The Sulphurization of Iron Droplets in the Presence of Manganese Vaporization

Abstract

Experiments have been conducted at 1550°C to study the behaviour of levitated iron droplets containing up to 2% manganese when exposed to both inert and reactive atmospheres of controlled sulphur potential. Data have been obtained for the rate of manganese vaporization from droplets levitated in both inert and reactive gases. The results indicate that there has been no significant enhancement of vaporization due to chemical reactions in the gas phase or by condensation of metal vapour within the gas boundary layer. The experimental values for the mass transfer coefficient are in reasonable agreement with those calculated from the Ranz-Marshall and Steinberger- Treybal correlations and thus the actual manganese vaporization ra te is predicted adequately on the basis of molecular diffusion and convection. Data have also been obtained for the rate of sulphurization of the droplets in the presence of manganese vaporization. The results indicated that the rate of sulphur pick-up has been retarded by both thermal diffusion and a chemical reaction between H2S and Mn vapour within the boundary layer in the gas phase. Résumé Le comportement de gouttelettes de fer lévitées, contenant jusqu'a 2 % Mn, et exposées à des atmosphères soit inertes, soit réactives, dont le potentiel de soufre était contròlé, à 1550° C, a été étudié. Le taux de vaporisation du Mn a été mesuré, et les résultats obtenus semblent indiquer qu'aucune réaction chimique dans la phase vapeur ou condensation du Mn au sein de la couche limite n'accélère la vaporization du Mn. Les valeurs expérimentales du coefficient de transfer de masse sont en bon accord avec celles calculées à partir des corrélations Ranz-Marshall et Steinberger-Treybal; par consequent, on peut affirmer que les phénoménes de diffusion et de convection moléculaires décrivent suffisemment bien la cinétique de vaporisation du Mn pour le système étudié. Le taux de sulfuration des gouttelettes qui sont le siège d'une évaporation du Mn a été mesuré. Les résultats indiquent que la sulfuration a été ralentie par la diffusion thermique ainsi que par une réaction entre H2S et Mn a l'interieur de la couche limite dans la phase gazeuse.