Il principale fornitore mondiale di carburo di calcio .
Carburo di calcio per la desolforazione dell'acciaio: in che modo particelle di dimensioni comprese tra 2 e 10 mm possono migliorare l'efficienza della desolforazione?
2026-01-13
Vedere la scoria formarsi sulla superficie dell'acciaio fuso durante la metallurgia in siviera è uno spettacolo meraviglioso che segnala il progresso. Significa che lo strato di raffinazione sintetica si è formato e che la pulizia dell'acciaio è già iniziata. Tuttavia, lo spesso strato che assorbe le impurità e impedisce il contatto tra acciaio e ossigeno funge anche da barriera fisica, impedendo al desolforante ( carburo di calcio ) di raggiungere l'acciaio fuso sottostante. È qui che la granulometria del carburo di calcio diventa essenziale!
La rimozione dello zolfo dall'acciaio è una fase critica della raffinazione secondaria. Garantisce che l'acciaio formato sia lavorabile e contenga minime impurità. L'aggiunta di CaC2 è una tecnica piuttosto matura che risale agli anni '70. Tuttavia, l'uso di particelle di piccole dimensioni rimane la soluzione più diffusa per il controllo.
In questo articolo, esploreremo come la dimensione del carburo di calcio (2-10 mm) influenzi il processo di desolforazione. Ne analizzeremo inoltre l'efficacia, la sicurezza e gli aspetti economici. Alla fine, il lettore avrà un'idea chiara della dimensione ideale delle particelle per il processo di desolforazione dell'acciaio. Iniziamo dalle basi: perché lo zolfo viene rimosso dall'acciaio.
Informazioni sullo zolfo nell'acciaio
La fonte di zolfo nell'acciaio proviene in genere dalle materie prime, come minerale di ferro, rottami di acciaio o ferroleghe. Il metallo fuso conterrà zolfo proveniente dalle fonti menzionate. Deve essere rimosso per garantire che le proprietà meccaniche dell'acciaio rimangano intatte. In genere, l'output di un altoforno contiene100-800 ppm di zolfo, che deve essere ridotto a 35-10 ppm, a seconda dei requisiti del processo.
La necessità della desolforazione
L'acciaio di alta qualità a basso contenuto di zolfo è anche chiamato "acciaio pulito". L'acciaio prodotto dal forno ad arco elettrico (EAF) e dal forno a ossigeno basico (BOF) deve essere sottoposto a un processo di metallurgia secondaria per migliorarne i livelli di purezza. Ecco i principali motivi per cui l'acciaio deve essere sottoposto a desolforazione:
● Corrosione a caldo: il ferro presente nell'acciaio reagisce con lo zolfo per formare FeS. Il solfuro di ferro ha un basso punto di fusione di 988 °C, che influisce sulla lavorabilità dell'acciaio, in particolare durante la laminazione a caldo e la forgiatura. Il FeS fonde, indebolendo l'acciaio e rendendolo fragile e soggetto a cricche.
● Scarsa saldabilità: durante la saldatura, il calore intenso provoca la fusione del metallo. La parte buona si solidifica, formando tensioni interne di trazione. Mentre il FeS rimane liquido per un certo periodo, le tensioni diventano insopportabili, portando a una cricca di solidificazione o a una rottura a caldo.
● Resistenza alla corrosione: sulla superficie possono formarsi piccoli fori profondi poiché lo zolfo riduce la resistenza alla corrosione dell'acciaio.
●SO 2 Emissioni: la rimozione dello zolfo aiuta a mantenere le emissioni di anidride solforosa entro i limiti consentiti. È fondamentale per garantire la conformità alle severe normative sull'aria, che in genere richiedono 20 mg/m³ .
● Riciclo dei sottoprodotti: l'aggiunta di CaC 2 provoca la formazione di scorie di carburo, riciclabili, garantendo la sostenibilità (Qi et al., 2022)
La scienza dietro la desolforazione del carburo di calcio
Prima di approfondire l'impatto delle dimensioni delle particelle di carburo di calcio ( CaC2 ) sulla desolforazione, cerchiamo di capire come funziona il processo. In una sezione successiva, approfondiremo l'impatto delle dimensioni delle particelle di carburo di calcio e il modo in cui migliorano questi meccanismi.
Meccanismo di reazione
La reazione fondamentale che porta alla formazione di schegge sulla superficie dell'acciaio fuso è:
CaC 2 + S → CaS + 2C
Il carburo di calcio reagisce con lo zolfo per formare solfuro di calcio, rilasciando carbonio nell'acciaio. Il CaS è insolubile, quindi galleggia sulla superficie dell'acciaio fuso, che può essere facilmente rimosso dopo un tempo adeguato.
Effetto dei parametri di processo
Qualità del reagente
● Purezza del reagente: è semplice. Un CaC 2 puro darà luogo a una reazione più forte. Un carburo di calcio puro >63-68% e bassi livelli di Si (<2%) e P (<0,02%) garantiscono la massima reazione e una bassa contaminazione.
● Portata del reagente: per ottenere elevate velocità di rimozione è necessario controllare l'aggiunta del reagente. 200-300 g/min sono considerati ideali.
Fattori chimici
● Stato di deossidazione: per evitare che il CaC 2 venga consumato dall'ossigeno, l'acciaio fuso deve essere mantenuto in uno stato a basso contenuto di ossigeno.
● Tempo di incubazione: il carburo di calcio non reagisce immediatamente. Richiede un periodo di incubazione iniziale di 20-40 secondi prima che la cinetica di reazione si attivi.
● Fase limitante la velocità: la diffusione dello zolfo nel CaC 2 è la fase limitante la velocità del processo.
● Temperatura: l'effetto è minimo, con il 3% sopra i 100 °C. Pertanto, è fondamentale concentrarsi su altri aspetti, come la miscelazione.
Aspetti meccanici
● Rapporto di penetrazione (β): l'efficienza della reazione dipende dal rapporto di penetrazione, che è il flusso di gas (per l'agitazione) rispetto al flusso di reagente (per l'iniezione).
● Variante del processo: la scelta tra il pretrattamento del metallo caldo e la raffinazione in forno siviera determina la resa.
● Miscelazione/agitazione: la configurazione dei sistemi di iniezione dei reagenti, come i sistemi a doppia lancia, e il livello di agitazione del gas inerte determinano il contatto dello zolfo con il carburo di calcio.
L'impatto delle dimensioni delle particelle da 2 a 10 mm sulla desolforazione
Dopo aver appreso tutto sul processo di desolforazione e sull'impatto dei vari parametri sulla sua efficienza, possiamo passare alla parte più critica della nostra discussione, ovvero l'impatto della granulometria del carburo di calcio sull'efficienza della desolforazione. Nei processi ad alta produttività, la granulometria ottimale è compresa tra 2 e 10 mm.
Cinetica e reattività sostenuta
Analizzeremo come l'aumento della superficie reattiva influenzi la cinetica complessiva della reazione. Il carburo di calcio deve rimanere stabile nel metallo fuso durante tutto il processo. L'intervallo di temperatura tra 2 e 10 mm è fondamentale per l'efficienza.
● Velocità di reazione sostenuta
Sebbene la riduzione del carburo di calcio in polvere per l'aggiunta all'acciaio fuso possa portare alla reazione più rapida, l'effetto svanisce rapidamente. Le dimensioni di 2-10 mm forniscono un diametro di trasferimento di massa efficace e duraturo, garantendo una reazione affidabile per l'intero periodo di raffinazione (Coudure & Irons, 1994).
● Evitare il rallentamento chimico
La moderata area superficiale delle particelle di 2-10 mm limita la rapida formazione di un guscio di solfuro di calcio (CaS) che "soffoca" le particelle ultrafini in pochi secondi (Chiang et al., 1990). Questa crescita più lenta del guscio garantisce che il nucleo di carburo continui a reagire efficacemente, seguendo una cinetica di diffusione prevedibile.
Utilizzo e controllo fisico
La robustezza fisica delle particelle di carburo di calcio da 2-10 mm si traduce in un utilizzo superiore del materiale, a differenza della polvere.
Alto tasso di utilizzo
Le particelle nell'intervallo 2-10 mm raggiungono un utilizzo del reagente del 55-75%, contro solo il 40-55% per le polveri <1 mm. Questo perché un minor numero di particelle viene immediatamente espulso dal gas di trasporto (Coudure & Irons, 1994).
Ottimo rapporto di penetrazione ( β )
Alle velocità di iniezione tipiche, il rapporto di penetrazione β raggiunge il 25-35%, significativamente più alto rispetto alle polveri fini. La maggiore massa di queste particelle le aiuta a resistere al trascinamento delle bolle di gas e garantisce la loro penetrazione in profondità nel metallo fuso.
Tempo di residenza sufficiente
Sebbene il tempo di residenza nel pennacchio di iniezione sia breve (0,8–3 secondi), vengono iniettati miliardi di particelle, garantendo un'esposizione cumulativa sufficiente per una desolforazione del 75–90% in 180–240 secondi (Guo et al., 2023).
Risultati prevedibili
Un controllo rigoroso delle dimensioni (>90% entro le specifiche) garantisce valori K e β ripetibili, spostamento dopo spostamento, rendendo la reazione più facile da controllare e i risultati altamente prevedibili.
Vantaggi dell'utilizzo di particelle di dimensioni comprese tra 2 e 10 mm
Reazione ottimizzata Bilancia l'area superficiale per una cinetica efficace, impedendo al contempo la rapida formazione di un guscio di CaS e prolungando la reazione più a lungo. | Migliore penetrazione L'elevato rapporto di penetrazione (β=25-35%) nel trasporto pneumatico garantisce un contatto profondo, con conseguenti notevoli guadagni di desolforazione per aggiunta di reagente. |
Mixaggio migliorato I granuli consentono un'agitazione e una circolazione efficienti con formazione di bolle di gas, riducendo le "zone morte" inerti e massimizzando la diffusione dello zolfo. | Maggiore sicurezza Riduce significativamente il rischio di esplosione del gas acetilene dovuto all'esposizione all'umidità rispetto alle polveri fini, polverose e altamente reattive. |
Efficienza del processo Il controllo rigoroso delle dimensioni garantisce costanti di velocità K e penetrazione ripetibili, garantendo risultati altamente prevedibili ed efficienza del processo. | Facilità di gestione I granuli sono meno abrasivi, consentendo portate più elevate e stabili e proteggendo dall'usura le attrezzature, come le lance di iniezione. |
Ridurre i costi dei reagenti Un utilizzo migliorato e una riduzione delle perdite portano a un consumo di reagenti inferiore del 25% rispetto ai metodi basati su polveri di dimensioni micrometriche. | |
Caso di studio: esempio di TYWH
La granulometria da 2 a 10 mm è un prodotto commerciale di successo, con importanti produttori come TYWH specializzati nella sua produzione ed esportazione a livello globale. TYWH ha una capacità produttiva annua di 120.000 tonnellate ed esporta in tutto il mondo granuli specializzati da 2 a 4 mm e 4 a 7 mm. Questi prodotti presentano una granulometria uniforme (>90% di qualità) e sono confezionati in modo sicuro in fusti di N2 per garantirne la qualità e la sicurezza.
Se sei interessato a scoprire di più suTYWH , allora visita il loro sito web!
Conclusione
In sintesi, possiamo concludere che l'ottimizzazione delle dimensioni delle particelle di carburo di calcio si traduce in un elevato utilizzo, una migliore penetrazione e una reazione ottimizzata e duratura nel tempo. Ciò comporta una riduzione dei costi dei reagenti e una maggiore sicurezza, riducendo i rischi di esplosione e garantendo risultati prevedibili.
consigliato per te
nessun dato
Contattaci
Head Office: Room 438, No. 58 Wanxiang Road, Gultin Street, Binhai New Area, Tianjin, Cina
Fabbrica: area del progetto di Laoshidan di Hainan Industrial Park, distretto di Hainan, Città di Wuhai, Mongolia interiore, Cina