Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B 2/2021

19.02.2021 | Original Research Article

Numerical Study on Desulfurization Behavior During Kanbara Reactor Hot Metal Treatment

verfasst von: Qiang Wang, Shuyuan Jia, Fangguan Tan, Guangqiang Li, Degang Ouyang, Shanhe Zhu, Wei Sun, Zhu He

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B | Ausgabe 2/2021

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The hot metal desulfurization in Kanbara Reactor (KR) metal treatment was simulated in this study via a transient-coupled 3D numerical model of the two-phase flow, heat transfer, and particle motion desulfurization processes. The KR impeller stirring was described via the multiple reference frame model. The volume of fluid approach was employed to capture the air-hot metal interface. The particle motion and aggregation were defined by the two-way coupled Euler–Lagrangian method. A desulfurization kinetic model was simultaneously introduced to represent the sulfur mass transfer rate. The effect of the initial diameter of desulfurizing agent (DA) particles on the desulfurization efficiency was quantitatively assessed. The lowest sulfur content was observed in the impeller vicinity and the highest one in the inactive colder liquid metal at the vessel bottom. With the DA particle initial diameter reduction from 3.0 to 0.5 mm, the overall desulfurization rate was increased from 83.2 to 97.1 pct. Insofar the specific surface area of smaller particles exceeded that of larger ones, they had higher motion velocities and heating rates, creating a greater reactivity for the desulfurization. However, desulfurization at the vessel bottom was only slightly enhanced using smaller DA particles, so the overall improvement did not exceed 20 pct. Further enhancement is envisaged by refining the impeller design and particle-adding technique.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat F.N.H. Schrama, E.M. Beunder, B. Van den Berg, Y. Yang, R. Boom, Ironmak. Steelmak. 44, 333–343 (2017)CrossRef F.N.H. Schrama, E.M. Beunder, B. Van den Berg, Y. Yang, R. Boom, Ironmak. Steelmak. 44, 333–343 (2017)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat V.V. Visuri, T. Vuolio, T. Haas, T. Fabritius, Steel Res. Int. 91, 1900454 (2020)CrossRef V.V. Visuri, T. Vuolio, T. Haas, T. Fabritius, Steel Res. Int. 91, 1900454 (2020)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat F.M. Torres, C.A. da Silva, I.A. da Silva, P.H.R. Vaz de Melo, M.A. Lourenço, Tecnol. Metal. Mater. Miner. 14, 204–210 (2017)CrossRef F.M. Torres, C.A. da Silva, I.A. da Silva, P.H.R. Vaz de Melo, M.A. Lourenço, Tecnol. Metal. Mater. Miner. 14, 204–210 (2017)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat P. Tripathi, D.S. Kumar, R. Sah, V.R. Sekhar, Ironmak. Steelmak. 44, 421–429 (2017)CrossRef P. Tripathi, D.S. Kumar, R. Sah, V.R. Sekhar, Ironmak. Steelmak. 44, 421–429 (2017)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat W.J. Ma, H.B. Li, Y. Cui, B. Chen, G.L. Liu, J.L. Ji, ISIJ Int. 57, 214–219 (2017)CrossRef W.J. Ma, H.B. Li, Y. Cui, B. Chen, G.L. Liu, J.L. Ji, ISIJ Int. 57, 214–219 (2017)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Y. Nakai, I. Sumi, N. Kikuchi, K. Tanaka, Y. Miki, ISIJ Int. 57, 1029–1036 (2017)CrossRef Y. Nakai, I. Sumi, N. Kikuchi, K. Tanaka, Y. Miki, ISIJ Int. 57, 1029–1036 (2017)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat D.S. Huang, F.C. Huang, Appl. Therm. Eng. 73, 220–226 (2014) D.S. Huang, F.C. Huang, Appl. Therm. Eng. 73, 220–226 (2014)
8.
Zurück zum Zitat Y. Nakai, I. Sumi, H. Matsuno, N. Kikuchi, Y. Kishimoto, ISIJ Int. 50, 403–410 (2010)CrossRef Y. Nakai, I. Sumi, H. Matsuno, N. Kikuchi, Y. Kishimoto, ISIJ Int. 50, 403–410 (2010)CrossRef
9.
10.
Zurück zum Zitat C. Fan, A. GoSa, L.F. Zhang, Q.C. Liu, D.Y. Chen, 147th Annu Meet. Exhib. Suppl. Proc. (Springer, Cham, Switzerland, 2018), pp. 431–40 C. Fan, A. GoSa, L.F. Zhang, Q.C. Liu, D.Y. Chen, 147th Annu Meet. Exhib. Suppl. Proc. (Springer, Cham, Switzerland, 2018), pp. 431–40
11.
Zurück zum Zitat M.L. He, N. Wang, M. Chen, M. Chen, C.F. Li, Powder Technol. 361, 455–461 (2020)CrossRef M.L. He, N. Wang, M. Chen, M. Chen, C.F. Li, Powder Technol. 361, 455–461 (2020)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Q. Wang, R.T. Wang, Z. He, G.Q. Li, B.K. Li, H.B. Li, Int J. Heat Mass Transf. 125, 1333–1344 (2018)CrossRef Q. Wang, R.T. Wang, Z. He, G.Q. Li, B.K. Li, H.B. Li, Int J. Heat Mass Transf. 125, 1333–1344 (2018)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat A. Serra, M. Campolo, A. Soldati, Chem. Eng. Sci. 56, 2715–2720 (2001)CrossRef A. Serra, M. Campolo, A. Soldati, Chem. Eng. Sci. 56, 2715–2720 (2001)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat G.M. Cartland Glover, J.J. Fitzpatrick, Chem. Eng. J. 127, 11–22 (2007)CrossRef G.M. Cartland Glover, J.J. Fitzpatrick, Chem. Eng. J. 127, 11–22 (2007)CrossRef
15.
16.
Zurück zum Zitat C. Haringa, R. Vandewijer, R.F. Mudde, Chem. Eng. Res. Des. 136, 870–885 (2018)CrossRef C. Haringa, R. Vandewijer, R.F. Mudde, Chem. Eng. Res. Des. 136, 870–885 (2018)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat R. Franzke, S. Sebben, T. Bark, E. Willeson, A. Broniewicz, Energies 12, 2934 (2019)CrossRef R. Franzke, S. Sebben, T. Bark, E. Willeson, A. Broniewicz, Energies 12, 2934 (2019)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Q. Wang, Y. Liu, A. Huang, W. Yan, H.Z. Gu, G.Q. Li, Metall. Mater. Trans. B 51B, 276–292 (2020)CrossRef Q. Wang, Y. Liu, A. Huang, W. Yan, H.Z. Gu, G.Q. Li, Metall. Mater. Trans. B 51B, 276–292 (2020)CrossRef
19.
20.
Zurück zum Zitat J.U. Brackbill, D.B. Kothe, C. Zemach, J. Comput. Phys. 100, 335–354 (1992)CrossRef J.U. Brackbill, D.B. Kothe, C. Zemach, J. Comput. Phys. 100, 335–354 (1992)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Q. Wang, Y. Liu, A. Huang, W. Yan, H.Z. Gu, G.Q. Li, Powder Technol. 367, 358–375 (2020)CrossRef Q. Wang, Y. Liu, A. Huang, W. Yan, H.Z. Gu, G.Q. Li, Powder Technol. 367, 358–375 (2020)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat M. Azadi, M. Azadi, A. Mohebbi, J. Hazard. Mater. 182, 835–841 (2010)CrossRef M. Azadi, M. Azadi, A. Mohebbi, J. Hazard. Mater. 182, 835–841 (2010)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat N.N. Qi, H. Zhang, K. Zhang, G. Xu, Y.P. Yang, Particuology 11, 317–326 (2013)CrossRef N.N. Qi, H. Zhang, K. Zhang, G. Xu, Y.P. Yang, Particuology 11, 317–326 (2013)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat H.H. Zhang, H.L. You, H.S. Lu, K. Lin, Z.Y. Zhang, L.X. Jiang, Appl. Sci. 10, 1186 (2020)CrossRef H.H. Zhang, H.L. You, H.S. Lu, K. Lin, Z.Y. Zhang, L.X. Jiang, Appl. Sci. 10, 1186 (2020)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat A.N. Conejo, F.R. Lara, M. Macias-Hernández, R.D. Morales, Steel Res. Int. 78, 141–150 (2007)CrossRef A.N. Conejo, F.R. Lara, M. Macias-Hernández, R.D. Morales, Steel Res. Int. 78, 141–150 (2007)CrossRef
26.
27.
Zurück zum Zitat F. Oeters, P. Strohmenger, W. Pluschkell, Arch. Eisenhüttenwes. 44, 727–733 (1973)CrossRef F. Oeters, P. Strohmenger, W. Pluschkell, Arch. Eisenhüttenwes. 44, 727–733 (1973)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat W.E. Ranz, W.R. Marschall, Chem. Eng. Prog. 48, 141–146 (1952) W.E. Ranz, W.R. Marschall, Chem. Eng. Prog. 48, 141–146 (1952)
29.
Zurück zum Zitat W.E. Ranz, W.R. Marschall, Chem. Eng. Prog. 48, 173–180 (1952) W.E. Ranz, W.R. Marschall, Chem. Eng. Prog. 48, 173–180 (1952)
30.
Zurück zum Zitat Y. Deng, J.L. Zhang, K.X. Jiao, Ironmak. Steelmak. 45, 773–777 (2018)CrossRef Y. Deng, J.L. Zhang, K.X. Jiao, Ironmak. Steelmak. 45, 773–777 (2018)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat B.Y. Li, Y.J. Li, H. Sun, Y.Z. Wang, Z.Y. Wang, Energy Fuels 34, 6462–6473 (2020)CrossRef B.Y. Li, Y.J. Li, H. Sun, Y.Z. Wang, Z.Y. Wang, Energy Fuels 34, 6462–6473 (2020)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat K. Yasuji, Sci. Rep. Res. Inst. Tohoku Univ. Ser. A 9, 78–83 (1957) K. Yasuji, Sci. Rep. Res. Inst. Tohoku Univ. Ser. A 9, 78–83 (1957)
33.
Zurück zum Zitat K. Yasuji, Sci. Rep. Res. Inst. Tohoku Univ. Ser. A 9, 520–526 (1957) K. Yasuji, Sci. Rep. Res. Inst. Tohoku Univ. Ser. A 9, 520–526 (1957)
Metadaten
Titel
Numerical Study on Desulfurization Behavior During Kanbara Reactor Hot Metal Treatment
verfasst von
Qiang Wang
Shuyuan Jia
Fangguan Tan
Guangqiang Li
Degang Ouyang
Shanhe Zhu
Wei Sun
Zhu He
Publikationsdatum
19.02.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions B / Ausgabe 2/2021
Print ISSN: 1073-5615
Elektronische ISSN: 1543-1916
DOI
https://doi.org/10.1007/s11663-021-02080-2

Weitere Artikel der Ausgabe 2/2021

Metallurgical and Materials Transactions B 2/2021 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.