系统 ; 炉渣加 热 与控温 系统 ; 5 0 : 吸 收与 滴定 系统 . 使用 卧式铝丝 管式炉加热炉 渣 , 直径约 为 6 0 ~ 的 刚玉 反应 管的 高温 区长度约 为 20 c m , 精密温度控制器与一 双铂 锗热 电偶相连 以 测定和 控制反应 区温度 . 在反应 管进气端连接 了一铜质延伸管 , 此管侧壁 的气 嘴用 于 引入气 体 , 将 5 9 炉渣放入尺寸 为中32 m xl o 幻。 n。 的 l望珍 戒四 . 14 收稿 昊胜 文 男 , 29 岁 , 博士生 M g o 增祸 内 , 此 M g O 增锅 再放入 一 直 径 为 36 ~ 的 半 柱形 刚玉 管 内 , 通过 固定在此 管上 的铝 丝 能将 此管推入或拉出 炉中 , 从而 使 M g O 增祸 和 渣样进入和 退 出 高温 区 . 在铜 延伸 管的 末端用橡皮密封 圈密封以确保入气系统的气密 性 , 热 电偶从进气端插入并使其热 端固 定 于 恒 温 带中渣样位置 上 方 . 为使渣 样送入高温 区后 快速密封系统 以使 出 口 气体进 入吸 收液中 , 在 炉 管出 口处 使用 橡皮塞 密 封 , 使气 体 尽快 进入 吸收液中 . 橡皮塞中含有硫 , 所 以在炉管 内橡皮 塞 之前加 一 直径与 炉 管相 近的 圆柱状泡 沫铝耐 火材料 防止辐射 热对橡 皮塞的加热 , 并在炉管 出 口 末端加 水冷套 以确保橡皮塞 中的硫不 会 因 橡 皮塞 受热 而排放 出 来 . 在 3 0 5 内吸 收液通常能检测 到 5 0 2 , 测 定时 间 只需在反 应前 1一Z m in , 与 整个脱硫 反应 时 间 相 比很短 , 因此 , 由于渣样放入造成 的零点误差 较 小 . 氧 气和 氮气的流速用 转子 流量计来测 量 , 保 持流 量恒 定 . 一 较长 的半柱形 刚玉 载体沿逆 流方 向放入反应 区 (恒温 带) 的靠近气体 出 口端 的半区 以使渣 样获得 良好的流动 条件 . 实验 开始 时 , 管 内充满实验气 体 ( 如 N : , 0 2 等 l) 小20 m in , 然后在该气流流动 情况下 , 逆气 流方 向将渣 样迅速推入炉 管高温区 , 炉 管 与滴 定器 间采用 管式连接 , 并将滴定 器迅速打 开 . 渣 样 允 许于 10 m in 内在氮气 流中达到预定 温度 . 在此期间 内 , 由于 放入渣样 时 引入 的 空气 中的 氧造成渣 中 1% ~2 % S 随气流流走 而损 失掉 . 出 口 气体通过滴定 器时 , 可 连续滴定 气体中的 S q 含量 . 排 出气体经 除尘后 由 H Z O : 溶液吸 收 , 用 标 定的氢氧化 钠滴定液连 续滴 定 , 分析 出 口 气体 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2000. 03. 006