9. QUÁ TRÌNH TẠO XỈ
10.2. NGUỒN VÀ HƯỚNG ĐI CỦA S TRONG LÒ CAO
- S trong lò cao đến từ quặng, than cốc, chất phun thổi và chất trợ dung. Trong đó S mang vào từ than cốc là nhiều nh ất, chiếm từ
60÷80% toàn bộ tổng lượng S vào lò. Trong chất trợ dung, thường hàm lượng S rất ít, phần nhiều quặng tự nhiên chứa S
cũng không nhiều, nhưng cũng có một ít quặng S cao. S trong
quặng thiêu kết và quặng cầu viên, do trong quá trình thiêu kết
và nung đã bị khử phần l ớn, hàm lượng S cũng không cao. Thông thường S do quặng mang viên không đến 1/3 – ở tình
trạng bình thường, tổng lượng S vào lò cho mỗi tấn gang là
4÷6kg.
- Dạng tồn tại của S trong quặng ở dạng FeS và sulfát, dạng tồn
tại trong quặng thiêu kết và cầu viên là FeS. Nếu là quặng cầu
viên và quặng thiêu kết tự trợ dung, 1 phần S cũng có thể tồn tại ở dạng CaS. S trong than Cốc ở dạng hữu cơ, sunfit và sunfat.
- Một bộ phận S vào theo liệu lò bốc hơi thải ra ngoài lò theo khí
than, phần lớn đi vào trong gang và trong xỉ. Quan hệ cân bằng theo lượng S trước và sau khi vào lò:
Sliệu lò = SGang + Sbốc + Sxỉ (6-5)
- Nếu lấy (S) và [S] lần lượt biểu thị hàm lượng % của S ở trong
xỉ và trong Gang, n biểu thị lượng xỉ, tức Ls = ] [ ) ( S S , lấy 1 tấn gang là đơn vị, thì công thức trên có thể viết thành:
Sliệu - Sbốc = 1000[S] + n (S) = 1000[S] + nLS [S]
Coppyright © 2009 Thai An Mechanical and Metallurgy J.S.C- Address : 9/129 An Duong Vuong Str., Tay Ho Dist., Ha Noi tức là: [S] = ( ) [1000 ] Slieu Sboc nLs - + x 100% (6-6) • Trong công thức:
◦[S]: là hàm lượng S của gang, % ◦(S): là hàm lượng S của xỉ lò,%
◦Sliệu: là tổng lượng S liệu lò đưa vào, tức là phụ tải S, kg/
Tgang
◦Sbốc :là lượng S bốc ra ngoài lò , kg/ Tgang ◦n: là lượng xỉ, kg/ Tgang
- Từ công thức 6-6 có thể thấy: Hàm lượng S của gang quyết định
bởi các nhân tố sau:
• Khi luyện 01 đơn vị gang, tổng lượng S liệu lò đã đem vào
Sliệu, tức là phụ tải S, trong sản xuất lấy tỷ lệ giữa tổng lượng S
mỗi mẻ liệu đem vào lò với lượng gang mỗi mẻ liệu sản xuất ra
để tính toán. Phụ tải quyết định bởi hàm lượng S trong nguyên
liệu và phẩm vị của quặng. Để giảm thấp phụ tải S phải dùng cốc và quặng có S thấp.
• Lưu huỳnh bốc theo khí than, gần 1/2 S hữu cơ trong than cốc, trước khi đến mặt gió đã bốc hơi ở dạng S, SO2, H2S đi vào khí
than, phần còn lại, cháy trước mắt gió thành SO2 trong môi
trường khí hoàn nguyên của nồi lò, nó phản ứng theo phương
trình sau thành hơi S:
SO2 + 2C = 2CO + S↑ (6-7)
- Trong quá trình đi xuống của FeS 2 trong quặng, đến 5650
C thì bắt đầu phân giải:
Coppyright © 2009 Thai An Mechanical and Metallurgy J.S.C- Address : 9/129 An Duong Vuong Str., Tay Ho Dist., Ha Noi - FeS phân giải ra, ở phần trên của lò cao một bộ phận bị Fe2O3 và
H2S ôxy hoá
FeS + 10Fe2O3 = 7Fe3O4 + SO2↑ (6-9) 3FeS + 4H2O = Fe3O4 + 3H2S + H↑ (6-10)
- Muối sunfát trong liệu lò cũng phản ứng sinh ra SO2 và SO3 theo
phương trình sau:
CaSO4 + SiO2 = CaSiO3 + SO3↑ (6-11) CaSO4 + SO3 = CaO + CO + SO2↑ (6-12)
- Khí S, SO2, SO3, H2S sinh ra từ các phản ứng trên, trong quá
trình đi lên theo khí than lại bị FeO, CaO trong liệu lò hấp phụ đi xuống theo liệu lò, chỉ có một bộ phận nhỏ theo khí than thoát
ra ngoài lò, lượng S bốc ra có quan h ệ với các nhân tố: Tỷ lệ
than cốc, nhiệt độ lò, độ kiềm, lượng xỉ,.v.v…Tỷ lệ cốc cao,
nhiệt độ lò cũng cao, lượng khí than sinh ra cũng lớn, Lưu tốc
của khí than tăng nhanh, thời gian lưu lại trong lò của khí than
ngắn, thì trong quá trình đi lên lưu huỳnh bị liệu lò hấp phụ ít.
Vì thế, S theo khí than thoát ra ngoài tăng lên. Độ kiềm cao và lượng xỉ lớn, thì lượng S bị hấp phụ nhiều, S bay hơi sẽ ít. Căn
cứ vào thống kê sản xuất, thì với gang luyện thép S bay hơi là 5÷10%, Gang đúc là 15÷20%, gang si-líc và gang măng-gan là 5÷10%.
- Từ các phương trình trên có thể thấy, gia tăng lượng xỉ cũng có
thể giảm thấp hàm lượng S của gang. Nhưng trong thực tế, tăng lượng xỉ tất nhiên dẫn đến tỷ lệ cốc tăng lên, tỷ lệ cốc tăng lên
thì lượng S do than cốc mang vào tăng lên. Nếu tỷ lệ cốc không tăng lên thì tất nhiên nhiệt độ lò giảm xuống, dẫn đến tính lưu
Coppyright © 2009 Thai An Mechanical and Metallurgy J.S.C- Address : 9/129 An Duong Vuong Str., Tay Ho Dist., Ha Noi
động của xỉ lò xấu đi. Ngoài ra lượng xỉ tăng lên, phá vỡ thuận
hành lò cao, điều đó đều bất lợi cho việc khử S. Vì thế, lượng xỉ tăng không đạt được mục đích giảm thấp hàm lượng S của gang. Ngược lại, hết sức nâng cao phẩm vị của quặng, giảm thiểu lượng xỉ, xúc tiến lò cao thuận hành, mới có thể cải thiện sản
xuất của lò cao.
- Như thế, con đường để giảm thấp hàm lượng S của gang chủ yếu là nâng cao năng lực khử S của xỉ lò, tăng hệ số phân phối LS để
S vào trong xỉ. Năng lực khử S của xỉ lò có quan hệ với các nhân
tố thành phần xỉ lò và chế độ nhiệt của nồi lò, mà các nhân tố đó đều là các nhân tố mà người thao tác lò cao có thể điều tiết.