DE2748232A1 - Desulphurisation of molten iron and steel or stack gases - using rare earth oxide under deoxidising conditions - Google Patents

Desulphurisation of molten iron and steel or stack gases - using rare earth oxide under deoxidising conditions

Info

Publication number
DE2748232A1
DE2748232A1 DE19772748232 DE2748232A DE2748232A1 DE 2748232 A1 DE2748232 A1 DE 2748232A1 DE 19772748232 DE19772748232 DE 19772748232 DE 2748232 A DE2748232 A DE 2748232A DE 2748232 A1 DE2748232 A1 DE 2748232A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rare earth
desulfurization
molten iron
steel
steel according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19772748232
Other languages
German (de)
Inventor
D Alan R Kay
William G Wilson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Molycorp Inc
Original Assignee
Molycorp Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Molycorp Inc filed Critical Molycorp Inc
Priority to DE19772748232 priority Critical patent/DE2748232A1/en
Publication of DE2748232A1 publication Critical patent/DE2748232A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/02Dephosphorising or desulfurising
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/48Sulfur compounds
    • B01D53/52Hydrogen sulfide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

Molten iron and steel or stack gases are desulphurised using a rare earth oxide in the presence of a separate deoxidising agent or atmos., the oxide reacting with sulphur to product rare earth sulphides and/or oxysulphides. The method is esp. useful in the treatment of hot metal, in a ladle or transfer car by simple addition of the rare earth oxide, by injecting the oxide in a carrier gas such as Ar or N2, or by the use of an active lining. The method can also be used in steel making where vacuum desulphurisation is carried out by an active lining in the ASEA-SKF process and circulation vacuum degassing processes.

Description

Verfahren zur Entschwefelung von Eisen und Stahl undProcess for the desulfurization of iron and steel and

Gasen, wie Abgasen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung von Eisen, Stahl, Abgasen und ähnlichen, bei dem Oxide der seltenen Erden in Anwesenheit eines Mittels wie Kohlenstoff, Reduktionsgasen gegebenenfalls im Vakuum für die Verringerung des Sauerstoffgehalts mit dem zu entfernenden Schwefel unter Bildung von Sulfiden der seltenen Erdenmetalle, Oxysulfiden der seltenen Erdenmetalle oder ihren Gemischen umgesetzt werden. Gases, such as exhaust gases The invention relates to a method for desulphurisation of iron, steel, exhaust gases and the like, with the rare oxides Grounding in the presence of an agent such as carbon, reducing gases if necessary in a vacuum for reducing the oxygen content with the sulfur to be removed with the formation of sulfides of the rare earth metals, oxysulfides of the rare earth metals or their mixtures are implemented.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung von Eisen und Stahl und ähnlichen Materialien. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur externen Entschwefelung von Eisen und Stahl, Abgasen, Kohlegasen und ähnlichen unter Verwendung der Seltenerdmetalloxide.The invention relates to a method for desulfurizing iron and steel and similar materials. It relates in particular to a method for external desulfurization of iron and steel, exhaust gases, coal gases and the like under Use of the rare earth metal oxides.

Die externe Entschwefelung von geschmolzenem Eisen und Stahl wird seit einiger Zeit durchgeführt. Bei der Hauptmenge des heute erzeugten Eisens und Stahls ist dies ein anerkanntes und sogar notwendiges Verfahren. Bei den derzeit verwendeten Verfahren für die Entschwefelung werden im allgemeinen Magnesiummetall, MagnetkoksJ Calciumoxid, Calciumcarbid oder Gemische aus Calciumoxid und Calciumcarbid verwendet. Bei der Verwendung all dieser Materialien für die Entschwefelung treten nicht nur große Schwierigkeiten auf, sondern die Kosten sind auch beachtlich. Sowohl CaO als auch CaC2 müssen selbstverständlich unter trockenen Bedingungen gelagert werden, da CaO hydratisiert und CaC2 Acetylen beim Kontakt mit Feuchtigkeit freisetzt. Magnesium ist natürlich hoch feuergefährlich und muß sehr sorgfältig gelagert und gehandhabt werden. Weiterhin treten bei der Beseitigung der verbrauchten Entschwefelungsschlacken, die nicht umgesetztes CaC2 enthalten, Schwierigkeiten auf.The external desulfurization of molten iron and steel is done done for some time. With the bulk of the iron produced today and Stahls this is a recognized and even necessary procedure. With the currently methods used for desulphurization are generally magnesium metal, Magnetic cokeJ calcium oxide, calcium carbide or mixtures of calcium oxide and calcium carbide used. When using all of these materials for desulfurization occur Not only does it pose great difficulties, but the cost is also considerable. As well as CaO and CaC2 must of course be stored under dry conditions as CaO hydrates and CaC2 releases acetylene on contact with moisture. Magnesium is of course highly flammable and must be stored and stored very carefully be handled. Furthermore, when disposing of the used desulphurisation slag, which contain unreacted CaC2, difficulties.

Es wurde jetzt gefunden, daß diese Lagerungs-, Materialhandhabungs- und Beseitigungsschwierigkeiten wesentlich verkleinert werden können, wenn man Seltenerdoxide in einem Bad aus geschmolzenem Eisen oder Stahl mit niedrigem Sauerstoffgehalt verwendet. Das Verfahren kann bei der Entschwefelung von Roheisen oder Stahl verwendet werden, wo Kohlenmonoxid, das durch die Umsetzung freigesetzt wird, wenn Kohle als Desoxidationsmittel verwendet wird, mit einem Inertgas wie Stickstoff verdünnt wird, oder bei der Vakuumentgasung der Schmelze zur Erhöhung der Wirksamkeit der Reduktion durch Verringerung der Wahrscheinlichkeit, daß Oxysulfide gebildet werden. Das Prinzip kann ebenfalls zur Entschwefelung von Abgasen aus Boilern usw. verwendet werden.It has now been found that these storage, material handling and disposal difficulties can be reduced significantly by using rare earth oxides used in a bath of molten iron or steel with low oxygen content. The process can be used in the desulphurisation of pig iron or steel, where carbon monoxide is released by the reaction when coal is used as a deoxidizer is used, is diluted with an inert gas such as nitrogen, or in vacuum degassing of the melt to increase the effectiveness of the reduction by reducing the likelihood of that oxysulfides are formed. The principle can also be used to desulfurize Exhaust gases from boilers, etc. can be used.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Entschwefelung von geschmolzenem Eisen und Stahl wie auch von Abgasen und ähnlichen zur Verfügung gestellt, bei dem die Seltenerdoxide bzw. Seltenerdmetalloxide in Anwesenheit eines Desoxidationsmittels mit dem zu entfernenden Schwefel unter Bildung von Seltenerdsulfiden und/oder Seltenerdoxysulfiden und/ oder ihren Gemischen umgesetzt werden.According to the invention a method for the desulfurization of molten Iron and steel as well as from exhaust gases and the like made available, in which the rare earth oxides or rare earth metal oxides in the presence of a deoxidizer with the sulfur to be removed with the formation of rare earth sulfides and / or rare earth oxysulfides and / or their mixtures are implemented.

Das heiße Metall wird vorzugsweise in einer Pfanne oder einem Förderwagen mit den Seltenerdoxiden durch einfaches Zugeben und Mischen der Seltenerdoxide oder nach Injektionsverfahren, bei dem die Seltenerdoxide in das geschmolzene Bad in einem Trägergas wie Argon oder Stickstoff eingespritzt werden, oder unter Verwendung einer aktiven Auskleidung bzw. eines aktiven Belags", d.h. einem Seltenerdoxidbelag, in dem Behälter durchgeführt. In jedem Fall sind die auftretenden chemischen Reaktionen: 2CeO2(s) + [C] = Ce2O3(s) + CO(g) .................(1) RE2O3(s) + [C] | [S]lw/o = RE2O2S(s) + CO(g) ......(2) und RE2025(s) + 2[C] + 2/S 71w/o = RE253(s) + 2CO(g)...(3) Das Sulfid- oder Oxysulfidprodukt wird entweder an der "aktiven" Auskleidung fixiert werden oder es wird durch Flotation entfernt und in dem Schlackenbelag und der Behälterauskleidung absorbiert werden, abhängig von dem verwendeten Verfahren für die Zufuhr der Seltenerdoxide.The hot metal is preferably in a pan or a truck with the rare earth oxides by simply adding and mixing the rare earth oxides or by injection process, in which the rare earth oxides in the molten bath in or using a carrier gas such as argon or nitrogen an active lining or an active coating ", i.e. a rare earth oxide coating, carried out in the container. In any case, the chemical reactions that occur are: 2CeO2 (s) + [C] = Ce2O3 (s) + CO (g) ................. (1) RE2O3 (s) + [C] | [S] lw / o = RE2O2S (s) + CO (g) ...... (2) and RE2025 (s) + 2 [C] + 2 / S 71w / o = RE253 (s) + 2CO (g) ... ( 3) That Sulphide or oxysulphide product is either attached to the "active" liner or it is removed by flotation and in the slag lining and the vessel lining are absorbed, depending on the method used for the supply of the rare earth oxides.

Die Entschwefelungsprodukte des mit Kohlenstoff gesättigten Eisens mit seltenen Erdoxiden hängt von dem Partialdruck des CO, pCO und der Henrian-Schwefelaktivität im Metall, hs, ab.The desulphurisation products of iron saturated with carbon with rare earth oxides depends on the partial pressure of the CO, pCO and the Henrian sulfur activity in metal, hs, ab.

Unter Verwendung von Cer als Beispiel für das seltene Erdmetall kann man die folgenden freien Standardenergieänderungen der Gleichgewichtskonstanten bei 15000C für unterschiedliche Entschwefelungsreaktionen aus den thermodynamischen Werten in der Literatur berechnen. Reaktion #G° Kal. K1773 2CeO2(s)+[C] = Ce2O3(s)+CO(g) 66000-53,16T pCO = 3041 Ce2O3(s)+[C]+[S]lw/o = 18220-26,43T pCO/hs = 3395 Ce2O2S(s)+CO(g) Ce2O2S(s)+2[C]+2[S]lw/o = 66180-39,86T p²CO/hS² = 3,6 Ce2S3(s)+2CO(g) 3/2 Ce2O2S(s)+3[C]+5/2 127050-72,1T p3CO/hS5/2 = [S]lw/o = Ce3S4(s)+3CO(g) 1,25 Ce2O2S(s)+2[C]+[S]lw/o = 120860-61,OT p2Co/h5 = 0,027 2CeS(s)+2CO(g) C(s)+1/2 O2(g) = CO(g) -28200-20,16T pCO/p1/2 = 7,6 x 10-7 1/2 S2(g) = [S]lw/o -31520+5,27T hS/p1/2S2 = 5,4 x 10² Die thermodynamischen Werte der Entschwefelung mit Lanthanoxid La203 sind ähnlich, obgleich in diesem Fall LaO2 instabil ist und keine Umwandlung entsprechend stattfindet.Using cerium as an example for the rare earth metal, one can calculate the following standard free energy changes of the equilibrium constants at 15000C for different desulfurization reactions from the thermodynamic values in the literature. Response # G ° Cal. K1773 2CeO2 (s) + [C] = Ce2O3 (s) + CO (g) 66000-53.16T pCO = 3041 Ce2O3 (s) + [C] + [S] lw / o = 18220-26.43T pCO / hs = 3395 Ce2O2S (s) + CO (g) Ce2O2S (s) +2 [C] +2 [S] lw / o = 66180-39.86T p²CO / hS² = 3.6 Ce2S3 (s) + 2CO (g) 3/2 Ce2O2S (s) +3 [C] +5/2 127050-72.1T p3CO / hS5 / 2 = [S] lw / o = Ce3S4 (s) + 3CO (g) 1.25 Ce2O2S (s) +2 [C] + [S] lw / o = 120860-61, OT p2Co / h5 = 0.027 2CeS (s) + 2CO (g) C (s) +1/2 O2 (g) = CO (g) -28200-20.16T pCO / p1 / 2 = 7.6 x 10-7 1/2 S2 (g) = [S] lw / o -31520 + 5.27T hS / p1 / 2S2 = 5.4 x 10² The thermodynamic values of desulfurization with lanthanum oxide La203 are similar, although in this case LaO2 is unstable and no conversion accordingly takes place.

In der vorhergehenden allgemeinen Beschreibung der Erfindung wurden die bestimmten Ziele, Zwecke und Vorteile erläutert.In the foregoing general description of the invention, explains the specific objectives, purposes and benefits.

Andere Ziele, Zwecke und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen hervor.Other objects, purposes and advantages of the invention are apparent from the following Description and the accompanying drawings.

Fig. 1 ist ein Stabilitätsdiagramm und zeigt die Gew.%-Schwefel als Partialdruck von CO.Fig. 1 is a stability diagram showing the wt% sulfur as Partial pressure of CO.

Fig. 2a und 2b zeigen Ce2S3- und Ce2025-Schichten auf einem CeO2-Pellet.2a and 2b show Ce2S3 and Ce2025 layers on a CeO2 pellet.

Fig. 3 ist eine grafische Darstellung des theoretisch erforderlichen CeO2 für die Entfernung von 0,01 Gew.% 5/907,2 kg heißem Metall.Figure 3 is a graph of what is theoretically required CeO2 for the removal of 0.01 wt.% 5 / 907.2 kg of hot metal.

Fig. 4 ist eine grafische Darstellung, in der das Volumen an Stickstoff dargestellt ist, das erforderlich ist, um einen gegebenen Partialdruck von CO zu erzeugen.Fig. 4 is a graph showing the volume of nitrogen is shown, which is required to achieve a given partial pressure of CO produce.

Fig. 5 ist eine grafische Darstellung, in der die CeO2 Erfordernisse als Funktion des Partialdruckes von CO dargestellt sind, und Fig. 6 ist ein Stabilitätsdiagramm der Abgassysteme, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden.Fig. 5 is a graph showing the CeO2 requirements as a function of the partial pressure of CO, and Fig. 6 is a stability diagram of the exhaust systems that are treated according to the method according to the invention.

Aus den obigen Erläuterungen bei der freien Energie ist es erkennbar, daß diese freien Energieänderungen zur Bestimmung der Stabilitätsfelder von Ce203, Ce202S, Ce2S3, Ce3S4 und CeS, ausgedrückt als Partialdruck von CO, und der Henrian-Schwefelaktivität in der Schmelze bei 1500 0C verwendet werden können. Das entstehende Stabilitätsdiagramm ist in Fig. 1 dargestellt. Die Grenzlinien zwischen den Phasenfeldern ergeben sich durch die folgenden Beziehungen: Grenze Gleichung Ce203 - Ce2O2S log pCO = log hs + 3,53 Ce2O2S - Ce2S3 log pCO = log hS + 0,28 Ce2O2S - Ce3S4 log pCO = 0,83 log hS + 0,03 Ce2O2S - CeS log pCO = 0,5 log h8 - 0,79 Ce2S3 - Ce3S4 log h5 = -1,47 Ce3S4 - CeS log h, = -2,45 Die Phasenfelder der Fig. 1 sind ebenfalls als Henrian-Aktivität von Sauerstoff, hO, angegeben. Weiterhin wird der Annäherungwert [Gew.% S] in der Eisenschmelze unter Verwendung eines Aktivitätskoeffizienten fS # 5,5 für gesättigte Graphitbedingungen aufgeführt.From the above explanations for the free energy it can be seen that these free energy changes are used to determine the stability fields of Ce203, Ce202S, Ce2S3, Ce3S4 and CeS, expressed as the partial pressure of CO, and the Henrian sulfur activity in the melt at 1500 ° C can. The resulting stability diagram is shown in FIG. 1. The boundary lines between the phase fields result from the following relationships: Limit equation Ce203 - Ce2O2S log pCO = log hs + 3.53 Ce2O2S - Ce2S3 log pCO = log hS + 0.28 Ce2O2S - Ce3S4 log pCO = 0.83 log hS + 0.03 Ce2O2S - CeS log pCO = 0.5 log h8 - 0.79 Ce2S3 - Ce3S4 log h5 = -1.47 Ce3S4 - CeS log h, = -2.45 The phase fields of FIG. 1 are also given as Henrian activity of oxygen, hO. Furthermore, the approximate value [wt.% S] in the molten iron is given using an activity coefficient fS # 5.5 for saturated graphite conditions.

Die Koordinaten dieser Punkte B, C, D und E in dem Diagramm werden im folgenden aufgeführt: Koordinaten B C D E pCO atm. 9,8x10-3 6,5x10-2 1,0 1,0 hS 3,5x10-3 3,4x10-2 5,3x10-1 2,9x10-4 Näherungs- 6,4x10-4 6,2x10-3 9,6x10-2 5,3x10-5 wert [Gew.% S] Die Punkte B und C stellen gleichzeitige Gleichgewichte zwischen den Oxysulfiden und den beiden Sulfiden bei 15000C dar.The coordinates of these points B, C, D and E on the diagram are given below: Coordinates BCDE pCO atm. 9.8x10-3 6.5x10-2 1.0 1.0 hS 3.5x10-3 3.4x10-2 5.3x10-1 2.9x10-4 Approximate 6.4x10-4 6.2x10-3 9.6x10-2 5.3x10-5 value [wt.% S] Points B and C represent simultaneous equilibria between the oxysulfides and the two sulfides at 15000C.

Diese univarianten Punkte sind nur eine Funktion der Temperatur. Die Punkte E und D sind die minimalen Schwefelgehalte oder Aktivitäten, bei denen Oxysulfide und Ce2S3 bei pCO = 1 atm. gebildet wird. Das mit Kohlenstoff gesättigte heiße -4 Metall kann durch Oxysulfidbildung unter h5 - 2,9x10 (/Gew*% s7 - 5,3x10 5) bei pCO = 1 atm. nicht entschwefelt werden.These univariate points are only a function of temperature. the Points E and D are the minimum sulfur levels or activities at which oxysulfides and Ce2S3 at pCO = 1 atm. is formed. The hot -4 saturated with carbon Metal can be caused by oxysulphide formation below h5 - 2.9x10 (/ wt% s7 - 5.3x10 5) pCO = 1 atm. not be desulfurized.

Jedoch können niedrige Schwefelgehalte erhalten werden,wenn man den Partialdruck von CO erniedrigt.However, low sulfur levels can be obtained using the Partial pressure of CO decreased.

Die Umwandlung von wird in den Fig. 2a und 2b erläutert. Diese zeigen Ce2S3- und Ce202S-Schichten auf einem Pellet aus CeO2 (das sich zuerst in Ce203 umlagert) beim Eintauchen in mit Graphit gesättigtem Eisen bei ~ 16000C, , das zu Anfang 0,10 Gew.-% S enthält, während 10 Stunden. Der Endschwefelgehalt beträgt ~ 0,03 Gew.-% und der Versuch wird unter Argon durchgeführt, wo pCO« 1 atm.The conversion of is illustrated in Figures 2a and 2b. These show Ce2S3 and Ce202S layers on a pellet of CeO2 (which is first rearranged in Ce203) when immersed in graphite-saturated iron at ~ 16000C, which initially contains 0.10% by weight S, for 10 hours. The final sulfur content is ~ 0.03% by weight and the test is carried out under argon, where pCO «1 atm.

Die Umwandlung des Oxids in das Oxysulfid und Sulfid ist ein kontrollierter Massenübergang und, wie bei der an sich bekannten externen Entschwefelung mit CaC2, ist bei dem einfachen Zugabeverfahren ein heftiges Rühren bzw. eine starke Bewegung erforderlich. Bei dem "aktiven Auskleidungs"-Verfahren kann eine Zirkulation des heißen Metalls erforderlich sein.The conversion of the oxide to the oxysulfide and sulfide is a controlled one Mass transfer and, as with the known external desulfurization with CaC2, is vigorous stirring or vigorous agitation in the simple addition process necessary. In the "active lining" process, circulation of the hot metal may be required.

Aus Fig. 1 ist offensichtlich, daß die externe Entschwefelung von graphitgesättigtem Eisen thermodynamisch unter Verwendung von seltenen Erdoxiden möglich ist.Beispielsweise folgt aus dem Diagramm, daß Schwefelgehalte im hei-Ben Metall von - 0,5 ppm (Punkt E) durch Ceroxidaddition selbst bei pCO = 1 atm. erhalten werden. Die Entschwefelung wird in diesem Fall durch die Umwandlungssequenz stattfinden, für die 2 Mol CeO2 zur Entfernung von 1 gAtom Schwefel erforderlich sind.From Fig. 1 it is evident that the external desulfurization of graphite-saturated iron is thermodynamically possible using rare earth oxides. For example, it follows from the diagram that sulfur contents in the hot metal of -0.5 ppm (point E) by cerium oxide addition itself pCO = 1 atm. can be obtained. The desulfurization in this case is carried out by the conversion sequence take place, for which 2 moles of CeO2 are required to remove 1 gAtom of sulfur.

Die Wirksamkeit der Schwefelentfernung pro kg bzw. zugefügtem lb CeO2 kann jedoch durch die Bildung von Sulfiden wesentlich erhöht werden. 1 Mol CeO2 ist pro gAtom Schwefel für die CeS-Bildung erforderlich und 2/3 Mol CeO2 für die Ce253-Bildung. Die theoretischen CeO2-Erfordernisse für die Entfernung von 0,01 Gew.% S/907,2 kg heißem Metall für die verschiedenen Entschwefelungsprodukte werden im folgenden aufgeführt und sind grafisch in Fig. 3 dargestellt. Produkt kg CeO /0,01 m3CO/0,54 kg m Co/0,01 Gew.%S Gew.% ß 907,2 CeO2(ft CO/ 907,2 kg heißem kg heißem Ne- 1b CeO2 Metall (ft3 CO/ tall(1b CeO2/ @ 0,01 w/o S.THM) 0,01 w/o S.X Ce2O2S 0,975 (2,15) 0,0595 (2,1) 4,5 CeS 0,499 (1,1) 0,119 (4,2) 4,5 Ce3S4 0,363 (0,8) 0,119 (4,2) 3,4 Ce2S3 0,318 (0,7) 0,119 (4,2) 3,0 THM = US-Tonne an heißem Metall Das Volumen an gebildetem Kohlenmonoxid in m3 CO/0,454 kg CeO (ft3 CO/lb) und m3 CO/0,01 Gew.% S/907,2 kg heißem Metall(ft3 CO/0,01 w/o S.THM) werden ebenfalls in der obigen Tabelle für das Entschwefelungsprodukt aufgeführt. Für eine wirksame Entschwefelung sollte der Partialdruck des Kohlenmonoxids ausreichend niedrig sein, so daß eine Oxysulfidbildung vermieden wird. Beispielsweise folgt aus Fig. 1, daß sich Oxysulfid nicht in der mit Graphit gesättigten Schmelze bildet, bis [Gew.% 52<0,01, wenn pCO # 0,1 atm. beträgt. Es wird sich jedoch bilden, wenn [Gew.% S] - 0,10 bei pCO = 1 atm. ist. Vermindert man den pCO bei dem Entschwefelungsverfahren auf 0,1 atm., so kann das heiße Metall auf 0,01 Gew.% S mit einer CeO2-Zugabe von 0,33 kg/0,01 Gew.% Schwefel (0,72 lb/0,01 Gew.% S), der pro 907,2 kg (1 US-Tonne) heißen Metalls entfernt wird, entschwefelt werden.The effectiveness of sulfur removal per kg or added lb of CeO2 can, however, be significantly increased by the formation of sulfides. 1 mole of CeO2 per gatom of sulfur is required for CeS formation and 2/3 mole of CeO2 for Ce253 formation. Theoretical CeO2 requirements for the removal of 0.01 wt.% S / 907.2 kg hot metal for the various desulfurization products are listed below and are shown graphically in FIG. Product kg CeO / 0.01 m3CO / 0.54 kg m Co / 0.01 wt% S. Wt.% Ss 907.2 CeO2 (ft CO / 907.2 kg hot kg of hot Ne- 1b CeO2 metal (ft3 CO / tall (1b CeO2 / @ 0.01 w / o S.THM) 0.01 w / o SX Ce2O2S 0.975 (2.15) 0.0595 (2.1) 4.5 CeS 0.499 (1.1) 0.119 (4.2) 4.5 Ce3S4 0.363 (0.8) 0.119 (4.2) 3.4 Ce2S3 0.318 (0.7) 0.119 (4.2) 3.0 THM = US tonne of hot metal The volume of carbon monoxide formed in m3 CO / 0.454 kg CeO (ft3 CO / lb) and m3 CO / 0.01 wt.% S / 907.2 kg hot metal (ft3 CO / 0, 01 w / o S.THM) are also listed in the table above for the desulphurisation product. For effective desulfurization, the partial pressure of the carbon monoxide should be sufficiently low so that oxysulfide formation is avoided. For example, it follows from FIG. 1 that oxysulfide does not form in the melt saturated with graphite until [% by weight 52 <0.01, when pCO # 0.1 atm. amounts to. However, it will form when [wt% S] - 0.10 at pCO = 1 atm. is. If the pCO is reduced to 0.1 atm. In the desulfurization process, the hot metal can be reduced to 0.01 wt.% S with a CeO2 addition of 0.33 kg / 0.01 wt.% Sulfur (0.72 lb. / 0.01 wt.% S), which is removed per 907.2 kg (1 US ton) of hot metal, can be desulfurized.

Die Wahl des Reduktionsverfahrens des Partialdruckes von Kohlenmonoxid hängt von wirtschaftlichen und technischen Überlegungen ab. Bei einem Einspritzungsverfahren können jedoch Berechnungen für das Volumen an Einspritzgas, wie Stickstoff, durchgeführt werden, das zur Bildung eines gegebenen pCO erforderlich ist. Somit gilt: VN2 = VCO (1-pCO)/pCO worin 3 VCO die m (ssf) des gebildeten CO/0,454 kg (lb) zugefügtem CeO2 bedeutet, VN die m3 (scf) des erforderlichen N2/0,454 kg (lb) zugefügte CeO2 bedeutet, und pCO der gewünschte Partialdruck von CO in Atm. bedeutet.The choice of the method of reducing the partial pressure of carbon monoxide depends on economic and technical considerations. In an injection process however, calculations can be made for the volume of injection gas such as nitrogen required to produce a given pCO. Thus: VN2 = VCO (1-pCO) / pCO where 3 VCO is the m (ssf) of CO formed / 0.454 kg (lb) added CeO2 means, VN the m3 (scf) of the required N2 / 0.454 kg (lb) added CeO2 means, and pCO is the desired partial pressure of CO in atm. means.

Die Ergebnisse dieser Berechnungen der Ce2S3-Bildung sind in Fig. 4 dargestellt,wo ebenfalls die /Gew.% SZ im Gleichgewicht mit Ce2S3(s) als Funktion von pCO dargestellt ist.The results of these calculations of Ce2S3 formation are shown in Fig. 4, where the /Gew.% SZ in equilibrium with Ce2S3 (s) as a function is represented by pCO.

Aus dieser Figur ist offensichtlich, daß das Volumen von N2/ 0,454 kg (lb) CeO2, das zur Bildung von Ce2S3 erforderlich ist, übermäßig ist und daß, wenn ein Einspritzverfahren verwendet wird, der Rest zwischen der Sulfid- und der Oxysulfidbildung gebraucht würde. Wenn beispielsweise heißes Metall von 0,05 auf 0,01 Gew.-% S bei pCO = 0,2 atm. entschwefelt werden sollte, wären ~16 m2 (scf) N2/0,454 kg CeO2 für die Ce2S3-Bildung erforderlich und der Schwefelgehalt würde auf 0,02 Gew.-% fallen. Die restlichen 0,01 Gew.-% S würden für die Oxysulfidbildung entfernt werden.From this figure it is evident that the volume of N2 / 0.454 kg (lb) CeO2 required for the formation of Ce2S3 is excessive and that, if an injection process is used, the balance between the sulfide and the Oxysulfide formation would be needed. For example, if hot metal from 0.05 to 0.01 wt% S at pCO = 0.2 atm. should be desulphurized, ~ 16 m2 (scf) N2 / 0.454 kg CeO2 is required for Ce2S3 formation and the sulfur content would be fall to 0.02 wt%. The remaining 0.01 wt% S would be used for oxysulfide formation removed.

Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß 0,907 kg (lb) CeO2/907 kg heißem Metall (U.S. Tonne heißem Metall) die Ce2S3-Bildung und 0,907 kg (2 lbs) für die Ce2O2S-Bildung benötigt werden, was einen Gesamtbedarf von 1,81 kg (4 lbs) CeO2/907,2kg heißem Metall ergibt.From Figure 3 it can be seen that 0.907 kg (lb) CeO2 / 907 kg hot metal (U.S. ton of hot metal) Ce2S3 formation and 0.907 kg (2 lbs) are required for Ce2O2S formation, resulting in a total requirement of 1.81 kg (4 lbs) CeO2 / 907.2kg hot metal results.

Es wurden ähnliche Berechnungen wie die oben zur Aufstellung der Fig. 5 durchgeführt, wo die CeO2-Erfordernisse in kg/907,2 kg (abs) heißem Metall als Funktion von pCO angegeben werden.Similar calculations were made as those above for the establishment of Fig. 5, where the CeO2 requirements in kg / 907.2 kg (abs) hot metal as Function of pCO.

Werden in einem Einspritz- bzw. Injektionsverfahren große Stickstoffvolumen verwendet, so wird die Wärme, die durch den Stickstoff als wahrnehmbare Wärme weggetragen wird, nicht groß. Aber die erhöhten Verluste durch Strahlung können groß sein. Einspritzraten mit CaC2 liegen beispielsweise in der Größenordnung von 28,3 dm (0,1 scf)N2/0,454 kg CaC2.Are large volumes of nitrogen in an injection process is used, the heat carried away by the nitrogen as perceptible heat becomes, not great. But the increased losses from radiation can be large. Injection rates with CaC2, for example, are on the order of 28.3 dm (0.1 scf) N2 / 0.454 kg CaC2.

Die Vakuumbehandlung ist ein anderes Verfahren für die Verringerung des Partialdrucks von Kohlenmonoxid. Dies ist bei der externen Entschwefelung von heißem Metall unpraktisch, jedoch nicht bei der Stahlherstellung (vgl. die folgenden Ausführungen).Vacuum treatment is another method for reduction the partial pressure of carbon monoxide. This is with the external desulfurization of impractical with hot metal, but not in steel making (see the following Versions).

Noch ein weiteres Verfahren für die externe Entschwefelung unter Verwendung der seltenen Erdoxide ist die Verwendung aktiver Auskleidungen, bei denen die Beförderungswagen für das heiße Metall durch Kanonenspritzen oder Flammensprühen mit seltenen Erdoxiden ausgekleidet werden. Hier werden die Oxide in Oxysulfide während des Transports des heißen Metalls vom Hochofen zu der Stahlherstellungsanlage überführt und die Oxide werden durch atmosphärische Oxidation regeneriert, wenn der Wagen geleert wird. Man nimmt an, daß für einen 181 t-Beförderungswagen die Umwandlung einer 2 mm-Schicht (0,080") von Oxid zu Oxysulfid den Schwefelgehalt des heißen Metalls um ~ 0,02 Gew.-% Schwefel erniedrigt. Dieses Verfahren besitzt die folgenden Vorteile: 1. Eine kontinuierliche Regenerierung der seltenen Erdoxide durch atmosphärische Oxidation, wenn der Wagen geleert wird.Still another method for external desulfurization using One of the rare earth oxides is the use of active linings on which the carts for the hot metal by cannon spraying or flame spraying with rare earth oxides be lined. This is where the oxides turn into oxysulfides during transport of the hot metal is transferred from the blast furnace to the steelmaking plant and the Oxides are regenerated through atmospheric oxidation when the car is emptied will. It is assumed that the conversion of a 2 mm (0.080 ") layer of oxide to oxysulfide to reduce the sulfur content of the hot metal decreased by ~ 0.02 wt .-% sulfur. This method has the following advantages: 1. A continuous regeneration of the rare earth oxides through atmospheric oxidation, when the car is emptied.

2. Die Reaktionszeiten liegen in der Größenordnung von Stunden.2. The reaction times are on the order of hours.

3. Die Abwesenheit von schwefelreicher Entschwefelungsschlacke.3. The absence of sulfur-rich desulfurization slag.

4. Die Abwesenheit von suspendierten Sulfiden in dem heißen Metall.4. The absence of suspended sulfides in the hot metal.

Die mechanische Integrität und die Gebrauchsdauer einer "aktiven" Auskleidung ist natürlich kritisch und einige Luftverschmutzungsprobleme können mit der Oxidregeneration durch atmosphärische Oxidation verbunden sein.The mechanical integrity and service life of an "active" Lining is of course critical and can cause some air pollution problems be associated with oxide regeneration through atmospheric oxidation.

Bei Stahlerzeugungsanwendungen kann die Vakuumentschwefelung mit einer aktiven Auskleidung bzw. einem "aktiven" Belag bei dem ASEA-SKF-Verfahren und bei dem Vakuumentgasungs-Zirkulationsverfahren durchgeführt werden.For steelmaking applications, vacuum desulfurization can be performed with a active lining or an "active" surface in the ASEA-SKF process and in the vacuum degassing circulation method.

Bei der Entschwefelung nimmt man die folgende Gaszusammensetzung bei 1000°C an: Zusammensetzung Vol.% CO, 16 CO 40 H2 40 N2 4 3 3 H2S 0,3 (0,832 m3, 200 grains/100 ft Diese Gleichgewichtsgaszusammensetzung wird durch den Punkt A in dem Diagramm dargestellt, das in Fig. 6 erläutert wird, wo CO/CO2 = 2,5 und H2/H2S sind. Dieser Punkt liegt innerhalb des Ce202S-Phasenfeldes und bei einer konstanten CO/CO2-Entschwefelung mit Ce203 wird er die Stelle bis zum Punkt B annehmen. Beim Punkt B wird H2/H2S ~ 104 sein und die Konzentration von H2S wird 0,004 Vol.% betragen (3 3 Körner/ 2,83 m3 = ~ 3 grains/100 ft3). Hinter diesem Punkt ist eine Entschwefelung nicht mehr möglich.The following gas composition is used for desulfurization 1000 ° C on: Composition% by volume CO, 16 CO 40 H2 40 N2 4 3 3 H2S 0.3 (0.832 m3, 200 grains / 100 ft This equilibrium gas composition is represented by point A shown in the diagram explained in Fig. 6, where CO / CO2 = 2.5 and H2 / H2S are. This point lies within the Ce202S phase field and at a constant CO / CO2 desulphurization with Ce203 he will accept the position up to point B. At the Point B will be H2 / H2S ~ 104 and the concentration of H2S will 0.004 vol.% (3 3 grains / 2.83 m3 = ~ 3 grains / 100 ft3). Behind this point desulfurization is no longer possible.

In der obigen Beschreibung wurden bestimmte bevorzugte Ausführungsformen erläutert. Von der vorliegenden Erfindung sollen jedoch auch solche Ausführungen mit umfaßt werden, die nicht expressis verbis erläutert wurden.In the above description, certain preferred embodiments have been made explained. However, the present invention is also intended to include such embodiments are included that have not been explicitly explained.

Claims (10)

Patentansprüche 1. Verfahren zur Entschwefelung von geschmolzenem Eisen,Stahl, Abgasen und ähnlichen Materialien, die Schwefel als Verunreinigung enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man die folgenden Stufen durchführt: (a) Seltene Erdoxide in Anwesenheit von einem, nämlich einem getrennten Desoxidationsmittel, oder einer desoxidierenden Atmosphäre mit dem zu entfernenden Schwefel unter Bildung von seltenen Erdsulfiden, seltenen Erdoxysulfiden oder Gemischen dieser Verbindungen umsetzt, und (b) die Oxysulfide und Sulfide entfernt. Claims 1. A method for desulfurization of molten material Iron, steel, exhaust fumes and similar materials that contain sulfur as an impurity contain, characterized in that the following steps are carried out: (a) Rare earth oxides in the presence of one, namely a separate deoxidizer, or a deoxidizing atmosphere with the sulfur to be removed to form of rare earth sulphides, rare earth oxysulphides or mixtures of these compounds converts, and (b) removes the oxysulfides and sulfides. 2. Verfahren zur Entschwefelung von geschmolzenem Eisen, Stahl, Abgasen und ähnlichen Materialien, die Schwefel als Verunreinigung enthalten, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffpotential bei niedrigem Wert durch Reduktion des Partialdruckes von CO gehalten wird.2. Process for the desulfurization of molten iron, steel, exhaust gases and like materials containing sulfur as an impurity according to claim 1, characterized in that the oxygen potential is low at Reduction of the partial pressure of CO is maintained. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Partialdruck des CO unter etwa 0,1 atm. gehalten wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the partial pressure of CO below about 0.1 atm. is held. 4. Verfahren zur Entschwefelung von geschmolzenem Eisen und Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das seltene Erdoxid zu dem geschmolzenem Metallbad durch Einspritzen des seltenen Erdoxids unter der Oberfläche des geschmolzenen Metallbades in einem Strom von Inertgas zugefügt wird, der ausreicht, das bei der Reaktion gebildete Kohlenmonoxid auf einen Wert unter etwa 0,1 atm. zu verdünnen.4. Process for the desulfurization of molten iron and steel according to claim 1, characterized in that the rare earth oxide to the molten metal bath by injecting the rare earth oxide under the Surface of the molten metal bath is added in a stream of inert gas, which is sufficient to lower the carbon monoxide formed during the reaction to a value below about 0.1 atm. to dilute. 5. Verfahren zur Entschwefelung von geschmolzenem Eisen und Stahl nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Inertgas Stickstoff verwendet.5. Process for the desulfurization of molten iron and steel according to claim 4, characterized in that nitrogen is used as the inert gas. 6. Verfahren zur Entschwefelung von geschmolzenem Eisen und Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das seltene Erdoxid zu dem geschmolzenen Metallbad gegeben wird, das einem Vakuum ausgesetzt wird, das ausreicht, den Partialdruck des Kohlenmonoxids unter etwa 0,1 atm. zu halten.6. Process for the desulfurization of molten iron and steel according to claim 1, characterized in that the rare earth oxide to the molten Metal bath is given, which is subjected to a vacuum that is sufficient, the partial pressure of carbon monoxide below about 0.1 atm. to keep. 7. Verfahren zur Entschwefelung von geschmolzenem Eisen und Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall in einen Behälter gegossen wird, der einen Oberflächenbelag bzw. eine Oberflächenauskleidung aus seltenen Erdoxiden enthält.7. Process for the desulfurization of molten iron and steel according to claim 1, characterized in that the molten metal is in a container is poured, which has a surface covering or a surface lining made of rare Contains earth oxides. 8. Verfahren zur Entschwefelung von geschmolzenem Eisen und Stahl nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung bzw. der Belag aus seltenem Erdoxid mindestens 2 mm dick ist.8. Process for the desulfurization of molten iron and steel according to claim 7, characterized in that the lining or the covering consists of rare earth oxide is at least 2 mm thick. 9. Verfahren zur Entschwefelung von geschmolzenem Eisen und Stahl nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung bzw. der Belag des Behälters aus seltenen Erden mit Sauerstoff regeneriert wird, nachdem das entschwefelte geschmolzene Metall entnommen wurde und bevor ein anderes Bad aus geschmolzenem Metall in den Behälter gegossen wird.9. Process for the desulfurization of molten iron and steel according to claim 7, characterized in that the lining or the covering of the The rare earth container is regenerated with oxygen after the desulfurized Molten metal was removed and before another bath of molten Metal is poured into the container. 10. Verfahren zur Entschwefelung von geschmolzenem Eisen und Stahl nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter einem Vakuum ausgesetzt ist, das ausreicht, einen Partialdruck von Kohlenmonoxid unter 0,1 atm. zu ergeben.10. Process for the desulfurization of molten iron and steel according to claim 7, characterized in that the container is exposed to a vacuum is sufficient to have a partial pressure of carbon monoxide below 0.1 atm. to surrender.
DE19772748232 1977-10-27 1977-10-27 Desulphurisation of molten iron and steel or stack gases - using rare earth oxide under deoxidising conditions Withdrawn DE2748232A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19772748232 DE2748232A1 (en) 1977-10-27 1977-10-27 Desulphurisation of molten iron and steel or stack gases - using rare earth oxide under deoxidising conditions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19772748232 DE2748232A1 (en) 1977-10-27 1977-10-27 Desulphurisation of molten iron and steel or stack gases - using rare earth oxide under deoxidising conditions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2748232A1 true DE2748232A1 (en) 1979-05-03

Family

ID=6022432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19772748232 Withdrawn DE2748232A1 (en) 1977-10-27 1977-10-27 Desulphurisation of molten iron and steel or stack gases - using rare earth oxide under deoxidising conditions

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2748232A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0164592B1 (en) Fine-grained desulfurization agent forron melts, and process for the desulfurization of molten pig iron
EP0602540B1 (en) Agent for desulphurization, dephosphorization, desiliconization and denitrification of molten pig or cast iron and of molten ferrochrome or ferromanganese as well as a process
DD202182A5 (en) DEGREASING MIXTURE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE2455802C2 (en) Surcharge for desulphurisation of iron
DE2748232A1 (en) Desulphurisation of molten iron and steel or stack gases - using rare earth oxide under deoxidising conditions
CA1232766A (en) Agents for the removal of impurities from a molten metal and a process for producing same
DE2531047A1 (en) METHOD OF DESULFURIZING BIG IRON
US4084960A (en) Methods of desulphurizing iron and steel and gases, such as stack gases and the like
DE2419070B2 (en) METHOD FOR PRODUCING STEEL WITH INCREASED TOUGH PROPERTIES
DE60021482T2 (en) Process for desulfurizing pig iron
DE2558263C3 (en) Process for the treatment of liquid pig iron with magnesium
DE19747896B4 (en) Process for valorising and possibly treating pan slags
DE2756201A1 (en) PROCESS FOR DESULFURIZATION OF FLOWABLE MATERIALS
DE2403902C2 (en) Process for the production of low carbon chrome steels and ferrochrome alloys
DE2629020C2 (en) METHOD FOR ENTPHOSPHORNING METALS AND ALLOYS
DE3120138A1 (en) POWDERED DESULFURING AGENT
EP0166019B1 (en) Method for desulfurizing pig iron
DE2708424A1 (en) Desulphurisation agent for iron melts - consists of alkaline earth carbonate(s) contg. a metal or alloy
DE2907069B2 (en) Agent for the desulphurization of metal melts
CA1074533A (en) Methods of desulphurizing iron and steel and gases, such as stack gases and the like
DE3008950A1 (en) Desulphurising of molten metals, esp. crude iron or steel - using mixed crystals of calcium carbide and calcium oxide which is partly hydrated
AT362412B (en) METHOD FOR DESULFURING LIQUID, PREFERABLY DEXIDIZED STEEL
GB2050431A (en) Desulphurisation of deep-drawing steels
DE928955C (en) Process for desulphurising pig iron
DE2452158A1 (en) METAL PROCESSING PROCESS

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
OI Miscellaneous see part 1
8139 Disposal/non-payment of the annual fee