BRPI1015360B1

BRPI1015360B1 - Método para dessulfuração do metal quente

Info

Publication number: BRPI1015360B1
Application number: BRPI1015360-8A
Authority: BR
Inventors: Naoki Kikuchi; Masaki Koizumi; Takashi Yamauchi; Takehito Matsuda; Yasuo Kishimoto; Maki Iwasa; Yoshie Nakai
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2021-10-26
Also published as: JP2011149087A; EP2434025A1; KR101366720B1; JP5195833B2; WO2011002094A1; KR20120026623A; CN102471814A; BRPI1015360A2; EP2434025B1; CN102471814B; EP2434025A4

Abstract

método para dessulfuração do metal quente. a invenção refere-se a um método para dessulfuração de metal quente (3) usando um aparelho de dessulfuração de agito mecânico equipado com um impulsor (4), um agente de dessulfuração baseado em cao (7) tendo um tamanho em um diâmetro de 30 a 400 µm é soprado, junto com um gás transportador (10), através da lança de topo (5) na superfície de metal quente que está sendo agitada com o impulsor (4) para dessulfurizar o metal quente (3). desta forma, o agente de dessulfuração (7) pode ser adicionado com um alto rendimento de adição, e agregação do agente de dessulfuração (7) adicionado pode ser impedida, permitindo assim a dessulfuração estável e de alta eficiência.

Description

Campo técnico

[001] A presente invenção refere-se a um método para dessulfuração de metal quente (ferro fundido) soprando um agente de dessulfuração de uma lança de topo à superfície de metal quente que está sendo agitada com um impulsor em um aparelho de dessulfuração de agitação mecânica encaixado com o impulsor.

Técnica Anterior

[002] Devido ao aumento recente na quantidade de aço com baixo teor de enxofre sendo produzido, um tratamento de dessulfuração eficiente no estágio do processo de metal quente é necessário. Um processo de dessulfuração de metal quente comum usa um agente de dessulfuração sólido como o óxido de cálcio (CaO). Por exemplo, há um processo de dessulfuração de injeção no qual um agente de dessulfuração baseado em CaO é soprado de uma lança de injeção de sopro no metal quente contido em um recipiente de transporte do metal quente como um carro torpedo ou uma concha de metal quente, ou um processo de dessulfuração de agito mecânico no qual uma lâmina de agitação (também referida como "impulsor") é imersa em metal quente em um recipiente de transporte do metal quente e um agente de dessulfuração baseado em CaO é adicionado ao metal quente que está sendo agitado com o impulsor giratório.

[003] Na reação de dessulfuração que usa um agente de dessulfuração baseado em CaO, o aumento na área interfacial da reação é efetivo para atingir a alta eficiência da reação de dessulfuração. Portanto, a eficiência da reação de dessulfuração é melhorada reduzindo o tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração que é adicionado. No processo de dessulfuração de agito mecânico atual, o agente de dessulfuração fornecido de um depósito alimentador é geralmente adi- cionado a um recipiente de tratamento como uma concha de metal quente através de uma porta de carga que é disposta acima do recipiente de tratamento. Se o agente de dessulfuração na forma de partículas finas for adicionado desta maneira, uma grande quantidade de agente de dessulfuração dispersará (voar longe) ou será levantada por um updraft, resultando em um rendimento de baixa adição do agente de dessulfuração. Como resultado, um tratamento de dessulfuração eficiente não é praticável.

[004] Para solucionar este problema, PTL 1 propõe um método para dessulfuração de metal quente usando um aparelho de dessulfuração de agito mecânico, no qual um agente de dessulfuração é explodido junto com um gás transportador através da lança de topo na superfície do metal quente que está sendo agitada com um impulsor, realizando assim um tratamento de dessulfuração. PTL 1 descreve que a explosão do agente de dessulfuração com partícula fina tendo uma reatividade excelente junto com um gás transportador reduz a ocorrência da dispersão durante a adição do agente de dessulfuração e melhora o rendimento de adição do agente de dessulfuração. Ainda descreve que o agente de dessulfuração com partícula fina tem uma grande área interfacial da reação que promove a reação de dessulfuração, resultando em uma taxa de dessulfuração significantemente melhorada. Para permitir o agente de dessulfuração soprado a ser dispersado (ou dispersado), levemente no metal quente, PTL 1 descreve que a distância horizontal R do centro do impulsor à posição de sopro do agente de dessulfuração preferivelmente satisfaz a relação: d/3 < R < d/2 + 1/3 x (D-d) (Fórmula (2), em que D é o diâmetro interno do recipiente de tratamento que contém o metal quente, e d é o diâmetro do impulsor) (parágrafos 17 a 20). Lista de Citação Literatura da Patente

[005] PTL 1: Publicação do Pedido da Patente Japonesa Não Examinada No. 2005-179690

Sumário da invenção Problema técnico

[006] Um aumento substancial na área interfacial da reação é importante a fim de melhorar a eficiência da reação de dessulfuração por massa de unidade do agente de dessulfuração. De acordo com PTL 1, um agente de dessulfuração em pó é soprado junto com um gás transportador da lança de topo na superfície do metal quente a fim de evitar a agregação do agente de dessulfuração que pode ser um problema na adição do agente de dessulfuração de cima do recipiente de tratamento bem como aumentar a área interfacial da reação substancial. Conforme aqui usado, o termo agregação refere-se a um fenômeno que as partículas do agente de dessulfuração adicionado combinam nas massas esféricas dentro ou sobre o metal quente. É necessário que a agregação seja reprimida a fim de aumentar substancialmente a área interfacial da reação. A adição de um agente de dessulfuração do tamanho da partícula mais fina é uma possível abordagem para reprimir a agregação e reduzir o tamanho dos agregados. Entretanto, um agente de dessulfuração que foi excessivamente reduzido no tamanho apresente um baixo rendimento de adição mesmo quando o agente é soprado da lança de topo.

[007] O estudo da PTL 1 do ponto de vista acima revela que PTL 1 não especifica o tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração e assim pode ser dito que é difícil adicionar o agente de dessulfuração com um alto rendimento de adição bem como alcançar um tratamento de dessulfuração estável com agregação reprimida do agente de dessulfuração adicionado.

[008] Em um processo de pré-tratamento do metal quente, o me- tal quente está geralmente sujeito a um tratamento de dessiliciação ou um tratamento de desfosforização antes do tratamento de dessulfuração. Neste caso, o tratamento de dessulfuração é realizado após a escória produzida no tratamento de dessiliciação ou o tratamento de desfosforização é removido. Entretanto, a escória formada na etapa precedente não pode ser removida completamente e uma parte da escória gerada na etapa precedente é inevitavelmente misturada no metal quente em quantidades variáveis. Visto que o tratamento de dessiliciação e o tratamento de desfosforização são tratamentos de refino que usam uma reação de oxidação, a escória misturada no metal quente é altamente oxidada. Esta escória contaminante é incorporada no metal quente quando o metal quente é agitado com um impulsor, e é reduzido com o carbono presente no metal quente. Este fenômeno é o mesmo que se o oxigênio fosse adicionado ao metal quente, e assim o tratamento de dessulfuração que é um tratamento de refino redutivo é adversamente afetado. Ou seja, a escória misturada inibe a reação de dessulfuração. Este fenômeno é mais influente soprando a adição de um agente de dessulfuração através da lança de topo do que na adição superior. A razão para isto é que no método de adição superior, a escória misturada e o agente de dessulfuração (o fluxo adicionado de maneira superior) agregam na superfície do metal quente com o resultado que a escória misturada não é diretamente incorporada no metal quente e assim é menos provável inibir a reação de dessulfuração, enquanto sopra o agente de dessulfuração através da lança de topo permite que o agente (fluxo soprado superior) esteja presente em uma quantidade muito pequena na superfície do metal quente que a escória misturada é mais provável ser incorporada diretamente.

[009] A invenção foi feita em vista dos problemas descritos acima. É então o objetivo da invenção fornecer um método para dessulfuração de metal quente soprando um agente de dessulfuração da lança de topo na superfície do metal quente que está sendo agitado com um impulsor em um aparelho de dessulfuração de agito mecânico encaixada com o impulsor, o método sendo capaz de adicionar o agente de dessulfuração com um alto rendimento de adição enquanto impede a agregação do agente de dessulfuração adicionado, e assim dessulfuri- za o metal quente estável e altamente eficiente.

Solução ao problema

[0010] Para obter o objetivo acima, um primeiro aspecto da presente invenção é direcionado a um método para dessulfuração de metal quente usando um aparelho de dessulfuração de agito mecânico, o método incluindo soprar um agente de dessulfuração baseado em CaO tendo um tamanho em diâmetro de 30 a 400 μm, junto com um gás transportador, através da lança de topo na superfície de metal quente que está sendo agitado com um impulsor para dessulfurizar o metal quente.

[0011] Um segundo aspecto da invenção é direcionado para um método para dessulfuração de metal quente de acordo com o primeiro aspecto, em que a lança de topo é fornecida de modo a facear para baixo na direção vertical; e forneceu que D denota o raio interno de um recipiente de tratamento que contém o metal quente, R denota o raio do impulsor e A denota a distância horizontal do centro do recipiente de tratamento ao centro da lança de topo, o raio (R) do impulsor satisfaz a relação da Equação (1) abaixo com relação ao raio interno (D) do recipiente de tratamento, e a distância horizontal (A) satisfaz a relação da Equação (2) abaixo com relação ao raio interno (D) e o raio (R) do impulsor: R < (1/2) x D ... (1) R < A < (1/2) x D ... (2) em que nas Equações (1) e (2), D é o raio interno (m) do recipiente de tratamento que contém o metal quente, R é o raio (m) do impulsor, e A é a distância horizontal (m) do centro do recipiente de tratamento ao centro da lança de topo.

[0012] Um terceiro aspecto da invenção é direcionado a um método para dessulfuração de metal quente de acordo com o primeiro ou o segundo aspecto, em que o agente de dessulfuração é soprado após a escória de dessulfuração que foi gerada anteriormente em um tratamento de dessulfuração com um agente de dessulfuração baseado em CaO foi adicionado na superfície do metal quente e então o agito do metal quente com o impulsor foi iniciado.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[0013] De acordo com a presente invenção, o tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração baseado em CaO que é soprado da lança de topo é especificado para ser na faixa de 30 a 400 μm. Visto que o agente de dessulfuração não contém partículas finas que são dispersas facilmente, a dispersão durante o sopro do agente de dessulfuração é impedida. Além disso, por causa do agente de dessulfuração não conter partículas grandes tendo uma pequena área interfacial da reação e ainda por causa da agregação do agente de dessulfuração adicionado ser impedida, uma grande área de reação de dessulfuração interfacial é obtida para permitir o tratamento de dessulfuração estável e altamente eficiente. Como resultado, os métodos da invenção fornecem benefícios industriais como a redução de consumo do agente de dessulfuração e a redução associada da quantidade de escória. Breve descrição dos desenhos

[0014] A figura 1 é uma vista esquemática de um aparelho de dessulfuração de agito mecânico usado na invenção.

[0015] A figura 2 é um diagrama mostrando uma relação entre o tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração baseado em CaO (eixo horizontal: mm) e o raio do dispersador (voa longe) (eixo vertical: %).

[0016] A figura 3 é um diagrama mostrando uma relação entre o tamanho em diâmetro de um agente de dessulfuração baseado em CaO (eixo horizontal: mm) e o tamanho médio no diâmetro da escória de dessulfuração (eixo vertical: mm).

[0017] A figura 4 é um diagrama que mostra uma relação entre o tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração baseado no (eixo horizontal: mm) e a concentração de enxofre no metal quente dessul- furizado (eixo vertical: % de massa).

Descrição das Modalidades

[0018] A presente invenção será descrita em detalhes aqui abaixo.

[0019] Os presentes inventores realizaram os testes de dessulfuração do metal quente usando um aparelho de dessulfuração de agito mecânico. Em detalhes, a dessulfuração do metal quente foi testada usando um aparelho de dessulfuração de agito mecânico atual soprando um agente de dessulfuração baseado em CaO junto com um gás transportador através da lança de topo enquanto muda o tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração para determinar a faixa ótima do tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração a ser adicionado. A vista esquemática do aparelho de dessulfuração de agito mecânico usado nos testes de dessulfuração é mostrada na figura 1.

[0020] Com referência à figura 1, uma concha de metal quente 2 que contém metal quente 3 explorada de um alto-forno foi montada no caminhão transportador 1 e foi transportada para o aparelho de dessulfuração de agito mecânico. O aparelho de dessulfuração de agito mecânico tem um impulsor refratário 4 que pode ser imerso ou enterrado no metal quente 3 contido na concha de metal quente 2 e pode ser girado para agitar o metal quente 3. O impulsor 4 é configurado de forma para ser capaz de subir e descer em uma direção substancialmente vertical por um dispositivo de elevação (não mostrado) e para ser girado aproximadamente um eixo 4a por um dispositivo de rotação (não mostrado). Ainda, o aparelho de dessulfuração de agito mecânico é encaixado com a lança de topo 5 para soprar um agente de dessulfuração baseado em CaO 7 no metal quente 3 na concha de metal quente 2. A lança de topo 5 é conectada com uma unidade de fornecimento que é composta por um distribuidor 5 que contém o agente de dessulfuração baseado em CaO em pó 7 e um dispositivo de fornecimento 9 para fornecer as quantidades predeterminadas do agente do distribuidor 8. O aparelho de dessulfuração de agito mecânico é configurado de forma que o agente de dessulfuração baseado em CaO em pó 7 junto com um gás transportador 10 pode ser fornecido da lança de topo 5 no tempo desejado. O gás transportador 10 pode ser um gás de redução, um gás inerte ou um gás não oxidante. A capela de poeira 6 é fornecia acima da concha de metal quente 2, tampando a concha de metal quente 2. O gás de escape e a poeira que são gerados durante o tratamento são sugados por um coletor de poeira (não mostrado) através de um duto de gás de escape (não mostrado) fixado na capela de poeira 6. No aparelho de dessulfuração ilustrado, o eixo 4a do impulsor 4 e a lança de topo 5 são fornecidos para penetrar a capela de poeira 6 e ser verticalmente móvel.

[0021] Nos testes de dessulfuração, a massa em % de CaO-20 Al2O3 tendo tamanhos no diâmetro de 10 a 1000 μm foi usada como o agente de dessulfuração baseado em CaO 7. Os testes avaliados no comportamento de dispersão do agente de dessulfuração baseado em CaO 7, o diâmetro da partícula da escória de dessulfuração resultante do tratamento, e o comportamento da dessulfuração. A Tabela 1 descreve as condições do tratamento de dessulfuração. Na presente invenção, o tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração é definido com base na peneira. Mesmo se uma partícula tem uma forma de um fuso com um diâmetro mais longo que é maior do que a abertura da peneira, a partícula é definida como sendo menor do que a abertura da peneira desde que possa passar através da peneira. Nos testes de dessulfuração nos quais o diâmetro do agente de dessulfuração foi mudado em vários diâmetros, o tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração baseado em CaO 7 foi ajustado para ter o tamanho do diâmetro de ± 10%.

[0022] A concha de metal quente 2 que contém 300 toneladas do metal quente 3 de 1280 a 1320°C foi montada no cami nhão transportador 1. O caminhão 1 que transporta a concha de metal quente 2 foi posicionado de forma que o impulsor 4 seria localizado substancialmente mo centro da concha de metal quente 2. O impulsor 4 foi então rebaixado e imerso no metal quente 3. Após o impulsor 4 ser imerso no metal quente 3, a rotação do impulsor A foi iniciada e a velocidade rotacional foi aumentada a uma velocidade rotacional predeterminada (120 rpm). Após a velocidade rotacional do impulsor 4 atingir a velocidade rotacional predeterminada, o dispositivo de fornecimento 9 foi ativado para soprar o agente de dessulfuração baseado em CaO 7 contido no distribuidor 8, junto com o gás transportador, da lança de topo 5 na superfície do metal quente 3, realizando assim o tratamento de dessulfuração. Neste teste de dessulfuração, a lança de topo 5 foi localizada em uma posição de forma que a distância (A) era igual a (1/2) x D em que A era a distância horizontal (m) do centro da concha de metal quente 2 ao centro da lança de topo 5, e D era o raio interno (m) da concha de metal quente 2 que era o recipiente de tratamento, e ainda de forma que a distância do ainda, chamado, superfície tranquila do metal quente 3 na concha de metal quente à ponta da lança de to-po 5 (também referida como "altura da concha”) era 1,0 w. A distância (A) era maior do que o raio do impulsor (R) (m). A lança de topo 5 estava localizada nesta posição de modo a facear para baixo na direção vertical. O gás transportador era gás nitrogênio.

[0023] Após uma quantidade predeterminada (7 kg/metal quente- tonelada) do agente de dessulfuração baseado em CaO 7 ser adicionada e a agitação ser realizada por um período predeterminado (15 min), a operação do impulsor 4 foi finalizada. Quando a rotação do impulsor 4 parou, o impulsor 4 foi elevado e fixado acima da concha de metal quente 2. A escória de dessulfuração produzida revestiu e cobriu a superfície do metal quente. Quando a escória de dessulfuração se tornou estática, o tratamento de dessulfuração do metal quente 3 estava completo.

[0024] Após a conclusão do tratamento de dessulfuração, uma amostra foi coletada do metal quente 3 e foi analisada para determinar o conteúdo de enxofre no metal quente. Além disso, 10 kg da escória de dessulfuração flutuando sobre o metal quente foram coletados, e o tamanho médio no diâmetro da escória de dessulfuração foi calculado pela medição da distribuição do tamanho da partícula. Ainda, a quantidade do agente de dessulfuração baseado em CaO 7 que foi presa no filtro do coletor de poeira durante o tratamento de dessulfuração foi medida. O índice de dispersão foi determinado expressando a quantidade medida relativa a uma quantidade do agente de dessulfuração adicionado como uma porcentagem. De maneira semelhante ao tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração, o tamanho em diâmetro da escória de dessulfuração é definido com base na peneira. Mesmo se uma partícula tiver uma forma de um fuso com o diâmetro S mais longo que é maior do que a abertura da peneira, a partícula é definida como sendo menor do que a abertura da peneira desde que possa passar através da peneira. O tamanho médio no diâmetro da escória de dessulfuração medido aqui é um tamanho médio pesado no diâmetro determinado usando o método descrito em ''Huntai Kougaku Sousho (Powder Engineering Library), Vol. 1, Huntai no Kiso Bussei (Propriedades Básicas do Pó), editado por The Society of Powder Technology, Japão, publicado em THE NIKKAN KOGYO SHIMBUN, LTD., pp. 8-12". Das referências de distribuição r (0 (número), 1 (com-primento), 2 (área) e 3 (volume)) que são descritas na literatura, a referência 1 é adotada na invenção. (Chamada, a distribuição do comprimento é adotada como a referência de distribuição.)

[0025] A relação entre o tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração baseado em CaO (eixo horizontal: mm) e o índice de dispersão (eixo vertical: %) é mostrada na figura 2. A figura 3 mostra a relação entre o tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração baseado em CaO e o tamanho médio no diâmetro da escória de dessulfuração (eixo vertical: mm). Conforme mostrado nas figuras 2 e 3, o índice de dispersão significantemente aumentado a 80% ou mais quando o tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração for menor do que 30 μm; por outro lado, embora o tamanho médio no diâmetro da escória de dessulfuração aumentado com o aumento do tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração, o aumento no tamanho médio no diâmetro da escória de dessulfuração foi pequeno quando o tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração era 400 μm ou menos. Quando o tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração era mais do que 400 μrn, o índice de dispersão era baixo, mas o tamanho médio no diâmetro da escória de dessulfuração era muito grande que um aumento na área interfacial da reação não era esperado.

[0026] A relação entre o tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração baseado em CaO e a concentração de enxofre no metal quente dessulfurizado (eixo vertical: % de massa) é mostrada na figura 4. Conforme esperado dos resultados do índice de dispersão e o tamanho médio no diâmetro da escória de dessulfuração, os testes mostraram que o controle do tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração baseado em CaO 7 dentro da faixa de 30 a 400 μrn permitiu a dessulfuração estável ao nível de aço com baixo teor de enxofre. O tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração no eixo horizontal nas figuras de 2 a 4 foi o tamanho médio no diâmetro do agente de dessulfuração que foi classificado em termos de tamanho em diâmetro para ter o tamanho médio no diâmetro ± 10%.

[0027] A presente invenção foi feita com base nos resultados do teste descritos acima. Ou seja, o método para dessulfurizar o metal quente usando um aparelho de dessulfuração de agito mecânico de acordo com a invenção inclui soprar um agente de dessulfuração baseado em CaO tendo um tamanho em diâmetro de 30 a 400 μm, junto com um gás transportador, através da lança de topo na superfície de metal quente que está sendo agitado com um impulsor para dessulfurizar o metal quente.

[0028] Além disso, os testes foram realizados nos quais o agente de dessulfuração baseado em CaO 7 tendo um tamanho em diâmetro de 30 a 400 μm foi soprado enquanto muda a posição da lança de topo 5 na direção do raio da concha de metal quente 2. É fornecido o raio do impulsor 4 que foi o raio R (m), o raio do impulsor (R) não foi mais do que 1/2 do raio interno (D) da concha de metal quente 2 (R < (1/2) x D). A lança de topo 5 foi fornecida de modo a facear para baixo na direção vertical, e a altura da lança estava constante a 1,0 m. O impulsor 4 foi posicionado substancialmente no centro da concha de metal quente 2.

[0029] Nos testes, bons resultados foram estavelmente obtidos quando a distância horizontal (A) do centro da concha de metal quente 2 ao centro da lança de topo 5 foi igual ou maior do que a distância do centro do impulsor 4 à periferia externa do impulsor 4, chamada, o raio do impulsor (R), e foi igual ou menor do que a metade (1/2) do raio interno (D) da concha de metal quente 2, ou seja, (R < A < (1/2) x D). Dentro desta faixa, a concentração média de enxofre no metal quente dessulfurizado foi 0,0007% de massa (variações; 0,0006 a 0,0015% de massa), o índice de dispersão do agente de dessulfuração foi 5 a 10%, e o tamanho em diâmetro da escória de dessulfuração foi de 5 a 10 mm. Quando a lança de topo 5 estava localizada de maneira mais interna do centro da concha de metal quente 2 do que a faixa preferida acima (ou seja, quando a lança de topo estava localizada em uma posição do centro da concha de metal quente em uma posição dentro da periferia externa do impulsor 4, D < A < R), o agente de dessulfuração formado na massa gigante na proximidade da posição na qual foi adicionado. Consequentemente, o tamanho em diâmetro da escória de dessulfuração se tornou excessivamente grande, e o agente de dessulfuração fixado ao eixo 4a do impulsor 4 e seu desempenho na reação de dessulfuração deteriorada. Quando a posição estava fora da faixa preferida acima ((1/2) x D < A < D), o índice de dispersão do agente de dessulfuração foi aumentado e o tamanho em diâmetro da escória de dessulfuração se tornou maior conforme a posição se tornou ainda mais externa.

[0030] Estes resultados foram atribuídos ao fato que o vórtex produzido pelo impulsor 4 formou uma região no metal quente, e dentro dele, no qual o fluxo estava para baixo na direção vertical, e o agente de dessulfuração 7 que foi soprado nesta região foi incorporado no metal quente e a reação de dessulfuração prosseguiu. Se a lança de topo estava muito próxima ao centro da concha de metal quente 2, o agente de dessulfuração 7 acumulado para formar uma massa na parte do metal quente que estava girando na mesma velocidade que o impulsor 4. Se a lança de topo estava localizada muito longe para fora, a adição do agente de dessulfuração ocorreu no fluxo que estava para baixo na direção vertical no metal quente, e dentro dele. Neste caso, o agente precisou de tempo antes de ser incorporado no metal quente e disperso e agregado durante este período.

[0031] Assim, foi visto que quando a lança de topo 5 está localizada de modo a facear para baixo na direção vertical sob as condições onde o raio do impulsor (R) satisfaz a relação da Equação (1) abaixo com relação ao raio interno (D) da concha de metal quente 2, uma alta taxa de dessulfuração é obtida localizando a lança de topo 5 em uma posição satisfazendo a relação da Equação (2) abaixo. R < (1/2) x D ... (1) R < A < (1/2) x D ... (2)

[0032] Nas Equações (1) e (2), D é o raio interno (m) do recipiente de tratamento que contém o metal quente, R é o raio (m) do impulsor, e A é a distância horizontal (m) do centro do recipiente de tratamento ao centro da lança de topo.

[0033] Na operação atual, as condições acima e outras são prefe- rivelmente reguladas para controlar o índice de dispersão do agente de dessulfuração para não mais do que 40% e o tamanho em diâmetro da escória de dessulfuração para não mais do que 14 mm. O impulsor 4 (e o eixo rotacional) não é necessariamente posicionado no centro do recipiente de tratamento e pode ser posicionado excentricamente sem quaisquer problemas na agitação.

[0034] O tamanho do impulsor e o recipiente de tratamento podem ser determinados apropriadamente de acordo com a quantidade de metal quente a ser tratado (geralmente 250 a 350 toneladas) e o nível desejado de agitação. Como uma diretriz, R é preferivelmente D/3 ou mais do ponto de vista da agitação.

[0035] O gás transportador para soprar o agente de dessulfuração baseado em CaO 7 através da lança de topo 5 pode ser um gás de redução, um gás inerte ou um gás não oxidante. Exemplos das reduções de gás incluem gases hidrocarbonos. Um exemplo do gás inerte é o gás argônio. Um exemplo do gás não oxidante é o gás nitrogênio. Por causa da reação de dessulfuração do metal quente ser uma reação de redução, um gás de redução é mais bem adequado que o gás transportador. Ou seja, o transporte com o gás de redução é vantajoso sobre os outros gases, pois abaixa a pressão parcial de oxigênio na interface de redução e acelera a reação de dessulfuração. Em particular, a pressão parcial de oxigênio na interface do agente de dessulfu-ração do metal quente pode ser idealmente reduzida sob a Condição 3 onde o agente de dessulfuração da partícula fina é incorporado no metal quente.

[0036] O agente de dessulfuração baseado em CaO 7 pode ser qualquer substância que tem como base o óxido de cálcio (CaO) ou, em outras palavras, contém CaO em não menos do que 50% de massa. Em particular, o cal e a pedra calcária queimados ou semelhantes podem ser usados separadamente ou como uma mistura com AI2O3 ou CaF2 ou semelhante como um agente que promove a fusão. Ainda, a dolomita (CaO-MgO) ou semelhantes podem ser usados como o agente de dessulfuração baseado em CaO 7. O aumento da proporção de AI2O3 em, por exemplo, um agente de dessulfuração CaO- AI2O3 baseado em CaO 7 (que contém 5 % de massa ou menos de impurezas residuais) resulta em uma quantidade aumentada da fase líquida. Entretanto, a formação excessiva da fase líquida não é recomendada, pois facilita a agregação do agente de dessulfuração da partícula e leva à redução da área interfacial da reação. A saber, foi considerado que a proporção Al2O3 tem uma faixa apropriada no agente de dessulfuração CaO-Al2O3 através do estudo dos presentes inventores. O alumínio metálico adicionado aqui (por exemplo, alumínio contido em cinzas de alumínio como o material bruto) é considerado como um ingrediente ativo que é a fonte Al2O3 no agente de dessulfuração baseado em CaO- Al2O3.

[0037] Na presente invenção, é preferível que a escória de dessulfuração seja coletada anteriormente que foi produzida em um tratamento de dessulfuração com um agente de dessulfuração baseado em CaO antes do tratamento de dessulfuração. Esta escória de dessulfuração coletada é adicionada o metal quente na concha de metal quente 2 antes do início da agitação do metal quente 3 com o impulsor 4 e então o metal quente 3 é agitado com o impulsor 4 para incorporar a escória de dessulfuração adicionada no metal quente. De maneira alternativa, a escória de dessulfuração coletada é adicionada no metal quente 3 que está sendo agitada com o impulsor 4, incorporando assim a escória de dessulfuração adicionada no metal quente. Então, o agente de dessulfuração baseado em CaO 7 é adicionado da lança de topo 5. A razão pela qual a adição do agente de dessulfuração baseado em CaO 7 da lança de topo 5 é iniciada após a escória de dessulfuração ser incorporada no metal quente é que o agente de dessulfura- ção baseado em CaO em pó 7 adicionado da lança de topo 5 pode ser eficientemente incorporado no metal quente. Ou seja, a escória de dessulfuração adicionada permanece na superfície do metal quente por algum tempo através do metal quente 3 que está sendo agitada com o impulsor 4, e a presença de tal escória inibe a incorporação do agente de dessulfuração da lança de topo 5 no metal quente 3. O tempo necessário para a escória adicionada coletada a ser incorporada no metal quente varia de acordo com a facilidade ou condições de operação, mas a incorporação pode ser facilmente visualmente confirmada.

[0038] Geralmente, o metal quente batido de um alto-forno está inicialmente sujeito a um tratamento de dessiliciação e/ou um trata-mento de desfosforização. Após o tratamento de dessiliciação e/ou o tratamento de desfosforização, a escória que contém óxido de ferro que foi gerado no tratamento é descarregada. Entretanto, é difícil que a escória seja completamente descarregada do recipiente/e uma parte da escória que contém óxido de ferro permanece. Ou seja, tal escória que contém óxido de ferro permaneceu na concha de metal quente 2 antes do início do tratamento de dessulfuração.

[0039] Mesmo no caso onde o tratamento de dessulfuração é a primeira etapa, a escória do alto-forno ou a escória de dessiliciação gerada em um executador de alto-forno considera sua forma na concha de metal quente 2 e se torna presente no tratamento de dessulfuração. Neste caso, a reação de dessulfuração é adversamente afetada pelos componentes em uma escória que se tornou presente na etapa do tratamento de dessulfuração, a saber, o óxido de ferro contido em um agente de dessiliciação e um agente de desfosforização, e SiO2 contido na escória de dessiliciação, a escória de desfosforização e a escória do alto-forno.

[0040] O óxido de ferro é desvantajoso para a reação de dessulfuração que é uma reação de redução. SiO2 em combinação com CaO que é o componente principal do agente de dessulfuração reduz a ba- sicidade no local de reação e diminui o desempenho da dessulfuração.

[0041] Adicionando a escória de dessulfuração previamente coletada na concha de metal quente antes do agente de dessulfuração baseado em CaO 7 ser adicionado ao metal quente 3 e subsequentemente agitar o metal quente 3 junto com a escória de dessulfuração adicionada, o óxido de ferro residual que contém escória ou o SiO2 residual que contém escória é misturado com a escória de dessulfuração e a escória de dessulfuração adere à superfície do óxido de ferro que contém escória ou SiO2 que contém escória com o resultado que a escória residual é revestida (espécie) com a escória de dessulfuração. Mesmo se o óxido de ferro que contém escória ou SiO2 que contém escória é incorporado no metal quente, como a escória foi envolvida pela escória de dessulfuração de alta fusão e não entra em contato diretamente com o metal quente 3. Assim, o óxido de ferro que contém escória ou SiO2 que contém escória é impedido de adversamente afetar a reação de dessulfuração.

[0042] Ou seja, a adição da escória de dessulfuração previamente coletada previne o oxigênio de fornecimento do óxido de ferro residual que contém escória ao metal quente 3 ou previne SiO2 residual que contém escória de reduzir a basicidade no local da reação. Como resultado, a escória residual é impedida de inibir a reação de dessulfuração que é uma reação de redução.

[0043] Em particular, a adição da escória de dessulfuração é mais efetiva no caso onde o agente de dessulfuração é soprado da lança de topo 5 à superfície do metal quente.

[0044] Os presentes inventores confirmaram que quando o tratamento de dessulfuração é realizado após um tratamento de dessilicia- ção, a adição da escória de dessulfuração previamente coletada na concha de metal quente antes de iniciar a agitação do metal quente 3 com o impulsor 4 resulta em uma escória de dessulfuração na qual a parte central tem uma alta concentração de óxido de ferro e tem como base SiO2, e a parte periférica tem como base CaO.

[0045] De acordo com a presente invenção descrita aqui acima, o agente de dessulfuração baseado em CaO 7 que é soprado da lança de topo 5 tem um tamanho em diâmetro controlado dentro da faixa de 30 a 400 μm e assim pode ser impedido de dispersar durante o sopro. Além disso, a agregação do agente de dessulfuração adicionado é impedida e a área da reação de dessulfuração interfacial é aumentada, realizando assim o tratamento de dessulfuração altamente estável e eficiente. EXEMPLOS EXEMPLO 1

[0046] O metal quente foi dessulfurizado usando um aparelho de dessulfuração de agito mecânico ilustrado na figura 1 e CaO 20 % de massa Al2O3 como o agente de dessulfuração baseado em CaO (quantidade do agente de dessulfuração adicionado: 7 kg/metal quente-tonelada). Os resultados são descritos abaixo. O gás nitrogênio foi usado como o gás transportador para o agente de dessulfuração baseado em CaO. O impulsor teve quatro lâminas não inclinadas. O impulsor estava localizado substancialmente no centro da concha de metal quente.

[0047] As condições de operação eram as seguintes. Quatro níveis do tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração baseado em CaO foram adotados: 20 μm ou menos (Exemplo Comparativo 1), 500 a 1000 μm (Exemplo Comparativo 2), 200 a 400 μm (Exemplo Inventivo 1) e 30 a 100 μm (Exemplos Inventivos 2 a 5) - Nos Exemplos Comparativos 1 e 2 e nos Exemplos Inventivos ,1 e 2, a lança de topo foi localizada em uma posição que satisfaz a Equação (2) descrita aqui acima para avaliar a influência do tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração na reação de dessulfuração. Nos Exemplos Inventivos 3 e 4, a lança de topo estava localizada em uma posição que falha para satisfazer a Equação (2) descrita aqui acima para avaliar a influência em uma posição da lança de topo na reação de dessulfuração. No Exemplo Inventivo 5 a lança de topo estava localizada em uma posição que satisfaz a Equação (2) descrita aqui acima e a escória de dessulfuração previamente coletada foi adicionada ao metal quente antes do impulsor ser girado. As condições de operação que não sejam o tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração baseado em CaO e a posição da lança de topo estavam de acordo com a Tabela 1. Cada teste consistiu em 100 cargas (ch). As condições de operação e os resultados são descritos na Tabela 2. Tamanho em diâmetro do agente de des-sulfuração Quantidade de escória de dessulfuração (tons/ch) Posição da lança de topo (distância A) Concentração S média no metal quente (% em massa) Concentração S má-xima no metal quente dessulfurizado (% em massa) Alcance da taxa de S< 0,003 % em massa após o tratamento (%) Antes da des-sulfuração Após a des-sulfuração Exemplo comparativo 1 < 20 0 R < A < D/2 0,029 0,0039 0,0080 20 Exemplo comparativo 2 500 a 1000 0 R < A < D/2 0,028 0,0048 0.0110 11 Exemplo inventivo 1 200 a 400 0 R < A < D/2 0,030 0,0009 0,0020 100 Exemplo inventivo 2 30 a 100 0 0 < A < R 0,029 0,0017 0,0034 90 Exemplo inventivo 3 30 a 100 0 R < A < D/2 0,031 0,0022 0,0050 80 Exemplo inventivo 4 30 a 100 0 D/2 < A < D 0,031 0,0023 0,0052 77 Exemplo inventivo 5 30 a 100 1,0 R < A < D/2 0,031 0,0007 0,0015 100

[0048] Conforme mostrado na Tabela 2, os Exemplos Inventivos 1 e 2 atingiram uma concentração média de enxofre inferior no metal quente dessulfurizado do que nos Exemplos Comparativos 1 e 2. Comparando os Exemplos Inventivos 3 e 4 nos quais a posição da lança de topo estava fora da faixa preferida de acordo com a presente invenção com o Exemplo Inventivo 2 no qual a lança de topo estava localizada na faixa preferida da invenção. O Exemplo Inventivo 2 foi considerado atingir a eficiência mais alta da dessulfuração. Ainda, o Exemplo Inventivo 5 que envolveu a reciclagem da escória de dessulfuração resultou em uma concentração média de enxofre inferior des- sulfurizada do metal quente com variações menores. EXEMPLO 2

[0049] PTL 1 considera a posição da localização para a lança de topo do ponto de vista da dispersão de um agente de dessulfuração no metal quente. A fim de verificar a relação da posição da localização com a posição preferida da lança de topo na presente invenção, um tratamento de dessulfuração foi realizado sob várias condições descritas na Tabela 3. As condições de operação que não são as mostradas na Tabela 3 eram semelhantes às do EXEMPLO 1. Cada teste consistiu em 100 cargas. Tamanho em diâmetro do agente de des-sulfuração (μm) Quantidade de adição do agente de dessulfuração (kg/l) Quantidade de escória de dessulfuração reciclada (kg/l) Tempo até a adição do agente de dessul-furação da lança de topo (minutos após iniciar a operação) Quantidade de Al2O3 misturado com o agente de dessulfuração (% de peso relativa à quanti-dade total do agente) Gás transportador para o agente de dessulfuração da lança de topo Exemplo comparativo 3 200 a 400 5 0 - 20 - Exemplo inventivo 6 200 a 400 5 0 0 20 N2 Exemplo inventivo 7 200 a 400 5 0 0 20 N2 Exemplo inventivo 8 200 a 400 5 0 0 20 N2 Exemplo inventivo 9 200 a 400 5 0 0 20 N2 Exemplo inventivo 10 200 a 400 5 0 0 20 N2 Exemplo inventivo 11 200 a 400 5 0 0 20 N2

D: raio interno da concha de metal quente; R: raio do impulsor; A: distância do centro da concha do metal quente ao centro da lança de topo * A fórmula (2) que indica uma condição preferida em PTL 1 é representada como (2R)/3<A<(2D)/3 + R/3 usando os símbolos usados na presente invenção. Portanto, os Exemplos Inventivos de 6 a 9 satisfazem a fórmula (2) de PTL 1, mas não satisfazem a faixa preferida R<A<D/2 de acordo com a presente invenção.

[0050] Nos testes realizados nos Exemplos Inventivos de 6 a 9, a posição da lança de topo satisfez a faixa preferida de acordo com PTL 1, ou seja, d/3 <, R < d/2 + 1/3 x (D-d) (ou (2R)/3 < A < R + (1/3) x (2D - 2R) quando expressada com os símbolos usados na presente invenção, a lateral direita é reorganizada para (2D)/3 + R/3), mas falhou para satisfazer a faixa preferida de acordo com a presente invenção, R < A < (1/2) x D. Os Exemplos Inventivos de 6 a 9 resultaram na eficiência da dessulfuração melhorada comparada ao Exemplo Comparativo 3 que adotou o método de adição superior convencional. Entretanto, os Exemplos Inventivos 10 e 11 satisfizeram a faixa preferida da invenção que obteve a eficiência da dessulfuração significantemente melhorada. Ou seja, a concentração máxima S após a dessulfuração e o alcance da taxa de S < 0,003 % de massa nos Exemplos Inventivos 10 e 11 demonstram que a presente invenção realiza um alto nível de dessul-furação com variações muito pequenas. EXEMPLO 3

[0051] Um tratamento de dessulfuração foi realizado sob várias condições mostradas na Tabela 4. Os resultados são descritos na Ta-bela 4. As condições de operação que não são as mostradas na Tabela 4 eram semelhantes às do EXEMPLO 1. Os Exemplos Inventivos de 12 a 16 mostraram na Tabela 4 verificada a influência do período de agitação começando da adição da escória de dessulfuração reciclada (escória coletada) anteriormente ao início da adição do agente de dessulfuração através da lança de topo. Nos Exemplos Inventivos de 17 a 22, a influência da quantidade de Al2O3 misturado com agente de des-sulfuração baseado em CaO-Al2O3 foi verificada. Os Exemplos Inventi-vos 23 e 24 verificaram a influência do gás transportador usada para o agente de dessulfuração. Tamanho em diâmetro do agente de dessulfuração (μm) Quantidade de adição do agente de dessulfuração (kg/l) Quantidade de escória de dessul-furação reciclada (kg/l) Tempo até a adição do agente de dessulfuração da lança de topo (minutos após iniciar a operação) Quantidade de Al2O3 misturado com o agente de dessulfuração (% de peso relativa à quantidade total do agente) Exemplo comparativo 12 200 a 400 5 1 0 20 Exemplo inventivo 13 200 a 400 5 1 4 20 Exemplo inventivo 14 200 a 400 5 1 5 20 Exemplo inventivo 15 200 a 400 5 1 2 20 Exemplo inventivo 16 200 a 400 5 1 3 20 Exemplo inventivo 17 200 a 400 5 1 2 0 Exemplo inventivo 18 200 a 400 5 1 2 35 Exemplo inventivo 19 200 a 400 5 1 2 40 Exemplo inventivo 20 200 a 400 5 1 2 20 Exemplo inventivo 21 200 a 400 5 1 2 30 Exemplo inventivo 22 200 a 400 5 1 2 10 Exemplo inventivo 23 200 a 400 5 0 0 20 Exemplo inventivo 24 200 a 400 5 1 2 20

D: raio interno da concha de metal quente; R: raio do impulsor; A: distância do centro da concha do metal quente ao centro da lança de topo

[0052] Foi confirmado que no aparelho de dessulfuração usado nos EXEMPLOS, levou aproximadamente 1 minuto para a escória de dessulfuração adicionada (escória coletada) ser incorporada no metal quente. Os Exemplos Inventivos de 12 a 16, a eficiência da dessulfu-ração foi particularmente excelente nos Exemplos Inventivos 15 e 16 no quais o período de agitação foi 2 minutos e 3 minutos, respectivamente. Os Exemplos Inventivos 13 e 14 nos quais o período de agitação foi 4 minutos ou mais resultou na eficiência da dessulfuração inferior, provavelmente, porque com um período de agitação total constante dado atribuído no teste, um período suficiente não foi permitido após o agente de dessulfuração ser adicionado. Assim, neste aparelho de dessulfuração de agito mecânico, o período de agitação foi considerado particularmente adequado sendo 3 minutos ou menos.

[0053] Os resultados nos Exemplos Inventivos de 17 a 22 mostraram que o aparelho de dessulfuração de agito mecânico usado nos EXEMPLOS, uma quantidade de Al2O3 misturada no agente de dessulfuração CaO-Al2O3 foi particularmente estável na faixa de 10 a 30% (% de peso relativa à quantidade total do agente). Os resultados nos Exemplos Inventivos 23 e 24 confirmaram que a eficiência da dessulfuração foi ainda mais melhorada usando um gás de redução (gás propano (gás hidrocarbono) no Exemplo Inventivo 24) como o gás transportador.

[0054] Também foi confirmado que os efeitos vantajosos da invenção foram obtidos sem quaisquer problemas particulares mesmo quando os agentes de dessulfuração conhecidos e os gases transportadores conhecidos que não sejam os usados nos EXEMPLOS foram empregados. Entretanto, o uso do agente de dessulfuração baseado em CaO-Al2O3 como o agente de dessulfuração foi considerado vantajoso para atingir os efeitos da invenção.

Aplicabilidade Industrial

[0055] Os métodos da presente invenção realizam o tratamento de dessulfuração de alta eficiência, chamado dessulfuração em uma con-centração de exofre de, por exemplo, 0,003% de massa, com pequenas variações dos resultados e com estabilidade. Como resultado, os métodos fornecem vantagens industriais como a redução de consumo do agente de dessulfuração e a redução associada da quantidade de escória. Lista dos sinais de referência 1 CAMINHÃO TRANSPORTADOR 2 CONCHA DE METAL QUENTE (RECIPIENTE DE TRATAMENTO) 3 METAL QUENTE 4 IMPULSOR 4a EIXO IMPULSOR 5 LANÇA DE TOPO 6 CAPELA DE POEIRA 7 AGENTE DE DESSULFURAÇÃO BASEADO EM CaO 8 DISTRIBUIDOR 9 DISPOSITIVO DE FORNECIMENTO 10 GÁS TRANSPORTADOR A DISTÂNCIA HORIZONTAL DO CENTRO DO RECIPIENTE DE TRATAMENTO AO CENTRO DA LANÇA DE TOPO R RAIO DO IMPULSOR D RAIO INTERNO DO RECIPIENTE DE TRATAMENTO

Claims

1. Método para dessulfuração de metal quente (3) usando um aparelho de dessulfuração de agito mecânico, o método caracterizado por compreender: adicionar uma escória de dessulfuração na superfície do metal quente (3), a escória de dessulfuração foi gerada antecipadamente em um tratamento de dessulfuração com um agente de dessulfuração baseado em CaO (7); subsequentemente, agitar o metal quente (3) com um im-pulsor (4) soprar o agente de dessulfuração baseado em CaO (7) tendo um tamanho em diâmetro de 30 a 400 μm, junto com um gás transportador (10), através de uma lança de topo (5) na superfície do metal quente (3) que está sendo agitada com o impulsor (4) para des- sulfurizar o metal quente (3), em que a lança de topo (5) é fornecida de modo a facear para baixo na direção vertical; em que o tempo de agitação é de três minutos ou menos; e o raio (R) do impulsor (4) satisfaz a relação da Equação (1) abaixo com relação ao raio interno (D) do recipiente de tratamento, e a distância horizontal (A) a partir do centro do recipiente de tratamento para o centro da lança de topo (5) satisfaz a relação da Equação (2) abaixo com relação ao raio interno (D) e ao raio (R) do impulsor (4): R < (1/2) x D ... (1) R < A < (1/2) x D ... (2), em que nas Equações (1) e (2), D é o raio interno (m) do recipiente de tratamento que contém o metal quente, R é o raio (m) do impulsor (4), e A é a distância horizontal (m) do centro do recipiente de tra-tamento ao centro da lança de topo (5).