تبلیغات
صنعت فولاد - روش‌های جایگزین برای تولید چدن در جهان

روش‌های جایگزین برای تولید چدن در جهان

چهارشنبه 3 شهریور 1389 01:55 ق.ظ

نویسنده : علی فروزان
ارسال شده در: آهن اسفنجی ، گندله سازی ،
عدم كیفیت زغال‌سنگ هند برای كك‌سازی و به ویژه وضعیت شیمیایی كانی‌هایش منتج به استفاده از روش‌های گوناگون فرآیند تولید فولاد در مقایسه با دیگر نقاط جهان در این منطقه شده است.

مقاله‌ای كه در ادامه می‌خوانید، گزارشی است از سمینار فولاد و تكنولوژی كه در ماهنامه استیل تایمز منتشر شده كه برگردان آن را در ادامه می‌خوانید:

سمینار فولاد و تكنولوژی كه اخیرا در هند برگزار شد، به واسطه حضور 150 نماینده حاضر در آن و همچنین مقالات جالب و مباحث آن است.

مقالات در رابطه با تمامی جنبه‌های احیای ذوب برای كوره‌های دمشی كوچك در 10 موضوع ارائه شد. عمدتا، با وجود روش تولید چدن به وسیله احیای مستقیم سنگ‌آهن در هند، در سال‌های 2007 و 2008 به 1/20 میلیون تن رسید و بالغ بر كل میزان تولید چدن در یك سوم سال شد، سازمان‌دهندگان از روش‌های متداول تولید DRI بر پایه گازی و تولید با استفاده از زغال‌سنگ در كوره‌های روتاری كیلن (این تكنولوژی اخیرا در هند متداول شده و 2/14 میلیون تن یا 6/70 درصد از كل DRI تولید شده در سال را شامل می‌شود) اجتناب كردند.

به جای این روش‌ها آنها بر روی تكنولوژی‌هایی بر پایه زغال‌سنگ مانند Corex، Finex، HIsmelt، Fastmelt، ITmk3 و كوره‌های دمشی كوچك با كك متمركز شدند. هرچند هند دارای ذخایر قابل توجه زغال‌سنگ
( 6/7 درصد از كل منابع جهانی) است، اما عرضه منابع مناسب زغال كك‌شو در این كشور دارای محدودیت‌هایی است و میزان بالایی از مواد موردنیاز از كشورهای دیگر وارد می‌شود.

در واقع حتی مقدار بسیار زیادی از زغال‌سنگ حرارتی برای تولید برق نیز وارد می‌شود كه قسمت زیادی از آن از اندونزی تامین می‌شود، زیرا مالكیت زمین و تداركات تنها قسمتی از مشكلات استخراج ذخایر زغال‌سنگ در هندوستان هستند.

در سال مالی 2007 تا 2008، شركت زغال‌سنگ هندوستان در حدود 360 میلیون تن تولید داشت كه بالغ بر 85 درصد از 414 میلیون تن زغال‌سنگ تولید شده در این كشور بود. میزان مصرف این محصول در هند نیز به 475 میلیون تن رسید كه منتج به واردات 40 میلیون تن زغال‌سنگ حرارتی و 7 میلیون تن زغال كك شو شد.

هزینه زغال‌سنگ بالغ بر 45 تا 50 درصد از كل هزینه مواد اولیه ورودی به كوره بلند می‌شود. از این رو تمایل هند به اتخاذ روش‌های فولادسازی جایگزین در كوره بلند است.

دكتر ایرانی، مدیر شركت تاتا و پسران (موسس شركت‌های گروه بزرگ تاتا) به عنوان مهمان سخنران در این همایش بود.

وی به گرمی مورد استقبال مسئول این همایش دكتر آمیت مشاور تاتا استیل و نویسنده مجله استیل تك (Steel Tech) قرار گرفت. دكتر ایرانی سوالی را با این مضموم كه چگونه چین صنعت فولاد خود را به یكباره توسعه داد و طبق آمار وضعیت خود را به 10 برابر بهتر از وضعیت صنعت فولاد هند در همان دوره زمانی رسانید، مطرح كرد كه در نهایت به این نتیجه رسید كه این ماهیت فلسفه آزادی‌خواهی در هند است كه مخالفت‌های بسیاری را برای پروژه‌های فولادی پیشنهاد شده به همراه داشته است. یك هدف برای رسیدن به تولید 100 میلیون تنی تا سال 2011-2012 به وسیله دولت تعیین شد اما او به حضار یادآوری كرد كه یك آمار مشابه نیز در سال 1980 مدنظر قرار گرفته بود.

وی اظهار داشت كه میزان تولید در سال 2009 به 60 میلیون تن رسید و نشان‌دهنده این است كه در رسیدن به هدف 100 میلیون تنی اندكی قصور شده اما سرانجام رسیدن به آن میسر خواهد شد.

 او گفت ارقام آنچنان از اهمیت برخوردار نیستند، آنها تكنولوژی‌های مناسبی را انتخاب كرده‌اند كه در این رابطه عامل كلیدی هستند.

تكنولوژی‌های سفارشی با مواد اولیه مورد نیاز كارخانه‌های هند هماهنگ شدند و در حال حاضر هیچگونه فرآیند روشن قابل ذكری برای شرایط كنونی هند وجود ندارد.

همچنین او در ادامه اظهار داشت كه هند خود به تنهایی باید تكنولوژی‌های مناسب را به كارگرفته و تمامی انواع نمونه‌های كك را به عنوان راهی برای مخلوط كردن زغال‌سنگ‌های نرم‌تر برای تولید كك با كیفیتی مناسب با كوره‌های كك‌سازی با استفاده از زغال‌سنگ‌های صد درصد سخت ارائه كند.

از 10 تا 15 سال پیش شاهد بودیم كه هند به طور فزاینده‌ای تجهیزات R&D و موسسات آموزش فنی خود را توسعه بخشید. پیشتر، مهندسین هندی برای آموزش به كشورهای انگلیس، آمریكا و روسیه مسافرت می‌كردند، اما انجمن فناوری هند (IIT) در حال حاضر یك جایگزین است و آزمایشگاه ملی و مراكز R&D شركت‌های فولادسازی مختلف در زمینه تحقیقات فعال هستند.

سخنرانی افتتاحیه كه توسط مدیرعامل یكی از شركت‌های مشاور فولادی هند ایراد شد، به بررسی راندمان كوره بلند به عنوان یك عامل واكنش شیمیایی و قابلیت آن برای پذیرش انواع مواد اولیه ( كلوخه سنگ‌آهن، آگلومره، گندله، مواد تزریقی) پرداخت، اما برای افزایش راندمان كوره بلند نیازمند زغال‌سنگ و گندله‌هایی با كیفیت مناسب است كه تولید آنها بستگی به مشكلات محیطی داشته و برای برطرف كردن این مشكلات نیازمند به صرف هزینه هستیم.

به همین دلیل تمایل فزاینده‌ای به اتخاذ روش‌های جایگزین برای تولید چدن در این كشور وجود دارد كه سازگاری بیشتری با محیط زیست داشته و همچنین وابستگی كمتری نیز به زغال‌سنگ داشته باشند.

پیشرفت‌های مربوطه اخیر در هند در زمینه ساخت كوره‌های دمشی كوچك با حجم 175 تا 250 متر مربع و با ظرفیت تولید سالانه‌ای در حدود 30 كیلو تن تا یك میلیون تن است.

این پیشرفت‌ها موجب كاهش هزینه سرمایه‌گذاری شده و همچنین از زمان اجرای كار نیز كاسته‌اند و از همه مهمتر این كه در این كوره‌ها می‌توان از زغال‌سنگ‌هایی با كیفیت پایین‌تر نیز استفاده كرد.

همچنین چدن مذاب تولید شده در این كوره‌ها دارای كیفیت مطلوبی است. هرچند هزینه‌های بهره‌برداری به ازای هر تن نسبت به كوره بلندهای متداول بالاتر هستند كه این امر ناشی از میزان زغال‌سنگ بیشتر مورد استفاده در آنها و همچنین نیاز به مصرف كلوخه سنگ‌آهن یا گندله به جای آگلومره است. قیمت زغال‌سنگ در حال حاضر در حدود 100 تا 130 دلار به ازای هر تن بوده و سنگ‌آهن با مرغوبیت كمتر نیازمند تغلیظ است كه به هزینه‌های موجود اضافه می‌شود.

در حال حاضر دو جایگزین برای كوره بلند در تولید چدن مذاب وجود دارد كه عبارتند از فرآیندهای احیای مستقیم (DR) كه می‌توانند بر پایه زغال‌سنگ یا گاز باشد و منتهی به تولید چدن جامد اما متخلخل (آهن اسفنجی) می‌شود و روش دیگر احیای مذاب (SR) است كه منتج به تولید آهن ریختگی می‌شود.


فرآیندهای DR و SR

به‌طور خلاصه این فرآیندها بر پایه چند تعریف است:

فرآیندهای احیای مستقیم بر پایه زغال‌سنگ هم در كوره‌های روتاری كیلن (كه در كشور هند رایج هستند) كه در آن زغال‌سنگ و سنگ معدن نرم در داخل یك استوانه گردان مورب ریخته می‌شوند یا به جای آن از یك بستر گردان استفاده می‌كنند كه در آن یك لایه از مواد اولیه (معمولا ذرات ریز سنگ‌آهن مخلوط شده با ذرات ریز زغال‌سنگ به صورت آگلومره) در داخل یك بستر افقی با پهنای چند متری تخلیه می‌شوند و پیرامون بوته مدور شكل می‌گیرند.

 در فرآیندهای احیای مستقیم بر پایه گازی از یك رآكتور عمودی كه با كلوخه سنگ‌آهن یا آگلومره شارژ می‌شود استفاده می‌شود و از وسط آن گاز طبیعی محتوی هیدروژن و مونواكسید كربن عبور داده می‌شود .

اخیرا از انواع مختلفی از گازهای جایگزین از قبیل گاز كوركس (Corex) و گاز تولید شده ناشی از تبخیر زغال‌سنگ به كارگرفته می‌شود كه یك مزیت مشخص برای كشورهایی است كه دارای منابع محدود گاز طبیعی بوده اما از ذخایر مناسب زغال‌سنگ بهره می‌برند.

نخستین فرآیند تجاری احیای مذاب (SR) فرآیند كوركس بود كه به وسیله دو واحد فولادسازی JSW استیل و Essar استیل مورد بهره‌برداری قرار گرفت. دیگر كارخانه‌هایی كه با این روش كار می‌كنند در كشورهای چین و آفریقای جنوبی قرار دارند.

 در حقیقت واحد كوركس دارای دو مرحله فرآیند است كه در آن سنگ‌آهن به یك استوانه قائم واقع در قسمت فوقانی محفظه گازی(gasifier) شارژ می‌شود ـ گدازنده كه در آن زغال‌سنگ نرم شده به وسیله اكسیژن سوخته و منتج به ایجاد گاز احیا می‌شود و موجب گرم شدن مذاب می‌شود.

چدن احیای مستقیم تولید شده در داخل استوانه به داخل محفظه گازی ریخته شده و در آنجا ذوب شده و در فواصل معین به صورت چدن مذاب با تركیب مشابه با آنچه كه در كوره بلند تولید می‌شود، تخلیه می‌شود.

 اخیرا شركت پوسكو كره‌جنوبی از یك تغییر ظرفیت تجاری برای روش كوركس استفاده كرد كه این امر امكان استفاده از سنگ‌های معدنی ریزتر را فراهم آورد.

این روش فینكس (Finex) نامیده شده كه كانی‌ها ریزتر از میان یك جریان از سیال بستر رآكتور عبور می‌كند و گاز احیا تولیده شده در یك محفظه گازی ذوب نیز در جهت مخالف این جریان از داخل رآكتور عبور داده می‌شود (شكل یك).
 
مزیت این روش این است كه نیازی به گندله‌سازی كانی‌های ریز نیست، اما هر دو فرآیند نیازمند طبقه‌بندی دقیق زغال‌سنگ مورد استفاده هستند تاكنون واحدهای عملیاتی كوركس در هند متكی به واردات زغال‌سنگ بوده‌اند و همچنین تنها با 20 درصد كك شارژ می‌شدند.

دكتر آمیت در ادامه اظهارات خود به مواد اولیه موجود برای فولادسازان در هند اشاره كرد و در پایان به بررسی بیشتر فرآیندهای موفق احیای ذوب پرداخت.

به طور معمول 80 درصد از هزینه تولید چدن ناشی از مواد اولیه آن است كه كك نزدیك به نیمی (4/47 درصد) از هزینه این مواد را شامل می‌شود. تكنولوژی كنونی كوره بلند به سختی می‌تواند از عهده حجم بالای تولید برآید.

هرچند به طور معمول این تكنولوژی نزدیك به محدوده بهره‌برداری بوده و برای احیای ذوب كوره بلندهای مجتمع‌های فولادسازی یا در رابطه با چدن مذاب با مقدار كم ( 5/0 تا 8/0 میلیون تن در سال) كه نیازمند فرآیندهای تكمیلی تولید هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد، به عنوان مثال در یك واحد فولادسازی با كوره قوس الكتریكی (EAF)، شارژ چدن مذاب هم منتج به افزایش بهره‌وری می‌شود و هم موجب كاهش مصرف برق می‌شود.

 همچنین این كوره دمشی كوچك می‌تواند این نقش را به خوبی ایفا كند اما راندمان كمتری را نسبت به كوره‌های دمشی متداول دارد و ناگزیر به مقدار بالاتری از كك و كلوخه سنگ‌آهن نیاز داشته و مشكلاتی را در فرآیند تزریق پودر زغال (PCI) به همراه دارد.

موثرترین جنبه فرآیند SR این است كه این فرآیند مستقل از كك مصرفی است. اكثر فرآیندهای احیای مذاب دارای دو مرحله هستند: یك مرحله پیش احیا برای تولید DRI و دیگری مرحله گداز (melting) است كه به مرحله تبخیر زغال‌سنگ نیز معروف است.

فرآیندهایی كه همه واكنش‌ها در آنها در حمام فلز مذاب رخ می‌دهد مانند HIsmelt و Romelt از این قاعده مستثنی هستند و در جدول شماره یك مهمترین فرآیندهای SR ذكر شده است.

 دكتر آمیت در ادامه با اشاره به موضوع ارزش مصرفی (VIU) از فلز اظهار داشت كه به عنوان مثال مقدار VIU برای چدن مذاب بالاتر از آهن اسفنجی جامد است به طوری كه قبلا نیازمند انرژی فرآیندی كمتری برای تبدیل آن به فولاد بودیم.

همچنین چدن مذاب با فسفر و سیلیسم كمتر (به عنوان مثال در فرآیند HIsmelt) دارای یك VIU بالاتری نسبت به چدن مذابی است كه دارای یكی از این عناصر باشد. از آنجایی كه اكثر كانی‌های معدنی در هند دارای فسفر بالا هستند، به ویژه فرآیند HIsmelt می‌تواند در هند كاربرد داشته باشد.

افزایش بهره‌برداری از واحد HIsmelt در كووینانا استرالیا موضوع بعدی بحث در این همایش بود كه توسط نیل گودمن مدیركل بهره‌برداری و تكنولوژی HIsmelt ارائه شد. در حال حاضر این تكنولوژی به طور 100 درصد در اختیار ریوتینتو قرار دارد، قبل از این شركت‌های كوبه استیل و كلوكنر نخستین شركت‌هایی بودند كه در این زمینه فعالیت می‌‌كردند كه دیگر فعالیتی ندارند.

بعد از گذشت 25 سال از ابداع این روش، قریب به یك میلیارد دلار هزینه شده است. واحد عملیاتی واقع در كووینانا مشتركا متعلق به ریوتینتو (60 درصد)، نوكور (25 درصد)، میتسوبیشی (10 درصد) و شوگانگ (5 درصد) هستند. اساس این فرآیند، یك پاتیل احیای ذوب عمودی به همراه یك بوته با آستر دیرگداز و همچنین پانل‌های خنك‌كننده آبی در پیرامون آن است.

 سنگ‌آهن نرم و پودر زغال‌سنگ به داخلی مجاری جانبی شارژ می‌شوند و مشعل دمشی گرم با اكسیژن كافی حرارت لازم را ایجاد می‌كند.

 فلز به صورت مداوم به داخل سیفون كوره اولیه تخلیه می‌شود. تمامی تجهیزات فرعی مثل كوره دمش حرارت همانند كوره بلندهای سنتی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند.

این واحد صنعتی دارای ظرفیت اسمی 100 تن در ساعت است و به دلیل بهره‌برداری متناوب ظرفیت آن در حال حاضر به 70 تا 80 تن بر ساعت می‌رسد. مصرف زغال‌سنگ در این كوره بالغ بر 700 كیلوگرم به ازای تولید هر تن چدن مذاب است (البته برای فرآیند خشك و در فرآیند تر به 750 كیلوگرم به ازای تولید هر تن چدن مذاب می‌رسد).

میزان كربن در چدن مذاب این كوره مشابه با كوره بلندی با آهن 4 درصد است اما بنابر گزارشات میزان عناصر فسفر و سیلیسم در سرباره بسیار كمتر است.

 جداسازی مناسب بین سرباره و مذاب از نكات حیاتی بوده و برای رسیدن به این هدف كار با بهینه‌سازی شكل لوله‌ها انجام می‌شود به طوری دو مجرای دمنده برای دمش هوا و نیتروژن به بهترین شكل تعبیه شده‌اند.

مشكلات اولیه در زمینه خوردگی بالای دیرگداز با استفاده پنل‌های خنك‌كننده آبی مرتفع شدند و بهره‌برداری مستمر می‌تواند منجر به بهبود عمر كوره بلند بیش از پیش شود.

هم‌اكنون، فعالیت‌های این واحد به دلیل كاهش شدید تقاضا برای محصولات چدن خام كه قبلا تولید می‌شد، متوقف شده است اما انتظار می‌رود كه در سال 2010 مجددا از سر گرفته شود.

در حال حاضر انتشار گاز CO2 در این كوره مشابه با كوره‌‌بلندهای سنتی، یعنی 7/1 تا 9/1 تن CO2 به ازای هر تن چدن مذاب است اما یك پروژه دیگر نیز وجود دارد كه با استفاده از روش بستر سیال كریكوفر (Circofer) موجب احیای اولیه سنگ‌آهن به FeO می‌شود كه این امر موجب كاهش انتشار گاز از 9/0 تا 1/1 تن CO2 به ازای تولید هر تن چدن مذاب می‌شود و این امكان را فراهم می‌سازد تا از زغال‌سنگ‌هایی با كیفیت پایین استفاده كرد.

علاوه بر آن، در اتحادیه اروپا از پروژه فولادسازی با CO2 فوق‌العاده پایین (ULCOS) حمایت شده و كنورتور سیكلونی (CCF) نیز در جهت احیای اولیه مورد استفاده قرار می‌گیرد و جذب‌كننده CO2 موجب كاهش 90 درصدی انتشار آن خواهد شد. یك واحد آزمایشی در رابطه با این روش نیز در كشور هلند راه‌اندازی خواهد شد.

روش Corex نخستین فرآیند SR موفقیت‌آمیز است اما برای موفقیت تجاری آن باید به بهینه‌سازی گازهای خروجی با دمای بالا و گرمازایی بالا توجه كرد. این گازها می‌توانند برای برخی از كاربردها از قبیل تولید برق یك پالایشگاه و برای تولید آهن اسفنجی مورد استفاده قرار گیرند.

در حال حاضر 5 واحد Corex در سرتاسر جهان فعال هستند (در كشورهای هند، چین و افریقای جنوبی) كه بزرگترین آنها در كارخانه بوآ استیل چین است كه C3000 نام دارد و ظرفیت اسمی تولید آن 3000 تن در هر روز یا تقریبا یك میلیون تن در هر سال است.

روش‌های جایگزین Corex عبارتند از: كوركس LRI (آهن احیای كم) كه در آن از گاز خروجی برای زدایش گرد و غبار استفاده می‌شود و بعد از حذف CO2 برای احیای بیشتر سنگ‌آهن در یك كوره استوانه‌ای جداگانه آهن اسفنجی تولید می‌شود و فرآیند جایگزین دیگر كوركس LEG (گاز خروجی كم) است كه در آن گاز CO2 از گاز خروجی بدون گردوغبار جدا شده كه در نهایت در محفظه احیای Corex بازیافت می‌شود و بدین معنی است كه گاز كمتری در محفظه گازی (gasifier) و گدازنده تولید خواهد شد و همچنین منتج به مصرف زغال‌سنگ و O2 كمتری نیز می‌شود.

یكی دیگر از روش‌های زیربنایی در این زمینه توسط پوسكوی كره‌جنوبی ابداع شده است كه جایگزین محفظه‌های احیای قائم كوركس شده، دارای یك آبشیب (cascade) متشكل از 3 یا 4 رآكتور بستر سیال است كه قادرند پودر سنگ‌آهن را برای فرآیند تغییر دهند. این روش با نام Finmet شناخته می‌شود و یك واحد تجاری با ظرفیت 5/1 میلیون تن در سال در آوریل سال 2007 به بهره‌برداری رسید.

مقاله‌ای توسط شركت JWS استیل در زمینه بهره‌برداری از دو واحد C-2000 (كه هر كدام دارای ظرفیت 800 كیلو تن در سال هستند) انتشار یافته كه به بررسی چالش‌های موجود در رابطه با هزینه‌های تولید چدن مذاب، مخصوصا بعد از این كه اخیرا JWS از بزرگترین كوره بلند هندوستان و همچنین دو كوره بلند دیگر به همراه دو واحد كوركس بهره‌برداری كرد، می‌پردازد.

به‌طور كلی دلیل این تغییر جهت از تكنولوژی كوره بلندهای سنتی به كوره‌های جدید در اصل گازی است كه در واحد‌های فولادسازی به روش كوركس تولید می‌شود كه به منظور تولید انرژی در نیروگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حال حاضر هیچ‌گونه نیروی مضاعفی نیاز نیست و از این رو كارخانه‌های فولادسازی بر روی تولید آهن متمركز شده‌اند.

دكتر آمیت در همایش Q&A اظهار داشت: اگر امتیاز گاز را به طور كامل در اختیار واحد كوركس قرار ندهند، هزینه چدن مذاب تولید شده به این روش در حقیقت 40 تا 50 درصد بالاتر از یك كوره بلند سنتی خواهد شد.

بهره‌برداری از نخستین و تنها واحد تجاری فینكس نیز توسط یكی از مسئولان شركت پوسكو توضیح داده شد. پوسكو قبل از این در سال 1995 در شهر پوهانگ از یك واحد كوركس با ظرفیت 600 كیلو تن در سال بهره‌برداری كرده بود اما در بهینه‌سازی نرمه برگشتی تولید شده و همچنین سنگ‌آهن نرم و كك نرمه تولید شده در داخل مجتمع كوره بلند در پوهانگ با مشكلاتی مواجه شد.

 از این رو آنها در سال 2003 میلادی واحد كوركس را با جایگزین كردن یك كوره استوانه‌ای قائم ارتقا دادند كه در آن احیا به وسیله یك آبشیب متشكل از 4 بستر سیال صورت می‌پذیرفت كه این امكان را میسر ساخت تا به جای استفاده از گندله یا مصرف سنگ‌آهن دانه درشت به طور مستقیم از سنگ‌آهن نرمه استفاده كند.

این واحد آزمایشی با ظرفیت تولید 600 تن در هر سال با موفقیت به بهره‌برداری رسید (و در حال حاضر نیز فعال است) از این رو آنها در واحد جدید كه در سال 2007 افتتاح شد مقیاس فرآیند را افزایش داده و آن را به 5/1 میلیون تن در سال رساندند.

نكات كلیدی در بهره‌برداری این روش عبارتند از: حذف گاز CO2 از گازهای خروجی به جهت امكان‌پذیر كردن بازیافت گازهای فعال در داخل بسترهای سیال، ذرات ریز و فشرده آهن اسفنجی گرم برای تولید چدن فشرده مذاب (HCI) قبل از تغذیه آن به محفظه گازی ـ مخزن گدازش و در آخر تراكم ذرات زغال‌سنگ نرمه به صورت بریكت برای تغذیه به محفظه گازی ـ مذاب هستند. بخشی از گاز خروجی باقی‌مانده به منظور تولید الكتریسیته برای واحد تولید اكسیژن مورد استفاده قرار می‌گیرد كه اكسیژن مورد نیاز برای محفظه گازی و مذاب را تامین می‌‌كند.

تركیب چدن مذاب تولید شده مشابه با چدن كوره بلند‌های سنتی (به عنوان مثال 5/4 درصد كربن و 03/0 درصد سیلیسیم) است، هرچند مقدار سیلسیم تا حدی بالاتر است ( 8/0 در مقابل 5/0 برای كوره بلندهای سنتی). انتشار غبارهای حاوی SOx و NOx و گاز CO2 نیز به‌طور كلی در مقایسه با كوره بلندهای سنتی كاهش یافته است.

فرآیند IT mark 3 (سومین فرآیند جایگزین تولید) توسط كارشناسی از شركت موكاند استیل وابسته به شركت كوبه استیل ژاپن كه این فرآیند را ابداع كرده، توضیح داده شد.

دمای بهره‌برداری در این فرآیند بوته‌ای گردان برای ذوب لحظه‌ای آهن اسفنجی تولید شده كافی است از این رو امكان جداسازی ناخالصی‌ها از فلز به صورت سرباره را فراهم می‌سازد.

این امر همچنین امكان استفاده از سنگ‌آهن نرمه با عیار پایین‌تر را در مقایسه با دیگر فرآیندهای احیای مستقیم كه در آنها باید از سنگ‌آهن با عیار بالا استفاده كرد، فراهم می‌آورد چون ناخالصی‌ها نمی‌توانند جدا شوند، به همان صورت به كوره ذوب (به عنوان مثال كوره قوس الكتریك) شارژ می‌شوند كه منتج به افزایش مصرف انرژی می‌‌شود.

 از خنك كردن و مخلوط كردن یكباره نیز برای شكستن سرباره از چدن استفاده می‌شود كه به صورت تكه‌های فلزی با قطر 2 تا 25 میلیمتر متشكل از چدن با چگالی بالا به وسیله جداكننده‌های مغناطیسی بازیافت می‌شوند.

سنگ‌آهن و زغال‌سنگ نرم به صورت گندله آگلومره می‌شوند و به صورت تك لایه به بوته گردان پیوسته تغذیه می‌شوند (شكل 3). احیای كامل و ذوب در 8 تا 10 دقیقه صورت می‌پذیرد. نكته كلیدی برای این فرآیند تولید یك گندله مناسب برای عملیات احیا است.

میزان تركیب سنگ‌آهن به زغال‌سنگ در این فرآیند 5/1 به 5/0 است. آنالیز معمولی فلز تولید شده به این روش نشان می‌دهد كه دارای 5/2 تا 3 درصد كربن، 05/0 تا 07/0 درصد سیلیسم و 96 تا 97 درصد آهن است.
 
یك واحد آزمایشی با ظرفیت سالانه 25 كیلو تن در سال 2001 تا 2004 در كشور ژاپن بهره‌برداری شده است و نخستین واحد تجاری تولیدی به این روش در اواخر سال 2009 در ایالت مینیسوتا آمریكا به عنوان یك مینی‌میل به بهره‌برداری رسید. این واحد دارای یك بوته با قطر خارجی 60 متر با یك سكو با پهنای 8 متر است و ظرفیت آن 9/0 میلیون تن در سال است.

یكی از كارشناسان شركت كوبه استیل در رابطه با فرآیند Fastmelt سخنانی را ایراد كرد كه مشابه فرآیند RHF بوده اما در دمای پایین‌تری یعنی كمتر از نقطه ذوب آهن بهره‌برداری می‌شود.

 سنگ‌آهن نرمه یا برگشتی كارخانه‌های فولادسازی با زغال‌سنگ و گندله (یا بریكت به صورت برگشتی) مخلوط می‌شوند و به صورت تك لایه به داخل RHF شارژ می‌شوند.

آهن اسفنجی خروجی از قسمت دورتر RHF (كوره بوته‌ای گردان) به صورت مستقیم به كوره ذوب شارژ می‌شود كه از این كوره نیز فلز در دمایی در حدود 1550 درجه سانتیگراد تخلیه می‌شود و معمولا دارای یك آنالیز تركیبی 3 تا 5/4 درصد كربن، 3/0 تا 5/0 درصد سیلیسیم، 2/0 تا یك درصد منگنز و كمتر از 05/0 درصد گوگرد و فسفر است.

چناچه در این فرآیند آهن اسفنجی به صورت گرم به كوره ذوب انتقال پیدا نكند این فرآیند با نام Fastmet شناخته می‌شود و مورد استفاد برای برگشتی‌های واحد آماده‌سازی (treat plant reverts) در دو كارخانه در ژاپن، نیپون استیل و كوبه استیل قرار می‌گیرد.

ادعا می‌شود كه میزان انتشار گاز CO2 در فرآیند Fastmelt در حدود 688/1 تن گاز به ازای تولید هر تن چدن مذاب بوده كه در مقایسه با 766/1 تن برای فرآیند ITMk3 و 194/2 تن CO2 به ازای تولید هر تن چدن مذاب در كوره بلند‌های كوچك كمتر است.

روش‌های جایگزین Corex عبارتند از: كوركس LRI (آهن احیای كم) كه در آن از گاز خروجی برای زدایش گرد و غبار استفاده می‌شود و بعد از حذف CO2 برای احیای بیشتر سنگ‌آهن در یك كوره استوانه‌ای جداگانه آهن اسفنجی تولید می‌شود و فرآیند جایگزین دیگر كوركس LEG (گاز خروجی كم) است كه در آن گاز CO2 از گاز خروجی بدون گردوغبار جدا شده كه در نهایت در محفظه احیای Corex بازیافت می‌شود و بدین معنی است كه گاز كمتری در محفظه گازی (gasifier) و گدازنده تولید خواهد شد و همچنین منتج به مصرف زغال‌سنگ و O2 كمتری نیز می‌شود.

یكی دیگر از روش‌های زیربنایی در این زمینه توسط پوسكوی كره‌جنوبی ابداع شده است كه جایگزین محفظه‌های احیای قائم كوركس شده، دارای یك آبشیب (cascade) متشكل از 3 یا 4 رآكتور بستر سیال است كه قادرند پودر سنگ‌آهن را برای فرآیند تغییر دهند. این روش با نام Finmet شناخته می‌شود و یك واحد تجاری با ظرفیت 5/1 میلیون تن در سال در آوریل سال 2007 به بهره‌برداری رسید.

مقاله‌ای توسط شركت JWS استیل در زمینه بهره‌برداری از دو واحد C-2000 (كه هر كدام دارای ظرفیت 800 كیلو تن در سال هستند) انتشار یافته كه به بررسی چالش‌های موجود در رابطه با هزینه‌های تولید چدن مذاب، مخصوصا بعد از این كه اخیرا JWS از بزرگترین كوره بلند هندوستان و همچنین دو كوره بلند دیگر به همراه دو واحد كوركس بهره‌برداری كرد، می‌پردازد.

به‌طور كلی دلیل این تغییر جهت از تكنولوژی كوره بلندهای سنتی به كوره‌های جدید در اصل گازی است كه در واحد‌های فولادسازی به روش كوركس تولید می‌شود كه به منظور تولید انرژی در نیروگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حال حاضر هیچ‌گونه نیروی مضاعفی نیاز نیست و از این رو كارخانه‌های فولادسازی بر روی تولید آهن متمركز شده‌اند.

دكتر آمیت در همایش Q&A اظهار داشت: اگر امتیاز گاز را به طور كامل در اختیار واحد كوركس قرار ندهند، هزینه چدن مذاب تولید شده به این روش در حقیقت 40 تا 50 درصد بالاتر از یك كوره بلند سنتی خواهد شد.

بهره‌برداری از نخستین و تنها واحد تجاری فینكس نیز توسط یكی از مسئولان شركت پوسكو توضیح داده شد. پوسكو قبل از این در سال 1995 در شهر پوهانگ از یك واحد كوركس با ظرفیت 600 كیلو تن در سال بهره‌برداری كرده بود اما در بهینه‌سازی نرمه برگشتی تولید شده و همچنین سنگ‌آهن نرم و كك نرمه تولید شده در داخل مجتمع كوره بلند در پوهانگ با مشكلاتی مواجه شد.

از این رو آنها در سال 2003 میلادی واحد كوركس را با جایگزین كردن یك كوره استوانه‌ای قائم ارتقا دادند كه در آن احیا به وسیله یك آبشیب متشكل از 4 بستر سیال صورت می‌پذیرفت كه این امكان را میسر ساخت تا به جای استفاده از گندله یا مصرف سنگ‌آهن دانه درشت به طور مستقیم از سنگ‌آهن نرمه استفاده كند.

این واحد آزمایشی با ظرفیت تولید 600 تن در هر سال با موفقیت به بهره‌برداری رسید (و در حال حاضر نیز فعال است) از این رو آنها در واحد جدید كه در سال 2007 افتتاح شد مقیاس فرآیند را افزایش داده و آن را به 5/1 میلیون تن در سال رساندند.

نكات كلیدی در بهره‌برداری این روش عبارتند از: حذف گاز CO2 از گازهای خروجی به جهت امكان‌پذیر كردن بازیافت گازهای فعال در داخل بسترهای سیال، ذرات ریز و فشرده آهن اسفنجی گرم برای تولید چدن فشرده مذاب (HCI) قبل از تغذیه آن به محفظه گازی ـ مخزن گدازش و در آخر تراكم ذرات زغال‌سنگ نرمه به صورت بریكت برای تغذیه به محفظه گازی ـ مذاب هستند. بخشی از گاز خروجی باقی‌مانده به منظور تولید الكتریسیته برای واحد تولید اكسیژن مورد استفاده قرار می‌گیرد كه اكسیژن مورد نیاز برای محفظه گازی و مذاب را تامین می‌‌كند.

تركیب چدن مذاب تولید شده مشابه با چدن كوره بلند‌های سنتی (به عنوان مثال 5/4 درصد كربن و 03/0 درصد سیلیسیم) است، هرچند مقدار سیلسیم تا حدی بالاتر است ( 8/0 در مقابل 5/0 برای كوره بلندهای سنتی). انتشار غبارهای حاوی SOx و NOx و گاز CO2 نیز به‌طور كلی در مقایسه با كوره بلندهای سنتی كاهش یافته است.

فرآیند IT mark 3 (سومین فرآیند جایگزین تولید) توسط كارشناسی از شركت موكاند استیل وابسته به شركت كوبه استیل ژاپن كه این فرآیند را ابداع كرده، توضیح داده شد. دمای بهره‌برداری در این فرآیند بوته‌ای گردان برای ذوب لحظه‌ای آهن اسفنجی تولید شده كافی است از این رو امكان جداسازی ناخالصی‌ها از فلز به صورت سرباره را فراهم می‌سازد.

این امر همچنین امكان استفاده از سنگ‌آهن نرمه با عیار پایین‌تر را در مقایسه با دیگر فرآیندهای احیای مستقیم كه در آنها باید از سنگ‌آهن با عیار بالا استفاده كرد، فراهم می‌آورد چون ناخالصی‌ها نمی‌توانند جدا شوند، به همان صورت به كوره ذوب (به عنوان مثال كوره قوس الكتریك) شارژ می‌شوند كه منتج به افزایش مصرف انرژی می‌‌شود.

از خنك كردن و مخلوط كردن یكباره نیز برای شكستن سرباره از چدن استفاده می‌شود كه به صورت تكه‌های فلزی با قطر 2 تا 25 میلیمتر متشكل از چدن با چگالی بالا به وسیله جداكننده‌های مغناطیسی بازیافت می‌شوند.

سنگ‌آهن و زغال‌سنگ نرم به صورت گندله آگلومره می‌شوند و به صورت تك لایه به بوته گردان پیوسته تغذیه می‌شوند (شكل 3). احیای كامل و ذوب در 8 تا 10 دقیقه صورت می‌پذیرد.

نكته كلیدی برای این فرآیند تولید یك گندله مناسب برای عملیات احیا است. میزان تركیب سنگ‌آهن به زغال‌سنگ در این فرآیند 5/1 به 5/0 است. آنالیز معمولی فلز تولید شده به این روش نشان می‌دهد كه دارای 5/2 تا 3 درصد كربن، 05/0 تا 07/0 درصد سیلیسم و 96 تا 97 درصد آهن است.

 یك واحد آزمایشی با ظرفیت سالانه 25 كیلو تن در سال 2001 تا 2004 در كشور ژاپن بهره‌برداری شده است و نخستین واحد تجاری تولیدی به این روش در اواخر سال 2009 در ایالت مینیسوتا آمریكا به عنوان یك مینی‌میل به بهره‌برداری رسید. این واحد دارای یك بوته با قطر خارجی 60 متر با یك سكو با پهنای 8 متر است و ظرفیت آن 9/0 میلیون تن در سال است.

یكی از كارشناسان شركت كوبه استیل در رابطه با فرآیند Fastmelt سخنانی را ایراد كرد كه مشابه فرآیند RHF بوده اما در دمای پایین‌تری یعنی كمتر از نقطه ذوب آهن بهره‌برداری می‌شود.

 سنگ‌آهن نرمه یا برگشتی كارخانه‌های فولادسازی با زغال‌سنگ و گندله (یا بریكت به صورت برگشتی) مخلوط می‌شوند و به صورت تك لایه به داخل RHF شارژ می‌شوند.

آهن اسفنجی خروجی از قسمت دورتر RHF (كوره بوته‌ای گردان) به صورت مستقیم به كوره ذوب شارژ می‌شود كه از این كوره نیز فلز در دمایی در حدود 1550 درجه سانتیگراد تخلیه می‌شود و معمولا دارای یك آنالیز تركیبی 3 تا 5/4 درصد كربن، 3/0 تا 5/0 درصد سیلیسیم، 2/0 تا یك درصد منگنز و كمتر از 05/0 درصد گوگرد و فسفر است.

چناچه در این فرآیند آهن اسفنجی به صورت گرم به كوره ذوب انتقال پیدا نكند این فرآیند با نام Fastmet شناخته می‌شود و مورد استفاد برای برگشتی‌های واحد آماده‌سازی (treat plant reverts) در دو كارخانه در ژاپن، نیپون استیل و كوبه استیل قرار می‌گیرد.

ادعا می‌شود كه میزان انتشار گاز CO2 در فرآیند Fastmelt در حدود 688/1 تن گاز به ازای تولید هر تن چدن مذاب بوده كه در مقایسه با 766/1 تن برای فرآیند ITMk3 و 194/2 تن CO2 به ازای تولید هر تن چدن مذاب در كوره بلند‌های كوچك كمتر است.

منبع: ایمیدرو



دیدگاه ها : () 




آخرین ویرایش: - -



How can you heal an Achilles tendonitis fast?
یکشنبه 15 مرداد 1396 06:39 ب.ظ
Hi I am so delighted I found your blog, I really found you
by accident, while I was researching on Digg for something else, Anyhow I
am here now and would just like to say many thanks for a remarkable post and a all round
entertaining blog (I also love the theme/design), I don’t have time to go through it all at the minute but
I have saved it and also added your RSS feeds, so when I have time I
will be back to read a great deal more, Please do keep up the fantastic work.
BHW
پنجشنبه 31 فروردین 1396 11:05 ب.ظ
Hi there, after reading this remarkable piece of writing i am also
glad to share my knowledge here with friends.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر