菱镁矿基脱硫剂在外加电场作用下铁水预处理脱硫的应用基础研究

Abstract: With the specially-made experimental installations used to simulate the conditions of the hot metal pre-treatment process, systematic study on magnesite-based desulphurizer is planed to be carried out, where the needed situ magnesium obtained by electrolysis in direct current electric field. Magnesite mixed with certain percentage of additives, through study on the continuous and high efficient electrode reaction mechanisms of MgO, the constituents of a new-type desulfurizer and optimal electrolysis technical operating parameters are hoped to be obtained; when temperature、electric field voltage and current or treatment time changed, the migration of [S] in hot metal is wanted to be studied; Kinetic rules of desulfurization reaction and the changing law of oxygen、sulfur potential reaction products in hot metal are also to be studied. The above systematic study work will provide the theoretical basis for production technology simplified, that is to say, the technology of magnesium from magnesite by electrolysis studied here maybe take the place of magnesite → magnesium → magnesium powder passivation → hot metal pre-treatment desulphurizing traditional technology. The study results will be helpful for promoting metallurgical industry energy saving and increasing benefits, raising the quality of products, low-carbon emissions and achieving green metallurgy goal.

在特制的实验装置中模拟铁水预处理的条件，开展菱镁矿基脱硫剂在外加直流电场的作用下直接电解出金属镁原位脱硫的系统研究工作。将菱镁矿配入一定比例添加剂，研究MgO连续高效电解的电极反应过程控制机理，确定最佳的电解工艺参数；研究外加电场在不同温度、不同电压、不同电流及不同处理时间的实验条件下，铁液中[S]元素的迁移规律；铁液中脱硫反应的动力学规律；铁液中氧位、硫位的变化及生成产物的变化规律；建立新型脱硫剂铁水预处理脱硫的热力学和动力学的理论模型，从而为达到简化生产工艺，即：利用菱镁矿直接电解出金属镁脱硫取代现有的菱镁矿→金属镁→钝化镁颗粒→铁水预处理脱硫生产流程的目标提供理论依据，研究成果对冶金工业节能增效、提高产品质量、努力实现低碳排放和绿色冶金具有一定指导意义。

在实验室条件下，自行设计、制造的电炉装置上，模拟铁水预处理的条件，开展菱镁矿基脱硫剂在外加直流电场的作用下直接电解出金属镁原位脱硫的系统研究工作。开发一种新的脱硫剂及脱硫工艺，将菱镁矿配入一定比例添加剂,制备出的这种新型脱硫剂是由氟化物和氧化镁及一定量助溶剂按一定的配比关系配制而成的电解质体系。将制备好的新型脱硫剂应用于铁水预处理进行脱硫实验，与此同时，在铁液施加直流电场，MgO在直流电场的作用下电解出金属Mg与铁水中的硫原位反应生成MgS,从而达到脱硫的目的。研究MgO连续高效电解的电极反应过程控制机理，确定最佳的电解工艺参数；研究外加电场在不同温度、不同电压、不同电流及不同处理时间的实验条件下，铁液中[S]元素的迁移规律；铁液中脱硫反应的动力学规律；铁液中氧位、硫位的变化及生成产物的变化规律；建立新型脱硫剂铁水预处理脱硫的热力学和动力学的理论模型。传统的以菱镁矿、白云石为原料通过硅热法和铝热法冶炼金属镁是一项成熟的工业技术，同时利用钝化镁颗粒对铁水进行预处理脱硫也在钢铁冶金企业得到广泛应用，而利用菱镁矿电解出来的金属镁直接对铁水进行“原位”脱硫，是新型的脱硫技术，研究成果对冶金工业简化工艺流程、节能增效、提高产品质量、努力实现低碳排放和绿色冶金具有一定指导意义。