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

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

جمعه 8 خرداد 1394 03:15 ب.ظ

نویسنده : علی فروزان

فلز به صورت مداوم به داخل سیفون كوره اولیه تخلیه می شود. تمامی تجهیزات فرعی مثل كوره دمش حرارت همانند كوره بلندهای سنتی مورد بهره برداری قرار می گیرند.

این واحد صنعتی دارای ظرفیت اسمی 100 تن در ساعت است و به دلیل بهره برداری متناوب ظرفیت آن در حال حاضر به 70 تا 80 تن بر ساعت می رسد. مصرف زغال سنگ 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 می رسد).

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 بهینه سازی شكل لوله ها انجام می شود به طوری دو مجرای دمنده برای دمش هوا و نیتروژن به بهترین شكل تعبیه شده اند.

مشكلات اولیه در زمینه خوردگی بالای دیرگداز با استفاده پنل های خنك كننده آبی مرتفع شدند و بهره برداری مستمر می تواند منجر به بهبود عمر كوره بلند بیش از پیش شود.

هم اكنون، فعالیت های این واحد به دلیل كاهش شدید تقاضا برای محصولات چدن خام كه قبلا تولید می شد، متوقف شده است اما انتظار می رود كه در سال 2010 مجددا از سر گرفته شود.

در حال حاضر انتشار گاز CO2 در این كوره مشابه با كوره  بلندهای 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 سنگ آهن به FeO می شود كه این امر موجب كاهش انتشار گاز از 9/0 تا 1/1 تن CO2 به ازای تولید هر تن چدن مذاب می شود و این امكان را فراهم می سازد تا از زغال سنگ هایی با كیفیت پایین استفاده كرد.

علاوه بر آن، در اتحادیه اروپا از پروژه فولادسازی با CO2 فوق العاده پایین (ULCOS) حمایت شده و كنورتور سیكلونی (CCF) نیز در جهت احیای اولیه مورد استفاده قرار می گیرد و جذب كننده CO2 موجب كاهش 90 درصدی انتشار آن خواهد شد. یك واحد آزمایشی در رابطه با این روش نیز در كشور هلند راه اندازی خواهد شد.

روش Corex نخستین فرآیند SR موفقیت آمیز است اما برای موفقیت تجاری آن باید به بهینه سازی گازهای خروجی با دمای بالا و گرمازایی بالا توجه كرد. این گازها می توانند 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.

روش های جایگزین Corex عبارتند از: كوركس LRI (آهن احیای كم) كه در آن از گاز خروجی برای زدایش گرد و غبار استفاده می شود و بعد از حذف CO2 برای احیای بیشتر سنگ آهن در یك كوره استوانه ای جداگانه آهن اسفنجی تولید می شود 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 می شود و بدین معنی است كه گاز كمتری در محفظه گازی (gasifier) و گدازنده تولید خواهد شد و همچنین منتج به مصرف زغال سنگ و O2 كمتری نیز می شود.

یكی دیگر از روش های زیربنایی در این زمینه توسط پوسكوی كره جنوبی ابداع شده است كه جایگزین محفظه های احیای قائم كوركس شده، دارای یك آبشیب (cascade) متشكل از 3 یا 4 رآكتور بستر سیال است كه قادرند پودر سنگ آهن را برای فرآیند تغییر دهند. این روش با نام Finmet شناخته می شود و یك واحد تجاری با ظرفیت 5/1 میلیون تن در سال در آوریل سال 2007 به بهره برداری رسید.

مقاله ای توسط شركت JWS استیل در زمینه بهره برداری از دو واحد C-2000 (كه هر كدام دارای ظرفیت 800 كیلو تن در سال هستند) انتشار یافته كه به بررسی چالش های موجود در رابطه با هزینه های 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 بهره برداری كرد، می پردازد.

به طور كلی دلیل این تغییر جهت از تكنولوژی كوره بلندهای سنتی به كوره های جدید در اصل گازی است كه در واحد های فولادسازی به روش كوركس تولید می شود كه به منظور تولید انرژی در نیروگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد. در حال حاضر هیچ گونه نیروی مضاعفی نیاز نیست و از این رو كارخانه های فولادسازی بر روی تولید آهن متمركز شده اند.

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.

بهره برداری 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 بهره برداری كرده بود اما در بهینه سازی نرمه برگشتی تولید شده و همچنین سنگ آهن 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 استوانه ای قائم ارتقا دادند كه در آن احیا به وسیله یك آبشیب متشكل از 4 بستر سیال صورت می پذیرفت كه این امكان را میسر ساخت تا به جای استفاده از گندله یا مصرف سنگ آهن دانه درشت به طور مستقیم از سنگ آهن نرمه استفاده كند.

این واحد آزمایشی با ظرفیت تولید 600 تن در هر سال با موفقیت به بهره برداری 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 بهره برداری این روش عبارتند از: حذف گاز CO2 از گازهای خروجی به جهت امكان پذیر 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 زغال سنگ نرمه به صورت بریكت برای تغذیه به محفظه گازی ـ مذاب هستند. بخشی از گاز خروجی باقی مانده به منظور تولید الكتریسیته برای واحد تولید اكسیژن مورد استفاده قرار می گیرد كه اكسیژن مورد نیاز برای محفظه گازی و مذاب را تامین می  كند.

تركیب چدن مذاب تولید شده مشابه با چدن كوره بلند های 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 به طور 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 بهره برداری در این فرآیند بوته ای گردان برای ذوب لحظه ای آهن اسفنجی تولید شده كافی است از این رو امكان جداسازی ناخالصی ها از فلز به صورت سرباره را فراهم می سازد.

این امر همچنین امكان استفاده از سنگ آهن نرمه با عیار پایین تر را در مقایسه با دیگر فرآیندهای احیای مستقیم كه در آنها باید از سنگ آهن با عیار بالا استفاده كرد، فراهم می آورد چون ناخالصی ها نمی توانند جدا شوند، به همان صورت به كوره ذوب (به عنوان مثال كوره قوس الكتریك) شارژ می شوند كه منتج به افزایش مصرف انرژی می  شود.

از خنك كردن و مخلوط كردن یكباره نیز برای شكستن سرباره از چدن استفاده می شود كه به صورت تكه های فلزی با قطر 2 تا 25 میلیمتر متشكل از چدن با چگالی بالا به وسیله جداكننده های مغناطیسی بازیافت می شوند.

سنگ آهن و زغال سنگ نرم به صورت گندله آگلومره می شوند و به صورت تك لایه به بوته گردان پیوسته تغذیه می شوند (شكل 3). احیای كامل و ذوب در 8 تا 10 دقیقه صورت می پذیرد. نكته كلیدی برای این فرآیند تولید یك گندله مناسب برای عملیات احیا است.

میزان تركیب سنگ آهن به زغال سنگ در این فرآیند 5/1 به 5/0 است. آنالیز معمولی فلز تولید شده به این روش نشان می دهد 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 بهره برداری شده است و نخستین واحد تجاری تولیدی به این روش در اواخر سال 2009 در ایالت مینیسوتا آمریكا به عنوان یك مینی میل به بهره برداری 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 پایین تری یعنی كمتر از نقطه ذوب آهن بهره برداری می شود.

سنگ آهن نرمه یا برگشتی كارخانه های فولادسازی با زغال سنگ و گندله (یا بریكت به صورت برگشتی) مخلوط می شوند و به صورت تك لایه به داخل RHF شارژ می شوند.

آهن اسفنجی خروجی از قسمت دورتر RHF (كوره بوته ای گردان) به صورت مستقیم به كوره ذوب شارژ می شود كه از این كوره نیز فلز در دمایی در حدود 1550 درجه سانتیگراد تخلیه می شود 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 می شود و مورد استفاد برای برگشتی های واحد آماده سازی (treat plant reverts) در دو كارخانه در ژاپن، نیپون استیل و كوبه استیل قرار می گیرد.

ادعا می شود 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 بلند های كوچك كمتر است.

روش های جایگزین Corex عبارتند از: كوركس LRI (آهن احیای كم) كه در آن از گاز خروجی برای زدایش گرد و غبار استفاده می شود و بعد از حذف CO2 برای احیای بیشتر سنگ آهن در یك كوره استوانه ای جداگانه آهن اسفنجی تولید می شود 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 می شود و بدین معنی است كه گاز كمتری در محفظه گازی (gasifier) و گدازنده تولید خواهد شد و همچنین منتج به مصرف زغال سنگ و O2 كمتری نیز می شود.

یكی دیگر از روش های زیربنایی در این زمینه توسط پوسكوی كره جنوبی ابداع شده است كه جایگزین محفظه های احیای قائم كوركس شده، دارای یك آبشیب (cascade) متشكل از 3 یا 4 رآكتور بستر سیال است كه قادرند پودر سنگ آهن را برای فرآیند تغییر دهند. این روش با نام Finmet شناخته می شود و یك واحد تجاری با ظرفیت 5/1 میلیون تن در سال در آوریل سال 2007 به بهره برداری رسید.

مقاله ای توسط شركت JWS استیل در زمینه بهره برداری از دو واحد C-2000 (كه هر كدام دارای ظرفیت 800 كیلو تن در سال هستند) انتشار یافته كه به بررسی چالش های موجود در رابطه با هزینه های 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 بهره برداری كرد، می پردازد.

به طور كلی دلیل این تغییر جهت از تكنولوژی كوره بلندهای سنتی به كوره های جدید در اصل گازی است كه در واحد های فولادسازی به روش كوركس تولید می شود كه به منظور تولید انرژی در نیروگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد. در حال حاضر هیچ گونه نیروی مضاعفی نیاز نیست و از این رو كارخانه های فولادسازی بر روی تولید آهن متمركز شده اند.

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.

بهره برداری 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 بهره برداری كرده بود اما در بهینه سازی نرمه برگشتی تولید شده و همچنین سنگ آهن 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 استوانه ای قائم ارتقا دادند كه در آن احیا به وسیله یك آبشیب متشكل از 4 بستر سیال صورت می پذیرفت كه این امكان را میسر ساخت تا به جای استفاده از گندله یا مصرف سنگ آهن دانه درشت به طور مستقیم از سنگ آهن نرمه استفاده كند.

این واحد آزمایشی با ظرفیت تولید 600 تن در هر سال با موفقیت به بهره برداری 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 بهره برداری این روش عبارتند از: حذف گاز CO2 از گازهای خروجی به جهت امكان پذیر 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 زغال سنگ نرمه به صورت بریكت برای تغذیه به محفظه گازی ـ مذاب هستند. بخشی از گاز خروجی باقی مانده به منظور تولید الكتریسیته برای واحد تولید اكسیژن مورد استفاده قرار می گیرد كه اكسیژن مورد نیاز برای محفظه گازی و مذاب را تامین می  كند.

تركیب چدن مذاب تولید شده مشابه با چدن كوره بلند های 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 به طور 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 بهره برداری در این فرآیند بوته ای گردان برای ذوب لحظه ای آهن اسفنجی تولید شده كافی است از این رو امكان جداسازی ناخالصی ها از فلز به صورت سرباره را فراهم می سازد.

این امر همچنین امكان استفاده از سنگ آهن نرمه با عیار پایین تر را در مقایسه با دیگر فرآیندهای احیای مستقیم كه در آنها باید از سنگ آهن با عیار بالا استفاده كرد، فراهم می آورد چون ناخالصی ها نمی توانند جدا شوند، به همان صورت به كوره ذوب (به عنوان مثال كوره قوس الكتریك) شارژ می شوند كه منتج به افزایش مصرف انرژی می  شود.

از خنك كردن و مخلوط كردن یكباره نیز برای شكستن سرباره از چدن استفاده می شود كه به صورت تكه های فلزی با قطر 2 تا 25 میلیمتر متشكل از چدن با چگالی بالا به وسیله جداكننده های مغناطیسی بازیافت می شوند.

سنگ آهن و زغال سنگ نرم به صورت گندله آگلومره می شوند و به صورت تك لایه به بوته گردان پیوسته تغذیه می شوند (شكل 3). احیای كامل و ذوب در 8 تا 10 دقیقه صورت می پذیرد.

نكته كلیدی برای این فرآیند تولید یك گندله مناسب برای عملیات احیا است. میزان تركیب سنگ آهن به زغال سنگ در این فرآیند 5/1 به 5/0 است. آنالیز معمولی فلز تولید شده به این روش نشان می دهد 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 بهره برداری شده است و نخستین واحد تجاری تولیدی به این روش در اواخر سال 2009 در ایالت مینیسوتا آمریكا به عنوان یك مینی میل به بهره برداری 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 پایین تری یعنی كمتر از نقطه ذوب آهن بهره برداری می شود.

سنگ آهن نرمه یا برگشتی كارخانه های فولادسازی با زغال سنگ و گندله (یا بریكت به صورت برگشتی) مخلوط می شوند و به صورت تك لایه به داخل RHF شارژ می شوند.

آهن اسفنجی خروجی از قسمت دورتر RHF (كوره بوته ای گردان) به صورت مستقیم به كوره ذوب شارژ می شود كه از این كوره نیز فلز در دمایی در حدود 1550 درجه سانتیگراد تخلیه می شود 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 می شود و مورد استفاد برای برگشتی های واحد آماده سازی (treat plant reverts) در دو كارخانه در ژاپن، نیپون استیل و كوبه استیل قرار می گیرد.

ادعا می شود 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 بلند های كوچك كمتر است.




دیدگاه ها : () 




آخرین ویرایش: جمعه 8 خرداد 1394 03:16 ب.ظ



What makes you grow taller during puberty?
دوشنبه 16 مرداد 1396 03:21 ق.ظ
Thanks for another fantastic article. Where else could anybody get that type of information in such an ideal method of writing?
I've a presentation next week, and I'm on the search for such info.
Foot Problems
جمعه 13 مرداد 1396 05:00 ب.ظ
Thanks very nice blog!
rosaleeengels.soup.io
دوشنبه 1 خرداد 1396 11:48 ب.ظ
Can I just say what a comfort to discover someone that truly understands what they're talking about over the internet.
You certainly know how to bring an issue to light and make it important.
A lot more people really need to read this and understand this side of your
story. I was surprised that you're not more popular since you most certainly have the gift.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر