صنایع تولید آهن و فولاد: معرفی واحدها و بررسی مشکلات زیست محیطی آنها

[Peyman 16150]

توجه : برداشت از مطالب این تاپیک تنها با ذکر منبع آن مجاز می باشد. ( http://www.noandishaan.com )

 

 

سلام دوستان :icon_pf (44):

 

در این تاپیک به بررسی عملکرد واحدهای مختلف تاسیسات تولید فولاد از سنگ آهن پرداخته می شود. صنایع تولید آهن و فولاد با توجه به نوع محصول تولیدی واحدهای مختلفی دارند، اما عمده ترین آنها عبارتند از واحدهای آماده سازی مواد اولیه، واحد آهن سازی، واحد فولادسازی و واحد ریخته گری و نورد. در ادامه پس از توضیح عملکرد هر واحد، عمدتا به معضلات زیست محیطی آنها پرداخته می شود. موضوعاتی از قبیل انتشار گازها، پساب ها و فاضلاب ها، ضایعات جامد و آلودگی صوتی از جمله مهمترین مشکلات زیست محیطی صنایع تولید آهن و فولاد به شمار می روند.

 

منبع مورد استفاده، گزارش کمیسیون اروپا در سال 2001 در رابطه با آلودگی های صنایع تولید آهن و فولاد و راه های کنترل آن در اتحادیه اروپا است. در صورت استفاده از مطالب جدیدتر، منابع آنها نیز ذکر می شوند.

 

 

همچنین از شما دعوت می کنم تا دانش و مطالب خودتان را در این تاپیک با من و سایر دوستان به اشتراک بگذارید.

 

 

باتشکر

[Peyman 16150]

واحد کلوخه سازی (Sinter Plant)

 

برای افزایش خواص نفوذپذیری و احیایی بار کورۀ بلند، لازم است تا بار کوره از نظر فیزیکی و متالورژیکی آماده سازی شود. آماده سازی بار کوره با کلوخه‎سازی آن توسط واحدهای کلوخه‎سازی یا گندله‎سازی انجام می‎شود. مواد خام ورودی به واحد کلوخه‎سازی شامل پربارۀ سنگ معدن، ضایعات حامل آهن نظیر غبار و لجن گاز خروجی کورۀ بلند، ضایعات نورد و ریخته‎گری ... است.

 

مواد خام پیش از آن که تحت عملیات کلوخه‎سازی قرار گیرند، با مقداری مواد گدازآور، آهک، اولیوین (Olivine)، غبار جمع‎آوری شده، پوستۀ نورد، لجن گاز خروجی از کورۀ بلند و مواد برگشتی از واحد کلوخه‎سازی پس از سرند، بصورت اولیه مخلوط و درون مخازن مواد اولیه ذخیره می‎شوند. سوخت مصرفی در فرایند کلوخه‎سازی، کک پسماند با اندازۀ کمتر از 5 میلیمتر است. کک پسماند محصول برگشتی از واحد کک‎سازی است که برای مصارف دیگری از جمله کلوخه‎سازی، درون مخازن انبار می‎شوند. پسماند کک پیش از رسیدن به انتهای مسیر کلوخه‎سازی به طور کامل می‎سوزد.

 

 

 

تعداد و نوع آلاینده‎های گاز خروجی در مسیر کلوخه‎سازی شامل ذرات غبار، فلزات سنگین (که بیشتر حاوی ترکیبات آهن و سرب است)، کلریدهای قلیایی، دی‎اکسید گوگرد، دی‎اکسید نیتروژن، اسید کلریدریک، اسیدفلوریدریک، هیدروکربن‎ها، مونواکسید کربن، گازکربنیک و مقدار ناچیزی ترکیبات PAH است.

 

در پایان مسیر کلوخه‎سازی از یک یا دو جعبۀ هوا برای خنک کردن کلوخه‎ها استفاده می‎شود. خنک کننده‎ها ممکن است به صورت یکپارچه در مسیر کلوخه‎سازی قرار داشته و یا مستقل از این تاسیسات باشند. کلوخه‎ها توسط جریان هوا خنک و پیش از انتقال به کورۀ بلند در اندازه‎های 4 تا 10 میلیمتر و 20 تا 50 میلیمتر غربال می‎شوند. کلوخه‎‎هایی با اندازۀ 0 تا 5 میلیمتر و 10 تا 20 میلمتر به ابتدای مسیر کلوخه‎سازی برگشت داده می‎شوند.

 

در واحدهای کلوخه‎سازی اروپایی، به ازای هر تن کلوخه، 1125 تا 1920 با میانگین 1480 میلیون ژول انرژی حرارتی و 68 تا 176 با میانگین 105 میلیون ژول الکتریسیته مصرف می‎شود.

 

ادامه دارد ...

[Peyman 16150]

مقادیر مصرف و انتشار در واحد کلوخه‎سازی

 

 

مواد ورودی و خروجی‎ یک واحد کلوخه‎سازی در شکل زیر و داده‎های مربوط به 5 واحد کلوخه سازی در 4 کشور اتریش، بلژیک، آلمان و هلند به سال 1996 میلادی در جداول زیر نشان داده شده است. داده‎های مذکور، مربوط به انتشار گاز خروجی (از مسیر کلوخه‎سازی، خنک کننده‎ها، غبارگیرها و ...) به هوا بعد از استفاده از تصفیه کننده است.

 

 

 

 

حجم گاز خروجی در مسیر کلوخه‎سازی بسیار زیاد و در حدود 1500 تا 2500 مترمکعب به ازای هر تن کلوخه است. ضریب انتشار گاز خروجی به هوا در بخش‎های مختلف واحد کلوخه سازی در جدول زیر آورده شده است.

 

 

 

 

ادامه دارد ....

[Peyman 16150]

انتشار گاز خروجی

 

در واحد کلوخه‎سازی به ازای تولید هر تن کلوخه، 2100 مترمکعب گاز خارج شود. انتشار آلاینده‎ها به هوا از تاسیسات کلوخه‎سازی به ویژه در مسیر کلوخه‎سازی از لحاظ محیط زیست به شدت حائز اهمیت است. آلاینده‎های منتشره به هوا در یک واحد کلوخه‎سازی عبارتند از:

 

1) غبار. آنالیز کمی بر روی توزیع اندازۀ ذرات غبار در مسیر کلوخه‎سازی قبل از استفاده از غبارگیر نشان دهندۀ 2 نقطۀ ماکزیمم، یکی غبار درشت 100 میکرومتر و دیگری نرمۀ غبار 1/0 تا 1 میکرومتر است. گراف توزیع اندازه ذرات در شکل زیر نشان داده شده است.

 

 

 

 

نرمه غبار که اغلب شامل کلریدهای بازی است، با تشکیل لایۀ عایق بر روی الکترودهای سیستم جمع کنندۀ غبار، بهره‎وری آنرا کاهش می‎دهد. ترکیب ذرات درشت غبار وابسته به شارژ است. این ذرات با بازده زیاد توسط ته‎نشین کننده یا جداکننده‎های الکترومغناطیسی (Electrostatic Precipitators: ESP) جدا می‎شوند.

 

 

 

 

2) فلزات سنگین. انتشار فلزات سنگین به هوا نظیر سرب، جیوه، روی و ... بسیار حائز اهمیت است. در طول فرایند کلوخه‎سازی محصولات حاوی سرب نظیر PbCl2، PbO-PbCl2 و گاهی PbCl4 تشکیل شده که اغلب به صورت بخار بوده و وارد فاز گازی می‎شوند. به علت وجود ذرات بسیار ریز PbCl2 ، حجم ذرات سرب در گاز خروجی بیش از 70 میلی‎گرم در هر مترمکعب از گاز خروجی که معادل 150 گرم به ازای هر تن کلوخه است. بهره‎وری کم سیستم‎های جداکننده الکترواستاتیک برای جمع‎آوری ذرات ریز سرب سبب شده تا همواره مقداری سرب در حین عملیات کلوخه‎سازی وارد گاز خروجی شود. مهمترین عامل تشکیل کلریدهای سرب، غلظت ترکیبات کلردار موجود در بار کانسنگ آهن (700-200 گرم به ازای هر تن کانسنگ آهن) است. در حالیکه غلظت سرب موجود در کانسنگ آهن که در حدود 40 تا 100 گرم به ازای هر تن کانسنگ آهن است، نقش موثری در افزایش انتشار ذرات کلرید سرب ندارد.

 

جیوه در حین عملیات کلوخه‎سازی به طور مستقیم وارد فاز گازی می‎شود. مقدار جیوه در گاز خروجی به غلظت آن در بار کانسنگ آهن بستگی دارد. در صورت استفاده از جداکننده‎های الکترو استاتیکی، مقدار جیوه 15 تا 54 میکروگرم به ازای هر مترمکعب از گاز خروجی، معادل 38 تا 136 میلی گرم به ازای هر تن کلوخه است.

 

 

 

 

 

غلظت فلز روی موجود در کانسنگ آهن 200 تا 700 گرم به ازای هر تن آن است. گاز خروجی از واحد کلوخه‎سازی حاوی 50 میلی‎گرم به ازای هر مترمکعب از گاز خروجی، معادل 100 گرم فلز روی به ازای هر تن کلوخه است. دمای فرایند کلوخه‎سازی که به شدت تحت تاثیر مقدار کک موجود در بار است، تاثیر قابل توجهی بر تبخیر فلز روی می‎گذارد.

 

 

سایر ترکیبات موجود در گاز خروجی از واحد کلوخه سازی در پست بعدی معرفی می شوند.

[Peyman 16150]

3) دی‎اکسید گوگرد. وجود اکسیدهای گوگرد و دی‎اکسید گوگرد به عنوان اصلی‎ترین ترکیب آن در گازهای خروجی، از سوختن ترکیبات گوگرددار شارژ واحد کلوخه‎سازی، به ویژه گوگرد موجود در پسماند کک، سرچشمه می‎گیرد. کانسنگ آهن در حدود 10 مرتبه کمتر از پسماند کک گوگرد دارد. مقدار گوگرد ورودی به واحد کلوخه‎سای در مجموع 0.28 تا 0.81 میلی‎گرم به ازای هر مترمکعب از گاز خروجی، معادل 2000 گرم به ازای هر تن کلوخه است. منحنی شکل زیر نشان می‎دهد که در ابتدای مسیر کلوخه‎سازی، مقدار کمی دی‎اکسید گوگرد منتشر می‎شود. با افزایش دما در لایه‎های زیرین بار در مسیر کلوخه‎سازی و با سوختن پسماند کک، مقدار انتشار دی‎اکسید گوگرد افزایش پیدا می‎کند.

 

انتشار SO2 و NOx در گاز خروجی (به ویژه برای Wind-boxes) و منحنی دما در مسیر کلوخه‎سازی

 

بیشترین مقدار انتشار در پایان مسیر کلوخه‎سازی و پیش از مرحلۀ خنک سازی رخ می‎دهد. یکی از عوامل موثر بر انتشار دی‎اکسید گوگرد، نسبت بازیسیته شارژ مواد خام است. برای نسبت بازیسیتۀ 1، بیش از 90 درصد گوگرد و با افزایش آن تا مقدار 2، تنها 80 تا 90 درصد گوگرد شارژ تبخیر می‎شود. اندازه دانه‎های کک پسماند نیز یکی دیگر از عوامل موثر در انتشار دی‎اکسید گوگرد است. دانه‎های درشت کک پسماند با اندازه‎های 5 تا 6 میلیمتر در برابر ذرات کوچک کمتر از 3 میلیمتر، انتشار دی‎اکسید گوگرد را به میزان قابل توجهی کاهش می‎دهد. به عنوان مثال، انتشار دی‎اکسید گوگرد، در صورت استفاده از ذرات 1 و 6 میلیمتری کک پسماند، به ترتیب 800 و 500 میلی‎گرم به ازای هر مترمکعب از گاز خروجی است.

 

4) اکسید نیتروژن. 80 درصد از انتشار اکسیدهای نیتروژن، به علت سوختن ترکیبات آلی نیتروژن‎دار بار کلوخه، و مابقی آن ناشی از واکنش اکسیژن با نیتروژن در هنگام سوختن هواست. مقدار انتشار اکسیدهای نیتروژن، 200 تا 310 میلی‎گرم به ازای هر نیوتن مترمکعب از گاز خروجی، معادل 400 تا 650 گرم به ازای هر تن کلوخه است. این مقدار تا 700 میلی‎گرم به ازای هر مترمکعب از گاز خروجی نیز گزارش شده است. تغییرات حجم انتشار اکسیدهای نیتروژن در مسیر کلوخه‎سازی نیز در شکل بالا نشان داده شده است.

 

5) فلوریدها. میزان انتشار فلورید به مقدار آن در کانسنگ آهن و خاصیت قلیایی شارژ مواد اولیه بستگی دارد. سنگ‎های با عیار زیاد فسفر، اغلب 1900 تا 2400 ذره در میلیون فلورید دارند. در مجموع مقدار انتشار فلورید 0.5 تا 1.5 میلی‎گرم به ازای هر مترمکعب از گاز خروجی، معادل 1.3 تا 3.2 گرم به ازای هر تن کلوخه است. با افزایش نسبت بازیسیته، انتشار فلورید نیز کاهش می‎یابد.

 

6) هیدروکربن‎ها. هیدروکربن‎ها محصول پیرولیز و احتراق ناقص مواد خام کربن‎دار است. بازیافت ضایعات حاوی آهن نظیر پوسته نورد، یکی از منابع اصلی انتشار هیدروکربن‎ها در مسیر کلوخه‎سازی است. بسیاری از واحدهای فولادسازی، استانداردهای داخلی مختلفی برای مقدار روغن موجود در برگشتی‎ ها دارند (%0.1>، %0.5> و %1>). هیدروکربن‎ها شامل متان، فنل‎ها، اولفین‎ها و آروماتیک‎ها هستند. غلظت انتشار هیدروکربن‎ها به طور مستقیم وابسته به مواد اولیه ورودی است که مقدار اندازه‎گیری شدۀ آن در سال 1997 میلادی در 11 واحد 49 تا 109 میلی‎‎گرم به ازای هر مترمکعب گاز خروجی با انحراف استاندارد 18±66 و در سال 1998 میلادی در 32 واحد 20 تا 90 میلی‎‎گرم به ازای هر مترمکعب گاز خروجی با انحراف استاندارد 21±51 گزارش شد.

 

7) Polychlorinated Dibenzo-p-dioxins and Furans - PCDD/F. تاسیسات کلوخه‎سازی منبع اصلی انتشار PCDD/F هستند و غلظت انتشار آنها به طور میانگین 43 به ازای هر تن گاز خروجی است که با کنترل فرایند و استفاده از رسوب دهنده‎های الکترواستاتیک، غلظت آن به 0.5 تا 5 به ازای هر تن گاز خروجی است.

 

8) Polychlorinated Biphenyls (PCB). ترکیبات PCBs تحت شرایط مشابه PCDD/F تشکیل شده و اغلب در مواد اولیه ورودی به واحد کلوخه‎سازی وجود دارند و مقدار آن در پسماند کک و کانسنگ آهن 1 تا 1.6 میلی‎گرم به ازای هر تن کلوخه است. وجود PCDD/F و PCB منجر به تشکیل ترکیبات Organohalogen نظیر کلروبنزن، کلروفنل‎ها و کلرونفتالین‎ها در ترکیب گاز خروجی واحد کلوخه‎سازی می‎شود.

- Polycyclic aromatic Hydrocarbons (PAH). فرایند احتراق، هیچگاه کامل و همگن نیست که نتیجۀ آن انتشار مقدار قابل توجهی PAH است. مقدار انتشار PAH به ازای هر تن کلوخه 105 تا 840 میلی‎گرم است.

9) انتشار ذرات از خنک کننده‎ها. در پایان مسیر کلوخه‎سازی، عملیات خرد کردن، خنک سازی و غربال کلوخه‎ها انجام می‎شود. ترکیب غبار تولید شده در این مرحله، مشابه ترکیب کلوخه است. بر اثر برگشت هوای خنک کننده به فرایند، برای استفاده مجدد، در عمل ذرات غبار منتشره از غربال و خنک سازی نیز به فرایند برگشت داده می‎شوند. چنانچه هوا برگشت داده نشود، غبار توسط رسوب دهنده الکترواستاتیک، ته‎نشین شده و مجدد به چرخۀ کلوخه‎سازی برگردانده می‎شود.

 

 

[Peyman 16150]

پساب و ضایعات جامد

 

واحدهای کلوخه سازی همچنین معضلات دیگری نظیر آب پسماند، ضایعات جامد و آلودگی صوتی دارند. تاسیسات مختلف تولید آهن و فولاد، منشاء نشت غبار به محیط اطراف آن واحدها هستند. برای جلوگیری از آلودگی آب‎های سطحی، از شستشودهنده‎های گاز خشک استفاده می‎شود. آب پسماند همچنین حاوی عناصر و فلزات سنگین است که بیش از دفن آن، باید حذف شوند. به عنوان مثال در یک واحد کلوخه‎سازی با تولید روزانۀ 11000 تن کلوخه، 460 مترمکعب پساب تولید می‎شود. آب مصرفی در تجهیزات خنک کننده، فن و دیگر ماشین آلات به طور کامل بازیابی می‎شود. به عنوان مثال در یک واحد با ظرفیت 4 میلیون تن فولاد خام در سال، 600 متر مکعب در هر ساعت آب خنک کننده نیاز است. در صورت استفاده از شستشودهنده‎های گاز تر، پسماند آب حاوی ذرات جامد معلق، فلزات سنگین، ترکیبات گوگرد، دیوکسین و فوران‎ها، PCB، PAH، فلوریدها و کلریدها خواهد بود که پیش از دفن، باید تصفیه شود.

 

 

 

ضایعات جامد واحد کلوخه‎سازی، اغلب شامل غبار است که به طور دائم بازیابی می‎شود. با این حال لجن سیستم‎های تصفیه کننده‎های تر و غبار فیلترهای ته‎نشین کننده‎های الکترواستاتیک که اغلب حاوی کلریدهای فلزی و قلیایی است، انباشت می‎شوند.

 

 

 

منبع صدا در تاسیسات کلوخه‎سازی فن‎های گاز خروجی و فن‎های خنک کننده هستند.

 

 

 

در پست های بعد به عملکرد زیست محیطی واحدهای گندله سازی پرداخته می شود.

 

 

[Peyman 16150]

واحد گندله‎سازی (Pelletizing)

 

گندله‎ سازی و کلوخه‎ سازی روش‎ هایی هستند که طی آن، مواد اولیه حاوی اکسید آهن برای تبدیل به آهن مذاب یا آهن اسفنجی آماده سازی می‎ شود. هر یک از روش‎ های مذکور معایب و مزایایی دارند که وابسته به شرایط محیطی و مرغوبیت کانسنگ آهن است. در برخی مناطق جهان، مواد اولیۀ تولید آهن به کلوخه تبدیل می‎ شوند تا امکان بازیابی ضایعات آهن و فولاد و نیز استفاده از پسماندهای کک به عنوان سوخت وجود داشته باشد. از طرف دیگر کلوخه همیشه در معرض از هم پاشیدگی و تخریب، به ویژه در هنگام جابجایی و حمل و نقل قرار دارد.

 

گندله‎ها، گلوله‎ های کوچک سنگ آهن با اندازۀ 9 تا 16 میلیمتر است که از خاکه کانسنگ آهن خرد شده با اندازۀ کمتر از 0.05 میلیمتر ساخته می‎شود. فرایند گندله‎ سازی شامل مراحل خردایش و خشک کردن یا آب ‎زدایی کانسنگ آهن، گلوله‎ای کردن و سخت کردن، غربال و جابجایی گندله ‎ها است که در شکل زیر نشان داده شده است.

 

 

 

 

در مرحله خردایش و خشک کردن یا آب‎زدایی، کانسنگ آهن پیش از ورود به واحد گندله‎ سازی توسط سنگ شکن خرد و سپس تغلیظ می ‎شود. خردایش و تغلیظ به صورت تر یا خشک انجام می‎شود. در روش تر، 3 تا 3.5 درصد از مواد افزودنی مانند دولومیت، سنگ آهن ... پس از دانه‎بندی به دوغاب سنگ آهن اضافه می‎شود. در روش خشک، بعد از خردایش داغ کانسنگ آهن تحت دمای 100 درجۀ سانتیگراد، آن را درمخلوط کننده‎های پارویی (Paddle Mixture) دوباره خیس کرده و با مواد افزودنی مخلوط می‎کنند. در هر دو روش میزان رطوبت گندله، 8 تا 9 درصد است. پس از خردایش و تغلیظ، مواد اولیه وارد دستگاه گندله ‎ساز می‎شود. برای افزایش استحکام گندله‎های خام، آنها را تحت عملیات خشک کردن، حرارت دهی و سردسازی در کوره شبکه‎ ای (Grate Klin) یا نوار نقالۀ مشبک (Straight Grate) قرار می‎ دهند. در حین عملیات حرارتی، سنگ‎ های مگنتیت به هماتیت تبدیل می ‎شوند. در پایان مسیر سخت کردن، گندله‎ها غربال شده تا آن دسته از گندله‎های خارج از اندازه و تخریب شده جدا، و برای بازیابی به ابتدای مسیر فرستاده شوند.

 

 

[Peyman 16150]

مقادیر مصرف و انتشار در واحد گندله‎سازی

 

مواد ورودی و خروجی در یک واحد گندله‎سازی در شکل زیر نشان داده شده است.

 

 

 

 

مقادیر ویژه مواد ورودی و ضرایب انتشار برای 5 واحد گندله‎سازی اروپایی به سال 1996 میلادی محاسبه و در جدول های زیر آورده شده است. ضرایب ویژه انتشار بر اساس یک تن گندله ذکر شده است. زیراکه ضریب تبدیل آن برای محاسبه بر اساس یک تن فولاد در دست نیست. به طور معمول مقدار گاز خروجی واحد گندله‎سازی به ازای هر تن گندله، 1940 تا 2400 متر مکعب است.

 

 

 

 

 

 

[Peyman 16150]

انتشار گاز خروجی

 

واحد گندله‎سازی منبع انتشار ذرات غبار و آلاینده‎های گازی به هوا است. گاز خروجی از تاسیسات گندله‎سازی حاوی مقدار زیادی ذرات غبار آهن و سایر مواد اولیه است. برای کاهش انتشار ذرات غبار، می‎توان از رسوب دهنده‎های الکترواستاتیک استفاده کرد. مهمترین آلاینده‎های منتشره به هوا در یک واحد گندله‎‎سازی عبارتند از:

 

- اکسید نیتروژن (NOx). اکسید نیتروژن در مرحله خشک کردن و استحکام دهی و در حین احتراق مواد سوختی، با اکسایش ترکیبات نیتروژن‎دار در سوخت‎های هیدروکربنی و تشکیل اکسید نیتروژن در حین افزایش دما تشکیل می‎شود.

 

- دی اکسید گوگرد (SO2). دی اکسید گوگرد در حین عملیات استحکام دهی تولید می‎شود و مقدار انتشار آن به عیار گوگرد در کانسنگ آهن، مواد افزودنی و سوخت مصرفی بستگی دارد. عدم استفاده از تجهیزات پالایش می‎تواند انتشار دی اکسید گوگرد را تا 10 مرتبه افزایش دهد.

 

- اسید کلریدریک (HCl) و اسید فلوریدریک (HF). تاسیسات گندله سازی منبع انتشار اسید کلریدریک و اسید فلوریدریک هستند که از فلوئور و کلر موجود در کانسنگ آهن و در حین عملیات استحکام دهی منتشر می‎شوند.

 

 

پساب و ضایعات جامد

 

واحدهای گندله‎سازی همچنین معضلات دیگری نظیر آب پسماند و ضایعات جامد نیز دارند. در صورت عدم استفاده از تصفیه‎کننده، آلودگی‎ها وارد آب می‎شود. آب پسماند به علت وجود اسید فلوریدریک، خون‎آبه رنگ است. واحدهای گندله‎سازی در اصل منشاء تولید ضایعات جامد نیستند، هرچند در شرایط عدم استفاده از تصفیه کننده غبار، ضایعات جامد نیز تولید می‎شوند.

 

 

 

 

[Peyman 16150]

واحد کک سازی

 

پیرولیز زغال سنگ به معنای حرارت دادن و اکسیداسیون آن و تولید کک است. پیرولیز زغال سنگ در دمای بالا، کربوناسیون (Carbonisation) یا زغالی شدن نامیده می‎شود. در این روش زغال به طور غیر مستقیم در دمای 1000 تا 1100 درجۀ سانتیگراد به مدت 14 تا 24 ساعت حرارت داده می‎شود. محصول این روش کک متالورژی برای کورۀ بلند، کوره‎های ذوب فلز و ... است. کک عامل احیا کنندۀ اولیه در کورۀ بلند بوده و قابلیت جایگزینی با سایر سوخت‎ها از جمله زغال سنگ را ندارد. همچنین تنها زغال سنگ کک شو یا قیری را می‎توان به کک تبدیل کرد.

 

در سال 1940 میلادی مدل اولیۀ کوره‎های کک سازی امروزی توسعه پیدا کرد. ابعاد این کوره‎ها 12 متر طول، 4 متر ارتفاع و 0.5 متر عرض است و دو دریچه برای ورود و خروج مواد دارند. از یک سمت کوره نیز مخلوط هوای پیشگرم شده و گاز داغ خروجی وارد کوره می‎شود. کوره‎های کک‎سازی امروزی، مجموعه‎های 60 تایی از کوره‎هایی به طول 16 متر و ارتفاع 6 متر هستند. ظرفیت هر کوره 30 تن زغال سنگ است. برخی از انواع کور‎ها نظیر کورۀ کک‎سازی Kaiserstuhl که از سال 1992 میلادی شروع به فعالیت کرده است، ابعاد بزرگتری به طول 18 متر، عرض 0.61 متر و ظرفیت 65 تن زغال سنگ دارند. فرایند کک‎سازی شامل 4 مرحله است:

 

1) جابجایی یا حمل و نقل زغال سنگ؛

2) بار کردن زغال سنگ در کوره، حرارت دادن، تولید کک، متراکم و فشرده کردن کک، خنک سازی کک؛

3) جابجایی کک و آماده سازی آن؛

4) جمع آوری گاز خروجی کورۀ کک سازی (Coke Oven Gas: COG) و تصفیه و بازیابی حرارت آن، بازیابی محصولات فرعی.

 

به ازای هر 1000 کیلوگرم زغال سنگ، 750 تا 800 کیلوگرم کک و 325 مترمکعب، معادل 187 کیلوگرم (Coke Oven Gas: COG) با دمای 800 درجۀ سانتیگراد تولید می‎شود. به علت وجود ترکیبات هیدروژن، متان، مونواکسید کربن و هیدروکربن‎ها، ارزش حرارتی COG بسیار زیاد است. از طرفی COG حاوی محصولات فرعی با ارزشی نظیر نفت سبک با ترکیب (Benzene, Toluene, Xylenes: BTX)، قیر، گوگرد و آمونیاک است. ترکیب گاز خروجی کورۀ کک سازی در جدول زیر آورده شده است.

 

 

 

 

گاز خروجی واحد کک سازی نقش مهمی در تامین انرژی مصرفی دارد. مقادیر انرژی ورودی و خروجی در واحد کک سازی در جدول زیر آمده است. مشاهده می‎شود در شرایط بازیابی COG، که به ازای هر تن کک، 0.3 گیگاژول انرژی هدر می‎رود.

 

 

 

 

قیر و هیدروکربن‎های CxHy مانند نفتالین موجود در گاز خروجی ممکن است درون لوله‎ها و سایر تجهیزات رسوب کرده و آنها را مسدود کند. بنابراین باید در ابتدا حذف شوند. به ازای هر تن کک، 35 تا 45 کیوگرم قیر بازیابی می‎شود. ترکیبات گوگرددار و آمونیاک سبب خوردگی تجهیزات کک‎سازی می‎شوند. چنانچه از COG به عنوان سوخت استفاده شود، وجود ترکیبات گوگرددار در آن همچنین موجب انتشار دی‎اکسید گوگرد می‎شود. به ازای هر تن کک، در حدود 3 کیلوگرم آمونیاک و 5/2 کیلوگرم سولفید هیدروژن تولید می‎شود. از جمله محصولات فرعی با ارزش COG، نفت سبک و به ویژه BTX است. به ازای هر تن کک، 15 کیلوگرم نفت سبک تولید می‎شود که در ترکیب آن موادی چون بنزن، گزیلن (Xylene)، فنل‎ها، ترکیبات آروماتیک، PAH و سایر ترکیبات آلی وجود دارد.

 

 

 

 

[emohammadi 10]

سلام

دستت درد نکنه.

این مطالب رو از کجا گذاشتی دوست عزیز؟

و مراحل بعدی رو نمی گذاری؟