فناوری آهن احیای مستقیم مبتنی بر زغال سنگ (2) - روش INMETCO
1. معرفی مختصر فرآیند توسعه فناوری RHF
مقدمه اولیه
فرآیند آهن سازی RHF یک فرآیند آهن سازی غیر کوره بلند است. از زمان ساخت اولین RHF توسط اینکو، با مسئولیت محدود در سال 1978، تقریباً 40 سال سابقه دارد. منشا آن در ایالات متحده، در ژاپن ترویج و در چین توسعه یافت.
ذوب مستقیم آهن RHF
را می توان به روش INMETCO
تقسیم کرد.روش DRYIRON
،روش FASTMET
وفرآیند ITKM3
با توجه به شرایط مختلف پردازش مواد خام و الزامات کیفیت محصول.
فرآیند کوره RHF
از کوره گرمایش دایره ای مورد استفاده برای نورد فولاد تکامل یافته است. دارای یک کوره حلقوی و یک ته کوره دوار است و موادی که باید کاهش یابد به طور یکنواخت در کف کوره پخش می شوند که می تواند در امتداد محیط بچرخد. کوره یک ظرف حلقوی ثابت و نسبتاً مهر و موم شده است و گروه های زیادی از مشعل های گازی بر روی دیواره های داخل و خارج کوره چیده شده اند. کنترل دما و کنترل اتمسفر توسط دستگاه شیر کنترل اتوماتیک و عنصر نظارت با توجه به مناطق مختلف انجام می شود.
فقط 1-2 لایه از بار گلوله کربن تلفیقی سرد از ناحیه شارژ به RHF
بارگذاری می شود و شارژ بدون فشرده شدن با کف کوره می چرخد. ابتدا تا بیش از 1000 درجه در منطقه پیش گرمایش گرم شد و سپس به مدت 10-20 دقیقه در منطقه کاهش 1200-1400 درجه سانتیگراد گرم شد. در منطقه احیا، آهن و پتاسیم، سدیم، سرب، روی و سایر اکسیدهای موجود در بار توسط کربن موجود در گلوله حاوی کربن، خودکاهش می‌شوند. پتاسیم، سدیم، سرب، روی و سایر عناصر به صورت گاز با گاز دودکش حذف می شوند. گلوله های متالیز شده احیا شده پس از خنک شدن و سرد شدن تخلیه می شوند و برخی از آنها دوباره اکسید می شوند و سرعت متالیزاسیون کاهش می یابد. گاز دودکش تولید شده توسط احتراق گاز و واکنش در جهت مخالف چرخش بار جریان می یابد.
برای جلوگیری از خروج دود و گرد و غبار بین کوره و ته چرخان آب بند وجود دارد.
2. روش INMETCO
2.1 مقدمه ساده
این کارخانه در سال 1978 توسط اینکو در کانادا توسعه یافت و در الوود ایالات متحده آمریکا برای مقابله با 80000 تن زباله سالانه ساخته شد. برای بازیابی نیکل، کروم و آهن از ضایعات ذوب فولاد آلیاژی استفاده می شود. ویژگی های فرآیند آن به شرح زیر است: پس از اختلاط خاکستر کوره الکتریکی، خاکستر گاز و عامل کاهنده، گلوله های کربن با قطر 7-13 میلی متر توسط دستگاه گندله سازی دیسکی ساخته می شود. گلوله ها برای کاهش RHF
به سرعت تا دمای 1300 درجه سانتیگراد گرم می شوند و فرآیند کاهش حدود 12 دقیقه طول می کشد. در همین حال، اکسیدهای فلزات سنگین کاهش یافته و تبخیر می شوند و خاکستر غنی از اکسید روی حاوی بیش از 60 درصد روی و سرب از طریق جمع آوری گرد و غبار کیسه های پارچه ای جمع آوری می شود. دمای توپ تخلیه حدود 1250 درجه سانتیگراد است و انرژی مورد نیاز در کل فرآیند از پیش گرم شدن گاز دودکش در بخش های مختلف یا احتراق گاز حاصل می شود. سیستم احتراق کنترل دقیق برای اطمینان از اینکه احتراق در بخش های مختلف کوره با توجه به تعادل حرارتی فرآیند کاهش کنترل می شود، طراحی شده است. کوره اینمتکو
بیش از 30 سال است که با موفقیت کار می کند، به دلیل محصولات DRI
حاوی 5-10٪ نیکل کروم، با مزایای اقتصادی خوب، به مرکز تصفیه زباله جامد کارخانه فولاد ضد زنگ تعیین شده توسط دولت ایالات متحده تبدیل شده است.
2.2 فرآیند اساسی
2.3 ویژگی های روش INMETCO
;
بارزترین ویژگی این فرآیند استفاده از گلوله های حاوی کربن، با زغال سنگ یا پودر کک به عنوان عامل کاهنده، لایه ای با ضخامت یکنواخت حدود 3 برابر قطر گلوله ها در کف کوره است.
با گاز طبیعی به عنوان سوخت، گاز با دمای بالا به داخل کوره دمیده می شود تا در جهت مخالف از پایین کوره جریان یابد و گرما به شارژ منتقل می شود. به دلیل لایه نازک مواد، گلوله به سرعت گرم می شود.
در گلوله های حاوی کربن، پودر سنگ معدن و عامل کاهنده شرایط تماس خوبی دارند، در دمای بالا، سرعت واکنش کاهش با سرعت بالا، پس از کاهش 15-20 دقیقه، نرخ متالیزاسیون گلوله می تواند به 88٪ -92٪ برسد.
