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[摘 要]伴随着我国社会的不断发展，我国对矿产资源利用也逐渐提升。与此同时，国际市场对金属镁及镁合金的需求量也在不断增加，因而，我国建立了许多应用皮江法炼制金属镁的企业。但是应用皮江法冶炼金属镁的过程中还会产生很多还原渣，这些还原渣不能进行再利用，只能应用其他处理废料方法进行二次处理，这样做会给环境带来很大的污染。为了解决这一问题，本文主要对金属镁炼制还原渣作为脱硫剂的可能性进行了探讨，并在此基础上，进行了具体的试验，通过对试验结果进行分析研究及对金属镁冶炼还原渣在不同的温度、不同的氧气含量等情况下作为脱硫剂的性能进行简要阐述。
[关键词]金属镁；冶炼还原渣；脱硫性能
中图分类号：TF822 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0044-01
金属镁在工业中的应用极多，因此就要进行大规模的生产，在进行生产过程中，大约冶炼出一吨金属镁，就要生产出7t左右的金属镁还原渣。这种金属镁还原渣属于工业废料，山西省属于产镁大省，其年产生镁渣大约在200万t左右，但是对于镁渣的处理却是一大难题，现今处理镁渣的方法主要是倾倒在荒地中或者填埋的方法进行处理，这样使空气及土地受到了很大的污染，本文针对这一问题进行探讨。
一、对于镁渣是否可以脱硫这一问题进行研究
中国镁工业的不断发展，逐渐成为世界产镁大国之一。我国在2006年镁产量已经超过了百万吨，其占世界镁产量的80%左右。也正是由于镁产量的增加，镁渣也不断增多，本文通过电感耦合等离子发射光谱仪（ICP-AES）对镁渣中存在的金属原子进行实力测量，从而得到镁渣的组成部分，如下表表一所示：
从上表可以了解到，在镁渣的成分中，氧化钙的含量占55%左右。
在循环流化床锅炉内脱硫技术中，主要是将石灰石同煤放到锅炉燃烧室中，这样石灰石在高温作用下就会形成氧化钙，氧化钙还会与烟气中的二氧化硫气体发生反应，生成物为亚硫酸钙，亚硫酸钙在空气中不能保持其稳定性，还会被氧化生成硫酸钙，这样就会达到固硫的效果。此外还会因为循环流化床中有很多颗粒进行循环反应，使气固混合比较强烈，从而具有比较好的脱硫作用。这种脱硫方法与湿法相比节省了水资源，促进了循环流化床锅炉的发展。我们可以依据在流化床锅炉中脱硫方法，并结合镁渣中氧化钙的所占比例，来对镁渣脱硫性进行研究。
二、金属镁冶炼还原渣脱硫实验
在脱硫反应实验中应用日本生产的DTG-60A型热重仪，其具体的性能参数为：温度范围在25℃—1100℃；测重范围在±500mg；测量范围在±1000？V；最小读数在0.001mg；升温速度一般在0.5℃/min—100℃/min。具体装置见下图图一所示：
为了可以更好的分析出颗粒大小对镁渣脱硫情况的影响，对镁渣进行了筛选，根据颗粒的大小将镁渣划分为四个级别，主要有：<0.103mm，0.103mm-0.16mm，0.16mm-0.32mm，0.32mm-1.2mm，这四种不同的颗粒分别在900℃，气氛为5%O2，2000×107SO2，氮气作为平衡气，在这条件下进行3h脱硫。为了可以更好的分析O2含量多少对镁渣脱硫效果的影响，选取最小颗粒镁渣在其他情况相同，只有O2含量分别为5%和1%的情况下进行3h脱硫。为了分析出温度对镁渣脱硫效果影响，选择最小颗粒在其他情况相同，只有温度不同分别为800℃、900℃、1000℃的情况下进行3h脱硫。
三、对实验结果加以分析
（一）氧气含量对镁渣脱硫性能的影响
在900℃，2000×107SO2，氮气作为平衡气条件下氧气多少对镁渣脱硫性能的影响图为下图图二所示：
从上图中可以看出，曲线在7min左右是重合的，在7min后的反应为：CaO + SO2+ 1/2O2→CaSO 4，在氧气在5%时，钙的使用效率比氧气1%时的利用率提升了10%左右，从而可以得出结论：烟气中的氧气含量多少与镁渣的脱硫情况有很大影响。
（二）温度对镁渣脱硫性能的影响
在5%O2，2000×107SO2，氮气作为平衡气的情况下，在1000℃、800℃、900℃情况下，煤渣脱硫性能图为下图图三所示：
从上图中可以看出，在反应前12min左右，温度低的镁渣脱硫速率比较慢。伴随着温度的逐渐升高，气体分子的能动性提升，分子活性逐渐加大，导致相应的反应速率提升，钙的利用率也随着温度的升高而提升。但是从图中可以看出，钙的利用效率具有临界点，从而可以推断出镁渣最好的脱硫温度在900℃左右，此外，温度不断升高但是其脱硫效果不好的原因是温度太高加快了镁渣的烧结，孔隙率大大减少，从而提升了SO2及O2扩散阻力，导致钙的利用效果并不显著。结论：镁渣脱硫的最适宜温度在900℃左右，其正好在循环流化床锅炉可以燃烧的温度范围内，从而可以判断镁渣可以作为脱硫剂使用。
（三）颗粒大小对镁渣脱硫性能的影响
温度为900℃，5%O2，2000×107SO2，氮气作为平衡气的情况下，不同镁渣颗粒大小对脱硫性能也有很大影响。从实验数据中可以了解到颗粒为<0.103mm的镁渣与0.32mm-1.2mm的镁渣相比，在经过3h脱硫后，钙的利用率相差17%左右。在化学反应的初期，径粒比较小的镁渣反应速度高于径粒比较大的镁渣。从而可以看出，镁渣颗粒的大小是影响镁渣脱硫速率的重要因素之一。经过深度研究发现，吸收剂的钙转化率伴随着镁渣颗粒的增大而变小。径粒比较大的镁渣，由于会发生孔阻塞的情况发生，这样在很大程度上影响了钙的转化效率。结论：径粒的大小对脱硫的效率有着很大的影响，在客观条件允许情况下，最好选择径粒相对比较小的镁渣进行脱硫。
四、结论
本次实验研究是在热重分析仪上进行的，虽然与循环流化床炉有比较大的差别，但是，得出相应的转化率结果还是具有研究意义的。与此同时，还要充分考虑到循环流化床炉的气固接触条件比较好，其脱硫性会比本次实验好很多，在本次实验基础上，预计脱硫效率可以达到78.3%甚至更多。根据上述内容可以断定在进行脱硫时，可以使用镁渣作为脱硫剂。镁渣可以作为脱硫剂使用不仅解决了环境污染问题，还寻找到了廉价的脱硫剂，这在很大程度上促进了镁工业及社会的可持续发展。
参考文献
[1] 乔晓磊.金属镁冶炼还原渣脱硫性能的研究[D].太原理工大学，2007（05）.
[2] 乔晓磊，金燕.金属镁冶炼还原渣脱硫性能的实验研究[J].科技情报开发与经济，2007（03）.
[3] 李经宽，乔晓磊，金燕.金属镁渣作为脱硫剂的性能实验研究[J].太原理工大学学报，2008（11）.
[4] 李经宽.镁渣脱硫剂活化性能的实验研究[D].太原理工大学，2008（05）.
[5] 乔晓磊，金燕，王旭濤，等.金属镁渣在流化床反应器内脱硫性能的实验研究[J].再生资源与循环经济，2011（05）.
[6] 王兴.金属镁渣在流化床反应器内脱硫性能的实验研究[D].太原理工大学，2011（05）.
[关键词]金属镁；冶炼还原渣；脱硫性能
中图分类号：TF822 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0044-01
金属镁在工业中的应用极多，因此就要进行大规模的生产，在进行生产过程中，大约冶炼出一吨金属镁，就要生产出7t左右的金属镁还原渣。这种金属镁还原渣属于工业废料，山西省属于产镁大省，其年产生镁渣大约在200万t左右，但是对于镁渣的处理却是一大难题，现今处理镁渣的方法主要是倾倒在荒地中或者填埋的方法进行处理，这样使空气及土地受到了很大的污染，本文针对这一问题进行探讨。
一、对于镁渣是否可以脱硫这一问题进行研究
中国镁工业的不断发展，逐渐成为世界产镁大国之一。我国在2006年镁产量已经超过了百万吨，其占世界镁产量的80%左右。也正是由于镁产量的增加，镁渣也不断增多，本文通过电感耦合等离子发射光谱仪（ICP-AES）对镁渣中存在的金属原子进行实力测量，从而得到镁渣的组成部分，如下表表一所示：
从上表可以了解到，在镁渣的成分中，氧化钙的含量占55%左右。
在循环流化床锅炉内脱硫技术中，主要是将石灰石同煤放到锅炉燃烧室中，这样石灰石在高温作用下就会形成氧化钙，氧化钙还会与烟气中的二氧化硫气体发生反应，生成物为亚硫酸钙，亚硫酸钙在空气中不能保持其稳定性，还会被氧化生成硫酸钙，这样就会达到固硫的效果。此外还会因为循环流化床中有很多颗粒进行循环反应，使气固混合比较强烈，从而具有比较好的脱硫作用。这种脱硫方法与湿法相比节省了水资源，促进了循环流化床锅炉的发展。我们可以依据在流化床锅炉中脱硫方法，并结合镁渣中氧化钙的所占比例，来对镁渣脱硫性进行研究。
二、金属镁冶炼还原渣脱硫实验
在脱硫反应实验中应用日本生产的DTG-60A型热重仪，其具体的性能参数为：温度范围在25℃—1100℃；测重范围在±500mg；测量范围在±1000？V；最小读数在0.001mg；升温速度一般在0.5℃/min—100℃/min。具体装置见下图图一所示：
为了可以更好的分析出颗粒大小对镁渣脱硫情况的影响，对镁渣进行了筛选，根据颗粒的大小将镁渣划分为四个级别，主要有：<0.103mm，0.103mm-0.16mm，0.16mm-0.32mm，0.32mm-1.2mm，这四种不同的颗粒分别在900℃，气氛为5%O2，2000×107SO2，氮气作为平衡气，在这条件下进行3h脱硫。为了可以更好的分析O2含量多少对镁渣脱硫效果的影响，选取最小颗粒镁渣在其他情况相同，只有O2含量分别为5%和1%的情况下进行3h脱硫。为了分析出温度对镁渣脱硫效果影响，选择最小颗粒在其他情况相同，只有温度不同分别为800℃、900℃、1000℃的情况下进行3h脱硫。
三、对实验结果加以分析
（一）氧气含量对镁渣脱硫性能的影响
在900℃，2000×107SO2，氮气作为平衡气条件下氧气多少对镁渣脱硫性能的影响图为下图图二所示：
从上图中可以看出，曲线在7min左右是重合的，在7min后的反应为：CaO + SO2+ 1/2O2→CaSO 4，在氧气在5%时，钙的使用效率比氧气1%时的利用率提升了10%左右，从而可以得出结论：烟气中的氧气含量多少与镁渣的脱硫情况有很大影响。
（二）温度对镁渣脱硫性能的影响
在5%O2，2000×107SO2，氮气作为平衡气的情况下，在1000℃、800℃、900℃情况下，煤渣脱硫性能图为下图图三所示：
从上图中可以看出，在反应前12min左右，温度低的镁渣脱硫速率比较慢。伴随着温度的逐渐升高，气体分子的能动性提升，分子活性逐渐加大，导致相应的反应速率提升，钙的利用率也随着温度的升高而提升。但是从图中可以看出，钙的利用效率具有临界点，从而可以推断出镁渣最好的脱硫温度在900℃左右，此外，温度不断升高但是其脱硫效果不好的原因是温度太高加快了镁渣的烧结，孔隙率大大减少，从而提升了SO2及O2扩散阻力，导致钙的利用效果并不显著。结论：镁渣脱硫的最适宜温度在900℃左右，其正好在循环流化床锅炉可以燃烧的温度范围内，从而可以判断镁渣可以作为脱硫剂使用。
（三）颗粒大小对镁渣脱硫性能的影响
温度为900℃，5%O2，2000×107SO2，氮气作为平衡气的情况下，不同镁渣颗粒大小对脱硫性能也有很大影响。从实验数据中可以了解到颗粒为<0.103mm的镁渣与0.32mm-1.2mm的镁渣相比，在经过3h脱硫后，钙的利用率相差17%左右。在化学反应的初期，径粒比较小的镁渣反应速度高于径粒比较大的镁渣。从而可以看出，镁渣颗粒的大小是影响镁渣脱硫速率的重要因素之一。经过深度研究发现，吸收剂的钙转化率伴随着镁渣颗粒的增大而变小。径粒比较大的镁渣，由于会发生孔阻塞的情况发生，这样在很大程度上影响了钙的转化效率。结论：径粒的大小对脱硫的效率有着很大的影响，在客观条件允许情况下，最好选择径粒相对比较小的镁渣进行脱硫。
四、结论
本次实验研究是在热重分析仪上进行的，虽然与循环流化床炉有比较大的差别，但是，得出相应的转化率结果还是具有研究意义的。与此同时，还要充分考虑到循环流化床炉的气固接触条件比较好，其脱硫性会比本次实验好很多，在本次实验基础上，预计脱硫效率可以达到78.3%甚至更多。根据上述内容可以断定在进行脱硫时，可以使用镁渣作为脱硫剂。镁渣可以作为脱硫剂使用不仅解决了环境污染问题，还寻找到了廉价的脱硫剂，这在很大程度上促进了镁工业及社会的可持续发展。
参考文献
[1] 乔晓磊.金属镁冶炼还原渣脱硫性能的研究[D].太原理工大学，2007（05）.
[2] 乔晓磊，金燕.金属镁冶炼还原渣脱硫性能的实验研究[J].科技情报开发与经济，2007（03）.
[3] 李经宽，乔晓磊，金燕.金属镁渣作为脱硫剂的性能实验研究[J].太原理工大学学报，2008（11）.
[4] 李经宽.镁渣脱硫剂活化性能的实验研究[D].太原理工大学，2008（05）.
[5] 乔晓磊，金燕，王旭濤，等.金属镁渣在流化床反应器内脱硫性能的实验研究[J].再生资源与循环经济，2011（05）.
[6] 王兴.金属镁渣在流化床反应器内脱硫性能的实验研究[D].太原理工大学，2011（05）.