金属镁冶炼还原渣脱硫性能探析

金属镁冶炼还原渣脱硫性能探析

祁宁

61273219840120521X

摘要：社会经济的快速发展对矿产资源开采效率提出了更高要求。随市场对金属镁以及镁合金需求量的日渐提升，各类生产企业数量增多，在金属镁冶炼期间产生出的还原渣数量庞大。通过对还原渣进行还原处理，能够从根本上提升还原渣利用水平，避免还原渣在实际应用期间对周边环境造成严重污染。本文就针对此，首先分析金属镁冶炼还原渣脱硫性能，设计金属镁冶炼还原渣脱硫实验流程，明确金属镁冶炼还原渣脱硫性能影响因素，以期为员工工作人员提供理论性帮助。

关键词：金属镁冶炼；还原渣脱硫；性能

前言：金属镁是常见的工业金属材料，金属镁生产水平可值得影响到其他制造行业产品质量。经过实际统计发现，冶炼一吨的金属镁会产出约7吨左右的金属镁还原渣。金属镁还原渣属于工业废料，现阶段处理技术尚未成熟。因此对金属镁冶炼还原渣脱硫性能进行实验分析，确保还原渣能够在充当脱硫剂、提升金属镁生产生产效率中发挥出重要作用。

1、金属镁还原渣脱硫性能分析

我国金属镁行业发展速度不断加快，现在世界镁行业中占据了重要地位。由于镁产量不断增加，金属镁还原渣数量早已超过百万吨。为从根本上提升金属镁还原渣利用率，需要着重关注金属镁还原渣脱硫性能的分析。

借助电感耦合等离子发射光谱，对金属镁还原渣中的金属元可以进行全面测量，明确还原渣成分[1]。测量结果发现，还原渣中的氧化钙含量占50%以上。

通过使用循环流化床锅炉中的脱硫技术手段，需要将石灰石与煤放置到锅炉燃烧室中，石灰石可以在高温作用下生成氧化钙。氧化钙同时也可以与烟气中的二氧化硫发生反应，生成亚硫酸钙。亚硫酸钙难以在空气中保持稳定性，与空气继续结合还会生成硫酸钙，从而实现固硫目标。

不仅如此，在循环流化床中，许多颗粒可以进行循环反应，气固混合较为强烈，这种脱硫方式与湿法脱硫方式相比有效节约的水资源，促进了循环硫化床锅炉发展。因此结合循环硫化床锅炉脱硫方式，对金属镁还原渣进行性能研究。

由于还原渣中的碱性物质可以用干法脱硫剂，部分企业直接将还原渣应用在脱硫工作中，但实际脱硫效果不高。在实际研究中发现，借助水合反应，也能够进一步增强还原渣中的钙转化率。部分人员通过研究还原渣施法脱硫性能，发现通过增加烟气内的氧含量，合理控制反应温度，也能够有效提升脱硫效率。

2、金属镁冶炼还原渣脱硫实验

金属镁还原渣脱硫实验主要使用热重仪设备。设备运行期间的温度范围为25~1100℃，测重范围为±500mg。为有效分析出颗粒大小对青春的怀念渣脱硫情况造成的影响，需要将抽样选择出的金属镁还原加试样依照不同颗粒直径划分为4个级别。不同属性的颗粒温度为900℃，将氮气作为平衡性，在固定条件下进行三小时脱硫处理。为有效分析氧气含量对金属镁还原渣脱硫效果的影响，选择粒径还原渣，在氧气含量分别为5%及3%的情况下进行三小时脱硫处理。为分析温度对金属镁还原渣造成的不利影响，在固定还原渣直径、氧含量的基础上，分别设定800℃、900℃与1000℃的脱硫环境。

3、金属镁冶炼还原渣脱硫性能影响因素

3.1氧气含量对金属镁还原渣脱硫性能的影响

将实验温度控制在900℃之间、氮气为平衡式条件下，收集氧气量对金属镁冶炼还原渣脱硫性能的影响参数，判断影响特征[2]。实验结果发现，在氧气含量为5%的情况下，钙使用率比氧气含量为1%的使用率提升至了10%。由此可见，氧气含量对金属镁冶炼还原渣的脱硫效果具有直接影响。在氧气含量增多的情况下，金属镁冶炼还原渣的脱硫效果也会进一步提升。

3.2温度对金属镁还原渣脱硫性能的影响

将氧气含量设定为5%、氮气为平衡气的情况下，分别将技术面还原渣放置架环境温度为1000℃、900℃、800℃的环境下，收集还原渣脱硫效果。

经过实验研究发现，在金属镁冶炼还原渣反应前12分钟左右，温度较低的情况下，还原渣脱硫速度慢。因为环境温度不断提高，还原渣内氧气分子的动能 提升，活性进一步增强，反应速度以及钙利用率也处于持续增强阶段。在经过一段时间的反应后发现，还原渣内钙的利用效果存在临界点，在脱硫温度为900℃的情况下，金属镁冶炼还原渣的脱硫效果最好。在温度不断提高上升至1000℃的情况下，还原渣的烧结速度过快，孔隙率大幅度减少，二氧化硫及氧气的扩散阻力增强，致使钙利用率受到不利影响。

金属镁冶炼还原渣脱硫在900℃时，也处于循环流化床锅炉可以燃烧的温度放在那里，因此将金属镁还原渣应用在脱硫环节，实际应用效果能够得到根本上保障。

3.3颗粒大小对金属镁还原渣脱硫性能的影响

设定实验环境温度为900℃、氧气含量为5%、氮气为平衡气的情况下，判断不同粒径金属镁冶炼还原渣对脱硫性能的影响。实验样品的粒径为小于0.103毫米、处于0.3 21.2毫米之间。经过三小时的脱硫实验后，发现不同粒径的金属镁还原渣脱硫效率差距达17%。

在化学反应初期阶段，粒径更小的金属镁冶还原渣比粒径更大的金属镁冶还原渣反应速度更快。由于大粒径还原渣在化学反应期间会出现孔堵塞问题，严重影响到钙的转化效率。

由此可见，在金属镁冶炼还原渣脱硫过程中，粒径小的还原渣脱硫效果更好。为从根本上提升还原渣利用水平，可以在具体应用期间对还原渣首先进行磨碎处理，增强还原渣实际应用效果。

4、金属镁冶炼还原渣湿法脱硫

4.1水合以及脱硫机理

通过分析金属镁还原渣湿法脱硫能力，而现在脱硫期间主要就是使用酸碱中和反应。由于还原渣在室内中的溶解度下降，吸收浆液中的固液混合物。金属镁废渣溶液在基础爆水后生成强碱，以烟气中需要去除的二氧化硫共同溶于水，发生解离反应，从而生成对大气无害的气体。

4.2烟气流速

经过实际研究发现，烟气流速也可以对还原渣脱硫效果造成不同程度影响。在烟气流速越小的情况下，还原渣能够吸收的二氧化硫物质更多。反之在烟气过快时，还原渣能够吸收的二氧化碳物质量较少。在烟气流速为每分钟340mL的情况下，二氧化碳吸收时长为503分钟，二氧化碳吸附量为432.61毫克。

烟气流速与还原渣脱硫效果呈负相关的原因主要体现在以下几个方面：第一，增加烟气流速能够进一步提升二氧化硫的传质效果，减少反应过程中的气相阻力值，使酸碱中和反应更加充分，总传质系数进一步增大。二氧化硫气体停留时间会由于吸收塔中的烟气和数量增加而被削弱，缩减了二氧化硫与浆液的反应时长。不仅如此，还原渣的自然氧化反应与较低酸碱度的亚硫酸钙吸收反应速度较为缓慢，抑制了酸碱中和化学反应，导致二氧化硫吸收效果也受到不利影响。

因此为从根本上提升金属镁冶炼还原渣脱硫效果，还需要综合考量脱硫系统运行期间的各项要求，将反应时的气流速度控制在每分钟340mL，有效提升还原渣材料利用率，确保还原渣脱硫性能能够在节约脱硫成本，提高金属镁生产脱硫水分中发挥出重要作用。

总结：总而言之，借助热重分析仪，对金属镁还原渣脱硫性能进行细致分析，发现金属镁冶炼还原加脱硫转化率实验结果较为可靠。通过分析循环硫化床气固接触条件，发现还原渣脱硫效果最高可达78.3%以上。通过将金属镁还原渣作为脱硫剂，也可以有效解决环境污染问题，有效控制脱硫期间的承包，对促进金属镁产业可持续发展、提升金属镁生产期间的经济效益具有重要意义。

参考文献：

[1]郭静静,郭世平,高波.金属镁冶炼还原渣脱硫性能[J].有色金属(冶炼部分),2022(06):68-73.

[2]白坤举.镁还原渣应用于循环流化床锅炉脱硫的实验[J].中国金属通报,2020(01):106-107.