การกำจัดกำมะถันเชิงลึกในทังกี: กลยุทธ์การฉีดร่วม CaC₂ + Mg
เป้าหมายการกำจัดกำมะถันเชิงลึกในการผลิตเหล็กกล้าสะอาดสมัยใหม่เคลื่อนต่ำกว่า 20 ppm กำมะถันสำหรับหลายเกรดแล้ว และการฉีดในทังกีเป็นเส้นทางมาตรฐานที่จะไปถึงจุดนั้น แคลเซียมคาร์ไบด์ (CaC₂) และแมกนีเซียม (Mg) เป็นสารสองชนิดหลัก และคำถามกระบวนการกลางคือจะใช้เดี่ยวหรือใช้ร่วมกัน การฉีดเดี่ยวของสารใดสารหนึ่งทำงานภายในหน้าต่างจำกัด: แมกนีเซียมเร็วและทรงพลังแต่สามารถปั่นป่วนและควบคุมยากที่อัตราการเติมสูง ในขณะที่แคลเซียมคาร์ไบด์ให้ความสามารถกำจัดกำมะถันที่นุ่มนวลและต่อเนื่องแต่มีจลนศาสตร์ช้ากว่า การฉีดร่วมถูกออกแบบมาเพื่อจับจุดแข็งของทั้งสอง
ข้อโต้แย้งเชิงจลนศาสตร์สำหรับการฉีดร่วมอยู่บนกลไกเสริมกัน แมกนีเซียมมีความสัมพันธ์สูงกับกำมะถันและสร้าง MgS อย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดการรับกำมะถันทันทีในนาทีแรกของการบำบัด ในขณะเดียวกัน แคลเซียมคาร์ไบด์สลายตัวเมื่อสัมผัสกับเหล็กกล้าเพื่อให้แคลเซียมอย่างต่อเนื่องสำหรับการกำจัดกำมะถันตลอดหน้าต่างการบำบัดทั้งหมด การวิ่งทั้งสองพร้อมกันหมายความว่าปฏิกิริยาแมกนีเซียมที่รวดเร็วผลักกำมะถันลงอย่างรวดเร็วในขณะที่แคลเซียมคาร์ไบด์รักษาแรงขับไปยังเป้าหมายเชิงลึกสุดท้าย แทนที่จะปล่อยให้กำมะถันย้อนกลับเมื่อผลของแมกนีเซียมสลายตัว ผลลัพธ์คือเส้นทางที่เร็วกว่าไปยังกำมะถันต่ำโดยมีจุดสิ้นสุดที่เสถียรกว่า
เคมีตะกอนเป็นเงื่อนไขที่ทำให้กลยุทธ์ใด ๆ สำเร็จได้ การกำจัดกำมะถันเชิงลึกต้องการตะกอนความเป็นเบสสูง ออกซิเจนต่ำ และอัตราส่วน CaO/SiO₂ ของตะกอนทังกีควรคงไว้ที่หรือสูงกว่า 1.5–2.0 ตะกอนเบสดูดซับกำมะถันที่ปล่อยจากปฏิกิริยาด้านโลหะและเก็บมันไว้ ป้องกันการย้อนกลับเข้าไปในเหล็กกล้า การจับคู่การฉีดกับตะกอนที่อุดมแคลเซียมออกไซด์ — โดยทั่วไปสร้างด้วยการเติมปูนขาว — คือสิ่งที่แปลงการดิ่งกำมะถันชั่วคราวให้เป็นค่ากำมะถันสุดท้ายที่เสถียร หากไม่มีสภาพตะกอนนั้น แม้แต่ตารางการฉีดที่ก้าวร้าวที่สุดก็จะหยุดนิ่งเหนือเป้าหมายเชิงลึกมาก
การเลือกระหว่างการฉีดเดี่ยวและการฉีดร่วมเป็นเรื่องเศรษฐกิจในที่สุด และเศรษฐศาสตร์ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของสารและเวลาการบำบัด แมกนีเซียมแพงกว่าต่อหน่วยกำมะถันที่กำจัดแต่ทำหน้าที่เร็ว ทำให้วงจรการบำบัดสั้นลง แคลเซียมคาร์ไบด์ถูกกว่าแต่ต้องใช้เวลาอยู่อาศัยนานกว่าเพื่อไปถึงจุดสิ้นสุดเดียวกัน การฉีดร่วมโดยทั่วไปลดการใช้สารรวมสำหรับกำมะถันสุดท้ายที่กำหนด เพราะสารแต่ละชนิดทำงานในขอบเขตที่มันมีประสิทธิภาพที่สุด และเวลาการบำบัดที่สั้นลงปลดปล่อยความจุของทังกีและเตา สำหรับโรงงานที่วิ่งหลายเบ้าด้วยข้อกำหนดกำมะถันเชิงลึก เงินลงทุนการฉีดร่วมมักถูกชดใช้ผ่านต้นทุนสารที่ลดลงและปริมาณงานที่เพิ่มขึ้น
การเลือกก๊าซตัวพาทำให้การออกแบบกระบวนการสมบูรณ์ ไนโตรเจนและอาร์กอนเป็นตัวเลือกทั่วไป สำหรับเกรดที่การรับไนโตรเจนไม่เป็นที่ยอมรับ อาร์กอนเป็นสิ่งจำเป็นแม้ในต้นทุนที่สูงขึ้น อัตราการไหลของก๊าซตัวพาและตำแหน่งหัวฉีดต้องถูกปรับเพื่อให้ปฏิกิริยาแมกนีเซียมอยู่ภายใต้การควบคุม — การกระจายน้อยเกินไปสร้างปฏิกิริยาเฉพาะที่รุนแรง ในขณะที่การไหลของก๊าซมากเกินไปเจือจางสารและยืดการบำบัด สถานีฉีดสมัยใหม่ประสานอัตราการป้อนสาร การไหลของก๊าซ และความลึกของหัวฉีดกับจุดตั้งกำมะถัน และทักษะของผู้ใช้ในการสร้างสมดุลตัวแปรเหล่านี้มักเป็นความแตกต่างระหว่างการถึงหรือพลาดเป้าหมาย 20 ppm
สำหรับโรงงานที่ปรับมาตรฐานแนวปฏิบัติกำจัดกำมะถัน เส้นทางเชิงปฏิบัติคือระบุลักษณะตะกอนปัจจุบันและจุดสิ้นสุดกำมะถัน จากนั้นทดลองการฉีดเดี่ยวของสารแต่ละชนิดก่อนผูกมัดกับการฉีดร่วม เพื่อให้ผลประโยชน์ส่วนเพิ่มของสารที่สองถูกวัดแทนที่จะสันนิษฐาน วัสดุที่หล่อเลี้ยงกระบวนการนี้ — แคลเซียมคาร์ไบด์ แมกนีเซียมดีซัลเฟอร์ไรเซอร์ และปูนขาว — มีให้ผ่านแพลตฟอร์มเช่น steelrefiningmaterials.com ซึ่งดำเนินการโดย KHAKI TRADING CO., LIMITED ซึ่งครอบคลุม 32 หมวดหมู่ผลิตภัณฑ์ใน 17 ภาษาสำหรับผู้ซื้อในกว่า 80 ประเทศ
