روش‌ هاي جايگزين براي توليد چدن در جهان

[Peyman 16,150]

عدم كيفيت زغال‌ سنگ هند براي كك‌ سازي و به ويژه وضعيت شيميايي كاني‌هايش منتج به استفاده از روش‌هاي گوناگون فرآيند توليد فولاد در مقايسه با ديگر نقاط جهان در اين منطقه شده است. مقاله‌اي كه در ادامه مي‌خوانيد، گزارشي است از سمينار فولاد و تكنولوژي كه در ماهنامه استيل تايمز منتشر شده كه برگردان آن را در ادامه مي‌خوانيد:

 

سمينار فولاد و تكنولوژي كه اخيرا در هند برگزار شد، به واسطه حضور 150 نماينده حاضر در آن و همچنين مقالات جالب و مباحث آن است. مقالات در رابطه با تمامي جنبه‌هاي احياي ذوب براي كوره‌هاي دمشي كوچك در 10 موضوع ارائه شد. عمدتا، با وجود روش توليد چدن به وسيله احياي مستقيم سنگ‌آهن در هند، در سال‌هاي 2007 و 2008 به 20.1 ميليون تن رسيد و بالغ بر كل ميزان توليد چدن در يك سوم سال شد، سازمان‌دهندگان از روش‌هاي متداول توليد DRI بر پايه گازي و توليد با استفاده از زغال‌سنگ در كوره‌هاي روتاري كيلن (اين تكنولوژي اخيرا در هند متداول شده و 14.2 ميليون تن يا 70.6 درصد از كل DRI توليد شده در سال را شامل مي‌شود) اجتناب كردند.

 

 

 

به جاي اين روش‌ها آنها بر روي تكنولوژي‌هايي بر پايه زغال‌سنگ مانند Corex، Finex، HIsmelt، Fastmelt، ITmk3 و كوره‌هاي دمشي كوچك با كك متمركز شدند. هرچند هند داراي ذخاير قابل توجه زغال‌سنگ ( 7.6 درصد از كل منابع جهاني) است، اما عرضه منابع مناسب زغال كك‌شو در اين كشور داراي محدوديت‌هايي است و ميزان بالايي از مواد موردنياز از كشورهاي ديگر وارد مي‌شود. در واقع حتي مقدار بسيار زيادي از زغال‌سنگ حرارتي براي توليد برق نيز وارد مي‌شود كه قسمت زيادي از آن از اندونزي تامين مي‌شود، زيرا مالكيت زمين و تداركات تنها قسمتي از مشكلات استخراج ذخاير زغال‌سنگ در هندوستان هستند.

 

در سال مالي 2007 تا 2008، شركت زغال‌سنگ هندوستان در حدود 360 ميليون تن توليد داشت كه بالغ بر 85 درصد از 414 ميليون تن زغال‌سنگ توليد شده در اين كشور بود. ميزان مصرف اين محصول در هند نيز به 475 ميليون تن رسيد كه منتج به واردات 40 ميليون تن زغال‌سنگ حرارتي و 7 ميليون تن زغال كك شو شد. هزينه زغال‌سنگ بالغ بر 45 تا 50 درصد از كل هزينه مواد اوليه ورودي به كوره بلند مي‌شود. از اين رو تمايل هند به اتخاذ روش‌هاي فولادسازي جايگزين در كوره بلند است.

 

دكتر ايراني، مدير شركت تاتا و پسران (موسس شركت‌هاي گروه بزرگ تاتا) به عنوان مهمان سخنران در اين همايش بود. وي به گرمي مورد استقبال مسئول اين همايش دكتر آميت مشاور تاتا استيل و نويسنده مجله استيل تك (Steel Tech) قرار گرفت. دكتر ايراني سوالي را با اين مضموم كه چگونه چين صنعت فولاد خود را به يكباره توسعه داد و طبق آمار وضعيت خود را به 10 برابر بهتر از وضعيت صنعت فولاد هند در همان دوره زماني رسانيد، مطرح كرد كه در نهايت به اين نتيجه رسيد كه اين ماهيت فلسفه آزادي‌خواهي در هند است كه مخالفت‌هاي بسياري را براي پروژه‌هاي فولادي پيشنهاد شده به همراه داشته است. يك هدف براي رسيدن به توليد 100 ميليون تني تا سال 2011-2012 به وسيله دولت تعيين شد اما او به حضار يادآوري كرد كه يك آمار مشابه نيز در سال 1980 مدنظر قرار گرفته بود. وي اظهار داشت كه ميزان توليد در سال 2009 به 60 ميليون تن رسيد و نشان‌دهنده اين است كه در رسيدن به هدف 100 ميليون تني اندكي قصور شده اما سرانجام رسيدن به آن ميسر خواهد شد. او گفت ارقام آنچنان از اهميت برخوردار نيستند، آنها تكنولوژي‌هاي مناسبي را انتخاب كرده‌اند كه در اين رابطه عامل كليدي هستند.

 

تكنولوژي‌هاي سفارشي با مواد اوليه مورد نياز كارخانه‌هاي هند هماهنگ شدند و در حال حاضر هيچگونه فرآيند روشن قابل ذكري براي شرايط كنوني هند وجود ندارد. همچنين او در ادامه اظهار داشت كه هند خود به تنهايي بايد تكنولوژي‌هاي مناسب را به كارگرفته و تمامي انواع نمونه‌هاي كك را به عنوان راهي براي مخلوط كردن زغال‌سنگ‌هاي نرم‌تر براي توليد كك با كيفيتي مناسب با كوره‌هاي كك‌سازي با استفاده از زغال‌سنگ‌هاي صد درصد سخت ارائه كند. از 10 تا 15 سال پيش شاهد بوديم كه هند به طور فزاينده‌اي تجهيزات R&D و موسسات آموزش فني خود را توسعه بخشيد. پيشتر، مهندسين هندي براي آموزش به كشورهاي انگليس، آمريكا و روسيه مسافرت مي‌كردند، اما انجمن فناوري هند (IIT) در حال حاضر يك جايگزين است و آزمايشگاه ملي و مراكز R&D شركت‌هاي فولادسازي مختلف در زمينه تحقيقات فعال هستند.

 

سخنراني افتتاحيه كه توسط مديرعامل يكي از شركت‌هاي مشاور فولادي هند ايراد شد، به بررسي راندمان كوره بلند به عنوان يك عامل واكنش شيميايي و قابليت آن براي پذيرش انواع مواد اوليه ( كلوخه سنگ‌آهن، آگلومره، گندله، مواد تزريقي) پرداخت، اما براي افزايش راندمان كوره بلند نيازمند زغال‌سنگ و گندله‌هايي با كيفيت مناسب است كه توليد آنها بستگي به مشكلات محيطي داشته و براي برطرف كردن اين مشكلات نيازمند به صرف هزينه هستيم. به همين دليل تمايل فزاينده‌اي به اتخاذ روش‌هاي جايگزين براي توليد چدن در اين كشور وجود دارد كه سازگاري بيشتري با محيط زيست داشته و همچنين وابستگي كمتري نيز به زغال‌سنگ داشته باشند. پيشرفت‌هاي مربوطه اخير در هند در زمينه ساخت كوره‌هاي دمشي كوچك با حجم 175 تا 250 متر مربع و با ظرفيت توليد سالانه‌اي در حدود 30 كيلو تن تا يك ميليون تن است. اين پيشرفت‌ها موجب كاهش هزينه سرمايه‌گذاري شده و همچنين از زمان اجراي كار نيز كاسته‌اند و از همه مهمتر اين كه در اين كوره‌ها مي‌توان از زغال‌سنگ‌هايي با كيفيت پايين‌تر نيز استفاده كرد.

 

همچنين چدن مذاب توليد شده در اين كوره‌ها داراي كيفيت مطلوبي است. هرچند هزينه‌هاي بهره‌برداري به ازاي هر تن نسبت به كوره بلندهاي متداول بالاتر هستند كه اين امر ناشي از ميزان زغال‌سنگ بيشتر مورد استفاده در آنها و همچنين نياز به مصرف كلوخه سنگ‌آهن يا گندله به جاي آگلومره است. قيمت زغال‌سنگ در حال حاضر در حدود 100 تا 130 دلار به ازاي هر تن بوده و سنگ‌آهن با مرغوبيت كمتر نيازمند تغليظ است كه به هزينه‌هاي موجود اضافه مي‌شود. در حال حاضر دو جايگزين براي كوره بلند در توليد چدن مذاب وجود دارد كه عبارتند از فرآيندهاي احياي مستقيم (DR) كه مي‌توانند بر پايه زغال‌سنگ يا گاز باشد و منتهي به توليد چدن جامد اما متخلخل (آهن اسفنجي) مي‌شود و روش ديگر احياي مذاب (SR) است كه منتج به توليد آهن ريختگي مي‌شود.

 

 

 

 

 

[Peyman 16,150]

فرآيندهاي DR و SR

 

به‌طور خلاصه اين فرآيندها بر پايه چند تعريف است:

 

فرآيندهاي احياي مستقيم بر پايه زغال‌سنگ هم در كوره‌هاي روتاري كيلن (كه در كشور هند رايج هستند) كه در آن زغال‌سنگ و سنگ معدن نرم در داخل يك استوانه گردان مورب ريخته مي‌شوند يا به جاي آن از يك بستر گردان استفاده مي‌كنند كه در آن يك لايه از مواد اوليه (معمولا ذرات ريز سنگ‌آهن مخلوط شده با ذرات ريز زغال‌سنگ به صورت آگلومره) در داخل يك بستر افقي با پهناي چند متري تخليه مي‌شوند و پيرامون بوته مدور شكل مي‌گيرند. در فرآيندهاي احياي مستقيم بر پايه گازي از يك رآكتور عمودي كه با كلوخه سنگ‌آهن يا آگلومره شارژ مي‌شود استفاده مي‌شود و از وسط آن گاز طبيعي محتوي هيدروژن و مونواكسيد كربن عبور داده مي‌شود . اخيرا از انواع مختلفي از گازهاي جايگزين از قبيل گاز كوركس (Corex) و گاز توليد شده ناشي از تبخير زغال‌سنگ به كارگرفته مي‌شود كه يك مزيت مشخص براي كشورهايي است كه داراي منابع محدود گاز طبيعي بوده اما از ذخاير مناسب زغال‌سنگ بهره مي‌برند.

 

 

 

 

نخستين فرآيند تجاري احياي مذاب (SR) فرآيند كوركس بود كه به وسيله دو واحد فولادسازي JSW استيل و Essar استيل مورد بهره‌برداري قرار گرفت. ديگر كارخانه‌هايي كه با اين روش كار مي‌كنند در كشورهاي چين و آفريقاي جنوبي قرار دارند. در حقيقت واحد كوركس داراي دو مرحله فرآيند است كه در آن سنگ‌آهن به يك استوانه قائم واقع در قسمت فوقاني محفظه گازي(gasifier) شارژ مي‌شود ـ گدازنده كه در آن زغال‌سنگ نرم شده به وسيله اكسيژن سوخته و منتج به ايجاد گاز احيا مي‌شود و موجب گرم شدن مذاب مي‌شود. چدن احياي مستقيم توليد شده در داخل استوانه به داخل محفظه گازي ريخته شده و در آنجا ذوب شده و در فواصل معين به صورت چدن مذاب با تركيب مشابه با آنچه كه در كوره بلند توليد مي‌شود، تخليه مي‌شود. اخيرا شركت پوسكو كره‌جنوبي از يك تغيير ظرفيت تجاري براي روش كوركس استفاده كرد كه اين امر امكان استفاده از سنگ‌هاي معدني ريزتر را فراهم آورد. اين روش فينكس (Finex) ناميده شده كه كاني‌ها ريزتر از ميان يك جريان از سيال بستر رآكتور عبور مي‌كند و گاز احيا توليده شده در يك محفظه گازي ذوب نيز در جهت مخالف اين جريان از داخل رآكتور عبور داده مي‌شود.

 

 

 

 

مزيت اين روش اين است كه نيازي به گندله‌سازي كاني‌هاي ريز نيست، اما هر دو فرآيند نيازمند طبقه‌بندي دقيق زغال‌سنگ مورد استفاده هستند تاكنون واحدهاي عملياتي كوركس در هند متكي به واردات زغال‌سنگ بوده‌اند و همچنين تنها با 20 درصد كك شارژ مي‌شدند. دكتر آميت در ادامه اظهارات خود به مواد اوليه موجود براي فولادسازان در هند اشاره كرد و در پايان به بررسي بيشتر فرآيندهاي موفق احياي ذوب پرداخت. به طور معمول 80 درصد از هزينه توليد چدن ناشي از مواد اوليه آن است كه كك نزديك به نيمي (47.4 درصد) از هزينه اين مواد را شامل مي‌شود. تكنولوژي كنوني كوره بلند به سختي مي‌تواند از عهده حجم بالاي توليد برآيد.

 

هرچند به طور معمول اين تكنولوژي نزديك به محدوده بهره‌برداري بوده و براي احياي ذوب كوره بلندهاي مجتمع‌هاي فولادسازي يا در رابطه با چدن مذاب با مقدار كم ( 0.5 تا 0.8 ميليون تن در سال) كه نيازمند فرآيندهاي تكميلي توليد هستند، مورد استفاده قرار مي‌گيرد، به عنوان مثال در يك واحد فولادسازي با كوره قوس الكتريكي (EAF)، شارژ چدن مذاب هم منتج به افزايش بهره‌وري مي‌شود و هم موجب كاهش مصرف برق مي‌شود.

 

همچنين اين كوره دمشي كوچك مي‌تواند اين نقش را به خوبي ايفا كند اما راندمان كمتري را نسبت به كوره‌هاي دمشي متداول دارد و ناگزير به مقدار بالاتري از كك و كلوخه سنگ‌آهن نياز داشته و مشكلاتي را در فرآيند تزريق پودر زغال (PCI) به همراه دارد. موثرترين جنبه فرآيند SR اين است كه اين فرآيند مستقل از كك مصرفي است. اكثر فرآيندهاي احياي مذاب داراي دو مرحله هستند: يك مرحله پيش احيا براي توليد DRI و ديگري مرحله گداز (melting) است كه به مرحله تبخير زغال‌سنگ نيز معروف است.

 

 

ادامه دارد ....

[Peyman 16,150]

فرآيندهايي كه همه واكنش‌ها در آنها در حمام فلز مذاب رخ مي‌دهد مانند HIsmelt و Romelt از اين قاعده مستثني هستند و در جدول شماره يك مهمترين فرآيندهاي SR ذكر شده است. دكتر آميت در ادامه با اشاره به موضوع ارزش مصرفي (VIU) از فلز اظهار داشت كه به عنوان مثال مقدار VIU براي چدن مذاب بالاتر از آهن اسفنجي جامد است به طوري كه قبلا نيازمند انرژي فرآيندي كمتري براي تبديل آن به فولاد بوديم. همچنين چدن مذاب با فسفر و سيليسم كمتر (به عنوان مثال در فرآيند HIsmelt) داراي يك VIU بالاتري نسبت به چدن مذابي است كه داراي يكي از اين عناصر باشد. از آنجايي كه اكثر كاني‌هاي معدني در هند داراي فسفر بالا هستند، به ويژه فرآيند HIsmelt مي‌تواند در هند كاربرد داشته باشد.

 

افزايش بهره‌برداري از واحد HIsmelt در كووينانا استراليا موضوع بعدي بحث در اين همايش بود كه توسط نيل گودمن مديركل بهره‌برداري و تكنولوژي HIsmelt ارائه شد. در حال حاضر اين تكنولوژي به طور 100 درصد در اختيار ريوتينتو قرار دارد، قبل از اين شركت‌هاي كوبه استيل و كلوكنر نخستين شركت‌هايي بودند كه در اين زمينه فعاليت مي‌‌كردند كه ديگر فعاليتي ندارند. بعد از گذشت 25 سال از ابداع اين روش، قريب به يك ميليارد دلار هزينه شده است. واحد عملياتي واقع در كووينانا مشتركا متعلق به ريوتينتو (60 درصد)، نوكور (25 درصد)، ميتسوبيشي (10 درصد) و شوگانگ (5 درصد) هستند. اساس اين فرآيند، يك پاتيل احياي ذوب عمودي به همراه يك بوته با آستر ديرگداز و همچنين پانل‌هاي خنك‌كننده آبي در پيرامون آن است. سنگ‌آهن نرم و پودر زغال‌سنگ به داخلي مجاري جانبي شارژ مي‌شوند و مشعل دمشي گرم با اكسيژن كافي حرارت لازم را ايجاد مي‌كند.

 

 

 

فلز به صورت مداوم به داخل سيفون كوره اوليه تخليه مي‌شود. تمامي تجهيزات فرعي مثل كوره دمش حرارت همانند كوره بلندهاي سنتي مورد بهره‌برداري قرار مي‌گيرند. اين واحد صنعتي داراي ظرفيت اسمي 100 تن در ساعت است و به دليل بهره‌برداري متناوب ظرفيت آن در حال حاضر به 70 تا 80 تن بر ساعت مي‌رسد. مصرف زغال‌سنگ در اين كوره بالغ بر 700 كيلوگرم به ازاي توليد هر تن چدن مذاب است (البته براي فرآيند خشك و در فرآيند تر به 750 كيلوگرم به ازاي توليد هر تن چدن مذاب مي‌رسد). ميزان كربن در چدن مذاب اين كوره مشابه با كوره بلندي با آهن 4 درصد است اما بنابر گزارشات ميزان عناصر فسفر و سيليسم در سرباره بسيار كمتر است.

 

جداسازي مناسب بين سرباره و مذاب از نكات حياتي بوده و براي رسيدن به اين هدف كار با بهينه‌سازي شكل لوله‌ها انجام مي‌شود به طوري دو مجراي دمنده براي دمش هوا و نيتروژن به بهترين شكل تعبيه شده‌اند. مشكلات اوليه در زمينه خوردگي بالاي ديرگداز با استفاده پنل‌هاي خنك‌كننده آبي مرتفع شدند و بهره‌برداري مستمر مي‌تواند منجر به بهبود عمر كوره بلند بيش از پيش شود. هم‌اكنون، فعاليت‌هاي اين واحد به دليل كاهش شديد تقاضا براي محصولات چدن خام كه قبلا توليد مي‌شد، متوقف شده است اما انتظار مي‌رود كه در سال 2010 مجددا از سر گرفته شود.

 

در حال حاضر انتشار گاز CO2 در اين كوره مشابه با كوره‌‌بلندهاي سنتي، يعني 1.7 تا 1.9 تن CO2 به ازاي هر تن چدن مذاب است اما يك پروژه ديگر نيز وجود دارد كه با استفاده از روش بستر سيال كريكوفر (Circofer) موجب احياي اوليه سنگ‌آهن به FeO مي‌شود كه اين امر موجب كاهش انتشار گاز از 0.9 تا 1.1 تن CO2 به ازاي توليد هر تن چدن مذاب مي‌شود و اين امكان را فراهم مي‌سازد تا از زغال‌سنگ‌هايي با كيفيت پايين استفاده كرد. علاوه بر آن، در اتحاديه اروپا از پروژه فولادسازي با CO2 فوق‌العاده پايين (ULCOS) حمايت شده و كنورتور سيكلوني (CCF) نيز در جهت احياي اوليه مورد استفاده قرار مي‌گيرد و جذب‌كننده CO2 موجب كاهش 90 درصدي انتشار آن خواهد شد. يك واحد آزمايشي در رابطه با اين روش نيز در كشور هلند راه‌اندازي خواهد شد.

 

 

 

ادامه دارد ....

 

 

 

 

[Peyman 16,150]

روش Corex نخستين فرآيند SR موفقيت‌آميز است اما براي موفقيت تجاري آن بايد به بهينه‌سازي گازهاي خروجي با دماي بالا و گرمازايي بالا توجه كرد. اين گازها مي‌توانند براي برخي از كاربردها از قبيل توليد برق يك پالايشگاه و براي توليد آهن اسفنجي مورد استفاده قرار گيرند. در حال حاضر 5 واحد Corex در سرتاسر جهان فعال هستند (در كشورهاي هند، چين و افريقاي جنوبي) كه بزرگترين آنها در كارخانه بوآ استيل چين است كه C3000 نام دارد و ظرفيت اسمي توليد آن 3000 تن در هر روز يا تقريبا يك ميليون تن در هر سال است.

 

روش‌هاي جايگزين Corex عبارتند از: كوركس LRI (آهن احياي كم) كه در آن از گاز خروجي براي زدايش گرد و غبار استفاده مي‌شود و بعد از حذف CO2 براي احياي بيشتر سنگ‌آهن در يك كوره استوانه‌اي جداگانه آهن اسفنجي توليد مي‌شود و فرآيند جايگزين ديگر كوركس LEG (گاز خروجي كم) است كه در آن گاز CO2 از گاز خروجي بدون گردوغبار جدا شده كه در نهايت در محفظه احياي Corex بازيافت مي‌شود و بدين معني است كه گاز كمتري در محفظه گازي (gasifier) و گدازنده توليد خواهد شد و همچنين منتج به مصرف زغال‌سنگ و O2 كمتري نيز مي‌شود.

 

يكي ديگر از روش‌هاي زيربنايي در اين زمينه توسط پوسكوي كره‌جنوبي ابداع شده است كه جايگزين محفظه‌هاي احياي قائم كوركس شده، داراي يك آبشيب (cascade) متشكل از 3 يا 4 رآكتور بستر سيال است كه قادرند پودر سنگ‌آهن را براي فرآيند تغيير دهند. اين روش با نام Finmet شناخته مي‌شود و يك واحد تجاري با ظرفيت 1.5 ميليون تن در سال در آوريل سال 2007 به بهره‌برداري رسيد. مقاله‌اي توسط شركت JWS استيل در زمينه بهره‌برداري از دو واحد C-2000 (كه هر كدام داراي ظرفيت 800 كيلو تن در سال هستند) انتشار يافته كه به بررسي چالش‌هاي موجود در رابطه با هزينه‌هاي توليد چدن مذاب، مخصوصا بعد از اين كه اخيرا JWS از بزرگترين كوره بلند هندوستان و همچنين دو كوره بلند ديگر به همراه دو واحد كوركس بهره‌برداري كرد، مي‌پردازد.

 

به‌طور كلي دليل اين تغيير جهت از تكنولوژي كوره بلندهاي سنتي به كوره‌هاي جديد در اصل گازي است كه در واحد‌هاي فولادسازي به روش كوركس توليد مي‌شود كه به منظور توليد انرژي در نيروگاه‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در حال حاضر هيچ‌گونه نيروي مضاعفي نياز نيست و از اين رو كارخانه‌هاي فولادسازي بر روي توليد آهن متمركز شده‌اند. دكتر آميت در همايش Q&A اظهار داشت: اگر امتياز گاز را به طور كامل در اختيار واحد كوركس قرار ندهند، هزينه چدن مذاب توليد شده به اين روش در حقيقت 40 تا 50 درصد بالاتر از يك كوره بلند سنتي خواهد شد. بهره‌برداري از نخستين و تنها واحد تجاري فينكس نيز توسط يكي از مسئولان شركت پوسكو توضيح داده شد. پوسكو قبل از اين در سال 1995 در شهر پوهانگ از يك واحد كوركس با ظرفيت 600 كيلو تن در سال بهره‌برداري كرده بود اما در بهينه‌سازي نرمه برگشتي توليد شده و همچنين سنگ‌آهن نرم و كك نرمه توليد شده در داخل مجتمع كوره بلند در پوهانگ با مشكلاتي مواجه شد.

 

از اين رو آنها در سال 2003 ميلادي واحد كوركس را با جايگزين كردن يك كوره استوانه‌اي قائم ارتقا دادند كه در آن احيا به وسيله يك آبشيب متشكل از 4 بستر سيال صورت مي‌پذيرفت كه اين امكان را ميسر ساخت تا به جاي استفاده از گندله يا مصرف سنگ‌آهن دانه درشت به طور مستقيم از سنگ‌آهن نرمه استفاده كند. اين واحد آزمايشي با ظرفيت توليد 600 تن در هر سال با موفقيت به بهره‌برداري رسيد (و در حال حاضر نيز فعال است) از اين رو آنها در واحد جديد كه در سال 2007 افتتاح شد مقياس فرآيند را افزايش داده و آن را به 1.5 ميليون تن در سال رساندند.

 

نكات كليدي در بهره‌برداري اين روش عبارتند از: حذف گاز CO2 از گازهاي خروجي به جهت امكان‌پذير كردن بازيافت گازهاي فعال در داخل بسترهاي سيال، ذرات ريز و فشرده آهن اسفنجي گرم براي توليد چدن فشرده مذاب (HCI) قبل از تغذيه آن به محفظه گازي ـ مخزن گدازش و در آخر تراكم ذرات زغال‌سنگ نرمه به صورت بريكت براي تغذيه به محفظه گازي ـ مذاب هستند. بخشي از گاز خروجي باقي‌مانده به منظور توليد الكتريسيته براي واحد توليد اكسيژن مورد استفاده قرار مي‌گيرد كه اكسيژن مورد نياز براي محفظه گازي و مذاب را تامين مي‌‌كند. تركيب چدن مذاب توليد شده مشابه با چدن كوره بلند‌هاي سنتي (به عنوان مثال 4.5 درصد كربن و 0.03 درصد سيليسيم) است، هرچند مقدار سيلسيم تا حدي بالاتر است ( 0.8 در مقابل 0.5 براي كوره بلندهاي سنتي). انتشار غبارهاي حاوي SOx و NOx و گاز CO2 نيز به‌طور كلي در مقايسه با كوره بلندهاي سنتي كاهش يافته است.

 

فرآيند IT mark 3 (سومين فرآيند جايگزين توليد) توسط كارشناسي از شركت موكاند استيل وابسته به شركت كوبه استيل ژاپن كه اين فرآيند را ابداع كرده، توضيح داده شد. دماي بهره‌برداري در اين فرآيند بوته‌اي گردان براي ذوب لحظه‌اي آهن اسفنجي توليد شده كافي است از اين رو امكان جداسازي ناخالصي‌ها از فلز به صورت سرباره را فراهم مي‌سازد. اين امر همچنين امكان استفاده از سنگ‌آهن نرمه با عيار پايين‌تر را در مقايسه با ديگر فرآيندهاي احياي مستقيم كه در آنها بايد از سنگ‌آهن با عيار بالا استفاده كرد، فراهم مي‌آورد چون ناخالصي‌ها نمي‌توانند جدا شوند، به همان صورت به كوره ذوب (به عنوان مثال كوره قوس الكتريك) شارژ مي‌شوند كه منتج به افزايش مصرف انرژي مي‌‌شود.

 

از خنك كردن و مخلوط كردن يكباره نيز براي شكستن سرباره از چدن استفاده مي‌شود كه به صورت تكه‌هاي فلزي با قطر 2 تا 25 ميليمتر متشكل از چدن با چگالي بالا به وسيله جداكننده‌هاي مغناطيسي بازيافت مي‌شوند. سنگ‌آهن و زغال‌سنگ نرم به صورت گندله آگلومره مي‌شوند و به صورت تك لايه به بوته گردان پيوسته تغذيه مي‌شوند (شكل 3). احياي كامل و ذوب در 8 تا 10 دقيقه صورت مي‌پذيرد. نكته كليدي براي اين فرآيند توليد يك گندله مناسب براي عمليات احيا است.

 

 

 

 

ميزان تركيب سنگ‌آهن به زغال‌سنگ در اين فرآيند 1.5 به 0.5 است. آناليز معمولي فلز توليد شده به اين روش نشان مي‌دهد كه داراي 2.5 تا 3 درصد كربن، 0.05 تا 0.07 درصد سيليسم و 96 تا 97 درصد آهن است. يك واحد آزمايشي با ظرفيت سالانه 25 كيلو تن در سال 2001 تا 2004 در كشور ژاپن بهره‌برداري شده است و نخستين واحد تجاري توليدي به اين روش در اواخر سال 2009 در ايالت مينيسوتا آمريكا به عنوان يك ميني‌ميل به بهره‌برداري رسيد. اين واحد داراي يك بوته با قطر خارجي 60 متر با يك سكو با پهناي 8 متر است و ظرفيت آن 0.9 ميليون تن در سال است.

 

يكي از كارشناسان شركت كوبه استيل در رابطه با فرآيند Fastmelt سخناني را ايراد كرد كه مشابه فرآيند RHF بوده اما در دماي پايين‌تري يعني كمتر از نقطه ذوب آهن بهره‌برداري مي‌شود. سنگ‌آهن نرمه يا برگشتي كارخانه‌هاي فولادسازي با زغال‌سنگ و گندله (يا بريكت به صورت برگشتي) مخلوط مي‌شوند و به صورت تك لايه به داخل RHF شارژ مي‌شوند. آهن اسفنجي خروجي از قسمت دورتر RHF (كوره بوته‌اي گردان) به صورت مستقيم به كوره ذوب شارژ مي‌شود كه از اين كوره نيز فلز در دمايي در حدود 1550 درجه سانتيگراد تخليه مي‌شود و معمولا داراي يك آناليز تركيبي 3 تا 4.5 درصد كربن، 0.3 تا 0.5 درصد سيليسيم، 0.2 تا يك درصد منگنز و كمتر از 0.05 درصد گوگرد و فسفر است.

 

چناچه در اين فرآيند آهن اسفنجي به صورت گرم به كوره ذوب انتقال پيدا نكند اين فرآيند با نام Fastmet شناخته مي‌شود و مورد استفاد براي برگشتي‌هاي واحد آماده‌سازي (treat plant reverts) در دو كارخانه در ژاپن، نيپون استيل و كوبه استيل قرار مي‌گيرد. ادعا مي‌شود كه ميزان انتشار گاز CO2 در فرآيند Fastmelt در حدود 1.688 تن گاز به ازاي توليد هر تن چدن مذاب بوده كه در مقايسه با 1.766 تن براي فرآيند ITMk3 و 2.194 تن CO2 به ازاي توليد هر تن چدن مذاب در كوره بلند‌هاي كوچك كمتر است.

 

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام