بررسی شارژ آهن اسفنجی در کوره های قوس الکتریکی از دیدگاه انرژی و تولید

بررسی شارژ آهن اسفنجی در کوره قوس الکتریکی از دیدگاه انرژی

بررسی شارژ آهن اسفنجی">آهن اسفنجی در کوره های قوس الکتریکی از دیدگاه انرژی و تولید : استفاده از شارژ آهن اسفنجی">آهن اسفنجی یا بریکت در کوره قوس می تواند تاثیرات مشخصی را در فرآیند ذوب نشان دهد. مصرف انرژی، بهر هوری یا قابلیت تولید و بازدهی مواد متاثر از ترکیب شیمیایی DRI و درصد استفاده از آن در شارژ است. آهن اسفنجی">آهن اسفنجی به عنوان جایگزین قراضه و با توجه به ترکیب شیمیایی تقریبا یکنواخت آن به منظور کاهش غلظت عناصر ناخالصی و رسوبات در ذوب از طریق بالا بردن عیار آهن موجود در شارژ استفاده می شود. در حقیقت با شارژ آهن اسفنجی">آهن اسفنجی در سبد قراضه آهن، سطح ناخالصی های موجود در شارژ کاهش یافته و سبب کاهش مقدار نیتروژن موجود در ذوب می شود. کاهش نیتروژن در ذوب باعث می شود، تختال ها و بیلت های با کیفیت جهت تولید ور قهای گرم، وایر و انواع محصولات دیگر را بتوان تولید کرد.

مصرف انرژی

چند فاکتور در استفاده از شارژ آهن اسفنجی">آهن اسفنجی باعث افزایش مصرف انرژی می شوند. قابل ذکر است که در یک کوره قوس با شارژ 100 درصد آهن قراضه سرد و ساخت سرباره پفکی خوب مقدار انرژی مصرفی جهت تشکیل ذوب، حدود 400 تا 435 کیلووات ساعت بر هر تن ذوب صر فنظر از سایر انرژی ها است و به عنوان مقایسه، یک کوره قوس الکتریکی با شارژ 98 درصد آهن اسفنجی">آهن اسفنجی و تشکیل سرباره پفکی خوب انرژی مصرفی حدود 635 کیلووات ساعت در هر تن ذوب دارد. درصد متالیزاسیون آهن اسفنجی">آهن اسفنجی در مصرف انرژی فرآیند ذوب و تولید فولاد موثر است. متالیزاسیون پایین و بالا بودن مقدار FeO موجود در DRI سبب افزایش انرژی مصرفی در فرآیند فولادسازی می شود. (از لحاظ شیمیایی احیا Feo یک واکنش گرماگیر است). قابل ذکر است که احیای یک تن Feo به حدود 800 کیلووات ساعت انرژی نیازمند است. افزایش مقدار Sio2 در آهن اسفنجی">آهن اسفنجی نیز سبب افزایش مصرف انرژی می شود، زیرا به منظور حفظ بازیسیته ذوب به شارژ بیشتر آهک نیاز خواهد داشت، که این باعث تولید سرباره بیشتر خواهد شد و از آنجا که ذوب هر تن سرباره به حدود 530 کیلووات ساعت انرژی نیاز دارد، لذا مصرف انرژی کل را افزایش می دهد. از نمودار یک می توان جهت تعیین انرژی مصرفی در فرآیند ذوب آهن اسفنجی">آهن اسفنجی کمک گرفت. فسفر و گوگرد با توجه به ای نکه باعث افزایش آهک مصرفی در فرآیند می شود، تاثیر منفی در انرژی مصرفی دارد، اما در هر حال بسته به گرید فولاد نیاز است که درصد عناصر از جمله فسفر، کربن و سایر عنصرها در حد استاندارد بوده و برای رسیدن به حد مورد نظر نیاز به یکسری اقدامات اجتناب ناپذیر است. جهت حذف فسفر به سرباره اکسیدی نیاز است، Cao فسفر موجود در حمام مذاب را جذب می کند و در صورتی که مقدار ثابت و مشخص از Feo در سرباره مدنظر باشد، لازم است تزریق بیشتر آهک و حذف بیشتر فسفر را داشته باشیم که بدین ترتیب همان طور که قبلا بیان شد، این افزایش سبب بالا رفتن مقدار مصرف انرژی و نیز کاهش بازده مواد آهنی می شود. برای حذف سولفور به سرباره احیایی نیاز است. سرباره کوره های قوس الکتریکی معمولا سرباره اکسیدی بازی است و با وجودی که امکان حذف مقداری گوگرد در EAF با افزایش مقدار آهک وجود دارد، اما از آنجا که واکنش های فوق باعث افزایش انرژی مصرفی در کوره شده و بهره وری را نیز کاهش می دهد و احتمال صدمه به نسوز کوره نیز وجود دارد، لذا با توجه به اهداف فولادسازی در جهت تولید با حداقل انرژی مصرفی به ازای هر تن فولاد، جدایش گوگرد در EAF انجام نشده، بلکه در کوره پاتیلی انجام خواهد شد که در زیر به آن خواهیم پرداخت.

با توجه به قیمت انرژی و رعایت مسائل اقتصادی تولید، مسئولیت سنگینی بر دوش بهره بردار بوده، لذا فولادساز حداکثر استفاده را از واکنش های موجود در فرآیند که می تواند در کاهش انرژی مصرفی موثر باشند، می کند. در این راستا یک فرآیند سرباره سازی خوب در کوره قوس م یتواند بهترین راندمان انرژی را برای کوره داشته باشد. حذف گوگرد لازم است در سرباره احیایی انجام شود، لذا عملیات جدایش گوگرد در مرحله متالورژی ثانویه و در کوره پاتیلی انجام می شود. قابل ذکر است، در طراحی یک کارگاه فولادسازی به روش EAF که از شارژ آهن اسفنجی">آهن اسفنجی استفاده م یکند، نیاز به وجود کوره پاتیلی جهت انجام مرحله متالورژی ثانویه است. یکی دیگر از مواردی که باعث کاهش انرژی مصرفی به ازای هر تن تولید می شود، میزان کربن محتوی آهن اسفنجی">آهن اسفنجی است. در صورتی که محدودیتی جهت تامین اکسیژن مورد نیاز وجود نداشته باشد با شارژ آهن اسفنجی">آهن اسفنجی با کربن مناسب (معمولا بیشتر از 5/ 1 درصد)، انرژی مصرفی، حدود 4 2 کیلووات ساعت بر نرمال مترمکعب اکسیژن کاهش خواهد داشت. (در صورتی که از مقدار کربن مناسب استفاده شود و یک سرباره پفکی خوب ایجاد شود)

یکی دیگر از راه های کاهش انرژی مصرفی به ازای هر تن فولاد استفاده از شارژ داغ آهن اسفنجی">آهن اسفنجی بوده، اما این موضوع به دلیل مساله اکسید شدن سریع آن در حین حمل به کوره، همواره به عنوان یک نکته مشکل زا هنوز مطرح است. جهت انتقال شارژ داغ آهن اسفنجی">آهن اسفنجی به درون کوره، نیاز است از یک اتمسفر خنثی با تزریق گاز نیتروژن به منظور جلوگیری از واکنش DRI با هوا استفاده کرد. در این راستا، شرکت هیلسا در سال 1998 جهت کاهش انرژی مصرفی ، یک سیستم انتقال شارژ گرم با دمای 600 درجه سانتیگراد به داخل کوره را راه اندازی کرد. بدیهی است، با توجه به مشکلات اجرای چنین خطی، در صورتی استفاده از این راه حل ها اقتصادی به نظر م یرسد که قیمت انرژی قابل توجه بوده و هزینه تولید را به ازای هر تن فولاد افزایش دهد، بنابراین استفاده از راه های کاهش انرژی بسته به محل قرارگیری کارخانه، مسائل فنی و مقایسه آنها از لحاظ اقتصادی قابل تصمیم گیری خواهد بود، اما یکی از مهم ترین روش های اجرایی کاهش انرژی مصرفی و نیز کاهش بهای سهم انرژی در تولید فولاد، در فولادسازی به روش کوره قوس با شارژ آهن اسفنجی">آهن اسفنجی، استفاده از DRI با درصدی از کربن محتوی، با درجه فلزی بالا و سیلیس، فسفر و گوگرد پایین و نیز استفاده از تزریق کربن و اکسیژن جهت ساخت سرباره پفکی است.

بهره وری و راندمان تولید

تعداد واحدهای فولادسازی به روش کوره قوس در منطقه آسیا رو به افزایش بوده و این در حالی است که امکان تهیه قراضه آهنی با کیفیت در منطقه آسیا با توجه به این که باید دانسیته حدود یک تن بر مترمکعب داشته باشد بسیار دشوار بوده، لذا استفاده از شارژ پیوسته آهن اسفنجی">آهن اسفنجی به عنوان بهترین راه حل در جهت تامین مواد آهنی به طور فزاینده ای مورد توجه قرار گرفته است. یکی دیگر از مزایای استفاده از شارژ پیوسته آهن اسفنجی">آهن اسفنجی و یا بریکت در کوره، کاهش تعداد سبدهای شارژ قراضه آهنی به کوره است. بدیهی است با کاهش تعداد سبدها از زمان آماده سازی کم شده و این نیز باعث بالا رفتن بهره وری و افزایش تولید خواهد شد. تا قبل از اینکه امکان تزریق کربن و دمش اکسیژن به داخل کوره و ساخت سرباره پفکی و نیز گرم کردن شارژ قراضه امکانپذیر باشد، بهترین شارژ جهت به دست آوردن بیشترین بهره وری، شارژ پیوسته 50 20 درصد آهن اسفنجی">آهن اسفنجی بود (لازم به ذکر است، موارد فوق الذکر در مواقعی صحیح است که شارژ قراضه از لحاظ کیفیت نامناسب و از دانسیته پایین برخوردار باشد که در این موارد شارژ DRI می تواند سبب افزایش بهره وری شود).

بهره وری یک کوره قوس الکتریکی که به طور پیوسته با DRI تغذیه می شود، بسیار به ترکیب شیمیایی DRI ، سرباره پفکی و کنترل خوب نسبت شارژ DRI بستگی دارد. (بهره وری کوره با شارژ بیش از حد لازم DRI کاهش خواهد یافت). راندمان تولید فولاد از طریق شارژ DRI یا HBI تابعی از نسبت متالیزاسیون، گانگ، تزریق کربن و سایر عملیات است. یک نمونه آهن اسفنجی">آهن اسفنجی محتوی 93 درصد آهن کل، 86 درصد آهن فلزی و 92 درصد متالیزاسیون را در نظر بگیرید. اگر امکان احیای 100 درصد Feo فراهم بود، با شارژ کامل 93 ،DRI درصد بازدهی حاصل می شد، اما این موضوع عملا در صنعت اتفاق نمی افتد و در صورتی که در یک واحد فولادسازی بازدهی امری مهم و پراهمیت برای صاحبان واحد باشد، لازم است نسبت به تولید یا خریداری آهن اسفنجی">آهن اسفنجی و یا بریکت با درصد متالیزاسیون مناسب و قابل انتظار اقدام کنند.

از آنجا که ترکیب شیمیایی مواد و وزن سرباره در بازدهی هر کوره قوس الکتریکی تاثیر دارد، لذا در حین فرآیند ذوب آهن اسفنجی">آهن اسفنجی و یا بریکت باید دقت کافی در ساخت سرباره به عمل آید، به طوری که یک سرباره پفکی خوب با حداقل وزن و با بازیسیته مناسب ایجاد شود. برای به دست آوردن اطلاعات از سرباره ساخته شده، معمولا از طریق نمونه گیری و به کمک دستگاه XRF و یا روش شیمی تر اقدام به تست سرباره کرده و در صورت انحراف از وضعیت مطلوب، در جهت اصلاح سرباره به سمت جلوگیری از خوردگی و فرسایش نسوز کوره و افزایش بازدهی کوره برمی آیند. همان طور که قبلا نیز اشاره شده، انتخاب شارژ DRI به دلایل متعدد نیاز به بررسی هایی از جمله مسائل اقتصادی، عدم دسترسی به قراضه مطلوب، مصرف انرژی و... دارد، لذا وقتی استفاده از DRI مدنظر قرار می گیرد، بهتر است یک ارزیابی هزینه تولید با درصدهای مختلف DRI در مقایسه با تولید از طریق قراضه به عمل آید. (لازم به ذکر است در نواحی که تهیه قراضه سخت و گاهی غیرممکن است، انتخابی جز استفاده از آهن اسفنجی">آهن اسفنجی برای روش های قوس الکتریکی وجود نخواهد داشت).

به طور کلی در صورتی که بخواهیم از آهن اسفنجی">آهن اسفنجی به عنوان شارژ در کوره قوس استفاده کنیم، لازم است به چند فاکتور به شرح زیر توجه شود:

  • قیمت آهن اسفنجی">آهن اسفنجی
  • بهای حمل و انبار کردن آن
  • سرمایه گذاری های لازم از جمله ایجاد نوار نقاله به منظور برقراری شارژ پیوسته
  • فلاکس مورد نیاز
  • بهره وری
  • بهای جمع آوری و سرمایه گذاری جهت فرآوری سرباره
  • بازدهی
  • امکان برقراری سیستم تزریق کربن و اکسیژن
  • سایر موارد

قابل ذکر است که استفاده از آهن اسفنجی">آهن اسفنجی در کوره خود یک روش است که نیاز به اطلاعات مربوطه دارد، لذا لازم است به بهره بردار آموزش کافی داده شود، بنابراین در شروع راه اندازی هر واحد فولادسازی به لحاظ وجود منحنی آموزش تا رسیدن به حداکثر توانایی بهره برداری، نیاز به صرف مدت زمان لازم جهت رسیدن به 100 درصد توان تولید است.

مطالب دیگری در این زمینه :

نظرات کاربران :

در حال پردازش ...
صرف نظر از پاسخ دهی (ارسال پاسخ برای نظر )
  • ۲۷ مهر ۹۶
    پالایش کود :
    خریدار بریکت از براده آهن اگر خریدار براده آهن اسفنجی برای استفاده بریکت با قیمت مناسب هستیدبا ما تماس بگیرید .لطفا خریداران واقعی تماس بگیرن.د. 09130805451
    پاسخ
ثبت نام
درحال پردازش آگهی ...
iranzayeatlogoدرحال پردازش ...

بستنجستجوی پیشرفته آگهی