Nhà cung cấp canxi cacbua hàng đầu thế giới .
Canxi cacbua dùng trong khử lưu huỳnh thép: Kích thước hạt 2-10mm có thể cải thiện hiệu quả khử lưu huỳnh như thế nào?
2026-01-13
Việc quan sát lớp xỉ hình thành trên bề mặt thép nóng chảy trong quá trình luyện kim trong thùng chứa là một cảnh tượng đẹp mắt, báo hiệu sự tiến triển. Điều đó có nghĩa là lớp tinh luyện tổng hợp đã hình thành và quá trình làm sạch thép đã bắt đầu. Tuy nhiên, lớp dày này hấp thụ tạp chất và ngăn cản sự tiếp xúc giữa thép và oxy, đồng thời cũng đóng vai trò như một rào cản vật lý, ngăn chất khử lưu huỳnh ( canxi cacbua ) tiếp xúc với thép nóng chảy bên dưới. Đó là lý do tại sao kích thước hạt của canxi cacbua trở nên vô cùng quan trọng!
Loại bỏ lưu huỳnh khỏi thép là một bước tinh luyện thứ cấp quan trọng. Bước này đảm bảo thép thành phẩm dễ gia công và có ít tạp chất. Việc thêm CaC₂ là một kỹ thuật khá hoàn thiện, có từ những năm 1970. Tuy nhiên, việc sử dụng các hạt có kích thước nhỏ vẫn là phương pháp chủ đạo để kiểm soát hàm lượng lưu huỳnh.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu ảnh hưởng của kích thước hạt canxi cacbua (2-10mm) đến quá trình khử lưu huỳnh. Đồng thời, phân tích hiệu quả, độ an toàn và các khía cạnh liên quan đến chi phí. Sau khi đọc xong, người đọc sẽ có cái nhìn rõ ràng về kích thước hạt lý tưởng cho quá trình khử lưu huỳnh trong thép của họ. Chúng ta hãy bắt đầu với những điều cơ bản: tại sao lưu huỳnh cần được loại bỏ khỏi thép.
Thông tin cơ bản về lưu huỳnh trong thép
Nguồn gốc của lưu huỳnh trong thép thường đến từ các nguyên liệu thô, chẳng hạn như quặng sắt, thép phế liệu hoặc hợp kim sắt. Kim loại nóng chảy sẽ có hàm lượng lưu huỳnh từ các nguồn đã đề cập. Cần phải loại bỏ nó để đảm bảo các tính chất cơ học của thép được giữ nguyên. Thông thường, sản phẩm đầu ra của lò cao chứa...100-800 Nồng độ lưu huỳnh cần được giảm xuống còn 35-10 ppm, tùy thuộc vào yêu cầu của quy trình.
Sự cần thiết của việc khử lưu huỳnh
Thép chất lượng cao với hàm lượng lưu huỳnh thấp còn được gọi là “thép sạch”. Sản phẩm của lò hồ quang điện (EAF) và lò oxy cơ bản (BOF) phải trải qua quá trình luyện kim thứ cấp để nâng cao độ tinh khiết. Dưới đây là những lý do chính tại sao thép phải trải qua quá trình khử lưu huỳnh:
● Hiện tượng giòn nóng: Sắt có trong thép phản ứng với lưu huỳnh tạo thành FeS. Sắt sunfua có điểm nóng chảy thấp là 988 °C, ảnh hưởng đến khả năng gia công của thép, đặc biệt là trong quá trình cán nóng và rèn. FeS nóng chảy, làm suy yếu thép, khiến nó trở nên giòn và dễ bị nứt.
● Khả năng hàn kém: Trong quá trình hàn, nhiệt độ cao làm cho kim loại nóng chảy. Phần kim loại tốt sẽ đông đặc lại, tạo ra ứng suất kéo bên trong. Trong khi FeS vẫn ở trạng thái lỏng trong một khoảng thời gian, ứng suất trở nên không thể chịu đựng được, dẫn đến nứt do đông đặc hoặc rách nóng.
● Khả năng chống ăn mòn: Các lỗ nhỏ, sâu có thể hình thành trên bề mặt do lưu huỳnh làm giảm khả năng chống ăn mòn của thép.
●SO 2. Khí thải: Loại bỏ lưu huỳnh giúp giữ lượng khí thải sulfur dioxide trong phạm vi cho phép. Đây là yếu tố then chốt để đảm bảo tuân thủ các quy định nghiêm ngặt về chất lượng không khí, thường yêu cầu mức 20mg/m³ .
● Sản phẩm phụ tái chế: Việc thêm CaC2 gây ra sự hình thành xỉ cacbua, có thể tái chế, đảm bảo tính bền vững (Qi và cộng sự, 2022).
Khoa học đằng sau quá trình khử lưu huỳnh bằng canxi cacbua
Trước khi đi sâu vào ảnh hưởng của kích thước hạt Canxi Cacbua ( CaC₂ ) đến quá trình khử lưu huỳnh, chúng ta hãy cùng tìm hiểu cách thức hoạt động của quá trình này. Chúng ta sẽ đề cập đến ảnh hưởng của kích thước canxi cacbua và cách nó tăng cường các cơ chế này trong phần sau.
Cơ chế phản ứng
Phản ứng cốt lõi dẫn đến sự hình thành lớp cặn trên bề mặt thép nóng chảy là:
CaC₂ + S → CaS + 2C
Canxi cacbua phản ứng với lưu huỳnh tạo thành canxi sunfua, giải phóng cacbon vào thép. CaS không tan trong nước nên nổi lên bề mặt thép nóng chảy, có thể dễ dàng loại bỏ sau một thời gian thích hợp.
Ảnh hưởng của các thông số quy trình
Chất lượng thuốc thử
● Độ tinh khiết của chất phản ứng: Rất đơn giản. CaC₂ tinh khiết sẽ cho phản ứng mạnh hơn. Canxi cacbua có độ tinh khiết >63-68% và hàm lượng Si (<2%) và P (<0,02%) thấp đảm bảo phản ứng tối đa và ít tạp chất.
● Tốc độ dòng chảy của thuốc thử: Việc kiểm soát lượng thuốc thử thêm vào là cần thiết để đạt được tỷ lệ loại bỏ cao. Tốc độ lý tưởng được coi là 200-300g/phút.
Các yếu tố hóa học
● Trạng thái khử oxy: Để ngăn CaC2 bị oxy tiêu thụ, thép nóng chảy cần được giữ ở trạng thái ít oxy.
● Thời gian ủ: Canxi cacbua không phản ứng ngay lập tức. Nó cần một khoảng thời gian ủ ban đầu từ 20–40 giây trước khi phản ứng bắt đầu diễn ra.
● Bước giới hạn tốc độ: Sự khuếch tán của lưu huỳnh đến CaC2 là bước giới hạn tốc độ trong quá trình này.
● Nhiệt độ: Ảnh hưởng là tối thiểu, chỉ 3% ở nhiệt độ trên 100 °C. Do đó, tập trung vào các khía cạnh khác, chẳng hạn như quá trình trộn, là điều quan trọng.
Các khía cạnh cơ học
● Tỷ lệ thâm nhập (β): Hiệu quả của phản ứng phụ thuộc vào tỷ lệ thâm nhập, là tỷ lệ giữa lưu lượng khí (để khuấy) và lưu lượng chất phản ứng (để bơm).
● Biến thể quy trình: Việc lựa chọn giữa xử lý sơ bộ gang nóng và tinh luyện trong lò nung sẽ quyết định sản lượng.
● Trộn/Khuấy: Cấu hình của hệ thống bơm thuốc thử, chẳng hạn như hệ thống hai vòi phun, và mức độ khuấy bằng khí trơ sẽ quyết định sự tiếp xúc của lưu huỳnh với canxi cacbua.
Ảnh hưởng của kích thước hạt 2 - 10mm đến quá trình khử lưu huỳnh
Sau khi tìm hiểu về quy trình khử lưu huỳnh và ảnh hưởng của các thông số khác nhau đến hiệu quả của nó, chúng ta có thể chuyển sang phần quan trọng nhất của cuộc thảo luận, đó là ảnh hưởng của kích thước hạt canxi cacbua đến hiệu quả khử lưu huỳnh. Trong các quy trình năng suất cao, kích thước hạt tối ưu là 2-10mm.
Động học và khả năng phản ứng bền vững
Chúng ta sẽ phân tích ảnh hưởng của việc tăng diện tích bề mặt phản ứng đến động học phản ứng tổng thể. Canxi cacbua phải duy trì trạng thái ổn định trong kim loại nóng chảy trong suốt quá trình. Khoảng kích thước 2-10mm là rất quan trọng đối với hiệu quả.
● Tốc độ phản ứng duy trì
Mặc dù việc nghiền canxi cacbua thành dạng bột để thêm vào thép nóng chảy có thể dẫn đến phản ứng nhanh nhất, nhưng hiệu quả lại nhanh chóng giảm đi. Kích thước 2–10 mm cung cấp đường kính truyền khối hiệu quả và ổn định, đảm bảo phản ứng đáng tin cậy trong suốt toàn bộ thời gian tinh luyện. (Coudure & Irons, 1994).
● Tránh hiện tượng chậm lại do hóa chất
Diện tích bề mặt vừa phải của các hạt có kích thước 2–10 mm hạn chế sự hình thành nhanh chóng của lớp vỏ sản phẩm canxi sunfua (CaS) làm "bóp nghẹt" các hạt siêu mịn trong vòng vài giây (Chiang và cộng sự, 1990). Sự phát triển lớp vỏ chậm hơn này đảm bảo lõi cacbua tiếp tục phản ứng hiệu quả, tuân theo động học khuếch tán có thể dự đoán được.
Sử dụng và Kiểm soát vật lý
Độ bền vật lý của các hạt canxi cacbua có kích thước 2-10mm giúp tối ưu hóa việc sử dụng vật liệu, khác với bụi.
Tỷ lệ sử dụng cao
Các hạt có kích thước từ 2–10 mm đạt hiệu suất sử dụng thuốc thử từ 55–75% so với chỉ 40–55% đối với bụi có kích thước <1 mm. Điều này là do ít hạt bị thổi bay ngay lập tức bởi khí mang (Coudure & Irons, 1994).
Tỷ lệ xuyên thấu tuyệt vời ( β )
Ở tốc độ phun thông thường, tỷ lệ thâm nhập β đạt 25–35%—cao hơn đáng kể so với bột mịn. Khối lượng lớn hơn của các hạt này giúp chúng chống lại việc bị cuốn theo các bọt khí và đảm bảo chúng thâm nhập sâu vào kim loại nóng chảy.
Thời gian cư trú đủ
Mặc dù thời gian lưu trú trong đám khói phun ngắn (0,8–3 giây), hàng tỷ hạt được phun vào, tạo ra lượng phơi nhiễm tích lũy đủ để khử lưu huỳnh 75–90% trong 180–240 giây (Guo et al., 2023).
Kết quả có thể dự đoán được
Kiểm soát kích thước chặt chẽ (>90% nằm trong phạm vi quy định) đảm bảo các giá trị K và β có thể lặp lại qua từng lần phản ứng, giúp phản ứng dễ kiểm soát hơn và kết quả có tính dự đoán cao.
Ưu điểm của việc sử dụng kích thước hạt 2 - 10mm
Phản ứng tối ưu Cân bằng diện tích bề mặt để đạt hiệu quả động học cao đồng thời ngăn ngừa sự hình thành lớp vỏ CaS nhanh chóng, giúp duy trì phản ứng lâu hơn. | Khả năng thâm nhập tốt hơn Tỷ lệ thâm nhập cao (β=25-35%) trong vận chuyển khí nén đảm bảo tiếp xúc sâu, dẫn đến hiệu quả khử lưu huỳnh đáng kể trên mỗi lần thêm thuốc thử. |
Trộn tăng cường Các hạt nhỏ cho phép khuấy trộn và tuần hoàn hiệu quả nhờ sục khí, giảm thiểu các "vùng chết" trơ và tối đa hóa sự khuếch tán lưu huỳnh. | An toàn hơn Giảm đáng kể nguy cơ nổ khí axetylen do tiếp xúc với hơi ẩm so với các loại bột mịn, dễ phản ứng và nhiều bụi. |
Hiệu quả quy trình Kiểm soát kích thước chặt chẽ giúp đảm bảo hằng số tốc độ K và độ xuyên thấu có thể lặp lại, mang lại kết quả có tính dự đoán cao và hiệu quả quy trình. | Dễ sử dụng Các hạt nhỏ ít gây mài mòn hơn, cho phép tốc độ dòng chảy ổn định và cao hơn, đồng thời bảo vệ các thiết bị như vòi phun khỏi bị mài mòn. |
Giảm chi phí thuốc thử Việc tối ưu hóa sử dụng và giảm thiểu thất thoát dẫn đến lượng thuốc thử tiêu thụ ước tính thấp hơn 25% so với các phương pháp sử dụng bột kích thước micron. | |
Nghiên cứu trường hợp: Ví dụ về TYWH
Kích thước hạt 2-10mm là một sản phẩm thương mại thành công, với các nhà sản xuất lớn như TYWH chuyên sản xuất và xuất khẩu toàn cầu. TYWH có năng lực sản xuất hàng năm là 120.000 tấn và xuất khẩu các loại hạt chuyên dụng 2-4mm và 4-7mm ra toàn thế giới. Các sản phẩm này có độ đồng nhất kích thước cao (>90% đạt tiêu chuẩn) và được đóng gói an toàn trong thùng N2 để duy trì chất lượng và an toàn.
Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm vềTYWH Sau đó, hãy truy cập trang web của họ!
Phần kết luận
Tóm lại, chúng ta có thể kết luận rằng việc tối ưu hóa kích thước hạt canxi cacbua giúp tăng hiệu quả sử dụng, khả năng thẩm thấu tốt hơn và duy trì phản ứng tối ưu trong thời gian dài hơn. Điều này dẫn đến chi phí thuốc thử thấp hơn và độ an toàn cao hơn bằng cách giảm nguy cơ cháy nổ và đảm bảo kết quả có thể dự đoán được.
được đề xuất cho bạn
không có dữ liệu
Hãy liên hệ với chúng tôi
Trụ sở chính: Phòng 438, Số 58 Đường Wanxiang, Đường Gulin, Khu Tân Hải, Thiên Tân, Trung Quốc
Nhà máy: Khu dự án Laoshidan thuộc Khu công nghiệp Hải Nam, Quận Hải Nam, Thành phố Vũ Hải, Nội Mông, Trung Quốc