تبلیغات
صنعت فولاد - روش های جایگزین تولید آهن و فولاد در جهان (بخش اول)

روش های جایگزین تولید آهن و فولاد در جهان (بخش اول)

جمعه 8 خرداد 1394 03:11 ب.ظ

نویسنده : علی فروزان

عدم كیفیت زغال سنگ هند برای كك سازی و به ویژه وضعیت شیمیایی كانی هایش منتج به استفاده از روش های گوناگون فرآیند تولید فولاد در مقایسه با دیگر نقاط جهان در این منطقه شده است.

مقاله ای كه در ادامه می خوانید، گزارشی است از سمینار فولاد و تكنولوژی كه در ماهنامه استیل تایمز منتشر شده كه برگردان آن را در ادامه می خوانید:

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 جنبه های احیای ذوب برای كوره های دمشی كوچك در 10 موضوع ارائه شد. عمدتا، با وجود روش تولید چدن به وسیله احیای مستقیم سنگ آهن در هند، در سال های 2007 و 2008 به 1/20 میلیون تن رسید و بالغ بر كل میزان تولید چدن در یك سوم سال شد، سازمان دهندگان از روش های متداول تولید DRI بر پایه گازی و تولید با استفاده از زغال سنگ در كوره های 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 می شود) اجتناب كردند.

به جای این روش ها آنها بر روی تكنولوژی هایی بر پایه زغال سنگ مانند Corex، Finex، HIsmelt، Fastmelt، ITmk3 و كوره های دمشی كوچك با كك متمركز شدند. هرچند هند دارای ذخایر قابل توجه زغال سنگ

( 6/7 درصد از كل منابع جهانی) است، اما عرضه منابع مناسب زغال كك شو در این كشور دارای محدودیت هایی است و میزان بالایی از مواد موردنیاز از كشورهای دیگر وارد می شود.

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

در سال مالی 2007 تا 2008، شركت زغال سنگ هندوستان در حدود 360 میلیون تن تولید داشت كه بالغ بر 85 درصد از 414 میلیون تن زغال سنگ 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 زغال سنگ حرارتی و 7 میلیون تن زغال كك شو شد.

هزینه زغال سنگ بالغ بر 45 تا 50 درصد از كل هزینه مواد اولیه ورودی به كوره بلند می شود. از این رو تمایل هند به اتخاذ روش های فولادسازی جایگزین در كوره بلند است.

دكتر ایرانی، مدیر شركت تاتا و پسران (موسس شركت های 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 آزادی خواهی در هند است كه مخالفت های بسیاری را برای پروژه های 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 نشان دهنده 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 تكنولوژی های مناسبی را انتخاب كرده اند كه در این رابطه عامل كلیدی هستند.

تكنولوژی های سفارشی با مواد اولیه مورد نیاز كارخانه های 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 تكنولوژی های مناسب را به كارگرفته و تمامی انواع نمونه های كك را به عنوان راهی برای مخلوط كردن زغال سنگ های نرم تر برای تولید كك با كیفیتی مناسب با كوره های كك سازی با استفاده از زغال سنگ های صد درصد سخت ارائه كند.

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

سخنرانی افتتاحیه كه توسط مدیرعامل یكی از شركت های 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 سنگ آهن، آگلومره، گندله، مواد تزریقی) پرداخت، اما برای افزایش راندمان كوره بلند نیازمند زغال سنگ و گندله هایی 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 فزاینده ای به اتخاذ روش های جایگزین برای تولید چدن در این كشور وجود دارد كه سازگاری بیشتری با محیط زیست داشته و همچنین وابستگی كمتری نیز به زغال سنگ داشته باشند.

پیشرفت های مربوطه اخیر در هند در زمینه ساخت كوره های دمشی كوچك با حجم 175 تا 250 متر مربع و با ظرفیت تولید سالانه ای در حدود 30 كیلو تن تا یك میلیون تن است.

این پیشرفت ها موجب كاهش هزینه سرمایه گذاری شده و همچنین از زمان اجرای كار نیز كاسته اند و از همه مهمتر این كه در این كوره ها می توان از زغال سنگ هایی با كیفیت پایین تر نیز استفاده كرد.

همچنین چدن مذاب تولید شده در این كوره ها دارای كیفیت مطلوبی است. هرچند هزینه های بهره برداری به ازای هر تن نسبت به كوره بلندهای متداول بالاتر هستند كه این امر ناشی از میزان زغال سنگ بیشتر مورد استفاده در آنها و همچنین نیاز به مصرف كلوخه سنگ آهن یا گندله به جای آگلومره است. قیمت زغال سنگ در حال حاضر در حدود 100 تا 130 دلار به ازای هر تن بوده و سنگ آهن با مرغوبیت كمتر نیازمند تغلیظ است كه به هزینه های موجود اضافه می شود.

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

فرآیندهای DR و SR

به طور خلاصه این فرآیندها بر پایه چند تعریف است:

فرآیندهای احیای مستقیم بر پایه زغال سنگ هم در كوره های روتاری كیلن (كه در كشور هند رایج هستند) كه در آن زغال سنگ و سنگ معدن نرم در داخل یك استوانه گردان مورب ریخته می شوند یا به جای آن از یك بستر گردان استفاده می كنند كه در آن یك لایه از مواد اولیه (معمولا ذرات ریز سنگ آهن مخلوط شده با ذرات ریز زغال سنگ به صورت آگلومره) در داخل یك بستر افقی با پهنای چند متری تخلیه می شوند و پیرامون بوته مدور شكل می گیرند.

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

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

نخستین فرآیند تجاری احیای مذاب (SR) فرآیند كوركس بود كه به وسیله دو واحد فولادسازی JSW استیل و Essar استیل مورد بهره برداری قرار گرفت. دیگر كارخانه هایی كه با این روش كار می كنند در كشورهای چین و آفریقای جنوبی قرار دارند.

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

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 می شود، تخلیه می شود.

اخیرا شركت پوسكو كره جنوبی از یك تغییر ظرفیت تجاری برای روش كوركس استفاده كرد كه این امر امكان استفاده از سنگ های معدنی ریزتر را فراهم آورد.

این روش فینكس (Finex) نامیده شده كه كانی ها ریزتر از میان یك جریان از سیال بستر رآكتور عبور می كند و گاز احیا تولیده شده در یك محفظه گازی ذوب نیز در جهت مخالف این جریان از داخل رآكتور عبور داده می شود (شكل یك).

مزیت این روش این است كه نیازی به گندله سازی كانی های ریز نیست، اما هر دو فرآیند نیازمند طبقه بندی دقیق زغال سنگ مورد استفاده هستند تاكنون واحدهای عملیاتی كوركس در هند متكی به واردات زغال سنگ بوده اند و همچنین تنها با 20 درصد كك شارژ می شدند.

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 می شود. تكنولوژی كنونی كوره بلند به سختی می تواند از عهده حجم بالای تولید برآید.

هرچند به طور معمول این تكنولوژی نزدیك به محدوده بهره برداری بوده و برای احیای ذوب كوره بلندهای مجتمع های 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 می گیرد، به عنوان مثال در یك واحد فولادسازی با كوره قوس الكتریكی (EAF)، شارژ چدن مذاب هم منتج به افزایش بهره وری می شود و هم موجب كاهش مصرف برق می شود.

همچنین این كوره دمشی كوچك می تواند این نقش را به خوبی ایفا كند اما راندمان كمتری را نسبت به كوره های دمشی متداول دارد و ناگزیر به مقدار بالاتری از كك و كلوخه سنگ آهن 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 زغال سنگ نیز معروف است.

فرآیندهایی كه همه واكنش ها در آنها در حمام فلز مذاب رخ می دهد 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 كانی های معدنی در هند دارای فسفر بالا هستند، به ویژه فرآیند HIsmelt می تواند در هند كاربرد داشته باشد.

افزایش بهره برداری از واحد HIsmelt در كووینانا استرالیا موضوع بعدی بحث در این همایش بود كه توسط نیل گودمن مدیركل بهره برداری و تكنولوژی HIsmelt ارائه شد. در حال حاضر این تكنولوژی به طور 100 درصد در اختیار ریوتینتو قرار دارد، قبل از این شركت های كوبه استیل و كلوكنر نخستین شركت هایی بودند كه در این زمینه فعالیت می  كردند 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 پانل های خنك كننده آبی در پیرامون آن است.

سنگ آهن نرم و پودر زغال سنگ به داخلی مجاری جانبی شارژ می شوند و مشعل دمشی گرم با اكسیژن كافی حرارت لازم را ایجاد می كند.




دیدگاه ها : () 




آخرین ویرایش: جمعه 8 خرداد 1394 03:14 ب.ظ



How can you heal an Achilles tendonitis fast?
دوشنبه 16 مرداد 1396 02:46 ب.ظ
I was recommended this website by my cousin. I am
not sure whether this post is written by him as nobody else know such detailed about my trouble.

You're incredible! Thanks!
foot pain gout
سه شنبه 6 تیر 1396 03:23 ق.ظ
We're a gaggle of volunteers and starting a new scheme in our community.
Your web site provided us with useful info to work on. You've done an impressive process
and our whole neighborhood will probably be thankful
to you.
foot pain and swelling
پنجشنبه 1 تیر 1396 09:45 ق.ظ
I comment each time I especially enjoy a article on a site or I have
something to contribute to the discussion. It is triggered by the sincerness displayed in the article
I looked at. And on this post صنعت فولاد - روش های جایگزین تولید آهن و فولاد در جهان (بخش
اول). I was actually moved enough to post a comment :-) I do have
a couple of questions for you if it's okay. Could it be just me or does it
appear like some of the remarks look like coming from brain dead
folks? :-P And, if you are posting at additional sites, I would like to follow everything fresh you have to post.
Could you list the complete urls of your community pages like your linkedin profile, Facebook page or twitter feed?
jeneBliler.jimdo.com
یکشنبه 31 اردیبهشت 1396 04:08 ق.ظ
Hey there! This post could not be written any better!
Reading through this post reminds me of my previous room mate!
He always kept talking about this. I will forward
this article to him. Fairly certain he will have a good read.
Thanks for sharing!
BHW
پنجشنبه 31 فروردین 1396 10:01 ق.ظ
I've been browsing on-line more than three hours nowadays, yet I never discovered any attention-grabbing article like
yours. It's pretty value sufficient for me.

Personally, if all website owners and bloggers made good
content material as you probably did, the internet will likely
be a lot more useful than ever before.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر