جستجو
جستجوی دقیق کلمه
انگلیسی

برای دانلود اینجا کلیک کنید

گروه پژوهشی آهن و فولاد ارفع
(دارای مجوز از وزارت علوم، تحقیقات و فناوری)

کوره تونلی

  • مقدمه:

آهن اسفنجي به عنوان یک محصول میانی به طور عمده در توليد فولاد استفاده می شود. آهن اسفنجی در واقع یکی از حلقه های مهم زنجیره تولید فولاد از معدن تا تولید محصولات نهایی فولادی به شمار می رود. دلیل اصلی تولید این محصول ایجاد یک ماده اولیه مناسب شارژ در کوره های قوس الکتریکی برای تصفیه و تولید فولاد می باشد. تقریبا تمام آهن اسفنجی تولید شده در دنیا جهت مصرف در کوره-های قوس الکتریکی تولید فولاد مورد استفاده قرار میگیرد.
روش های متعددی جهت تولید آهن اسفنجی در ظرفیت های کوچک (زیر 150 هزار تن در سال) معرفی شده است که عموماً بر اساس احیا مستقیم آهن توسط زغال حرارتی استوار است. مشهورترین این روش ها، روش کوره دوار یا SL/RN است. روش مشهور دیگر روش کوره تونلی میباشد.
از سوی دیگر انعطاف پذیری بالای این روش نسبت به خوراک ورودی، عدم نیاز به فرآیند گندله سازی و همچنین غیر فعال بودن آهن تولیدی به این روش و امکان فروش محصول به عنوان محصول میانی از جمله دیگر عواملی هستند که منجر به انتخاب روش احیا در کوره تونلی می گردند.
با توجه به مطالب بیان شده و با هدف افزایش ارزش افزوده منابع موجود در کشور، یکی از مناسب ترین و مشهورترین روش ها جهت تولید آهن اسفنجی در ظرفیت های پایین (زیر 150 هزار تن در سال)، روش کوره تونلی می باشد. این روش با وجود گذشت بیش از یک قرن از معرفی آن، اخیراً با توجه فراوانی به ویژه در کشور چین رو به رو شده است. به نحوی که امروزه روش کوره تونلی به عنوان یک روش موفق تولید آهن اسفنجی در مقیاس کوچک شناخته می شود.

  • شرح فرآیند تولید:

تجهیزات اصلی یک واحد تولید بريكت سرد آهني به روش کوره تونلی عبارتند از:

  1. کوره تونلی ثابت به پهنای حدود 3 متر و ارتفاع حدود 5 متر با پوشش آجر نسوز از داخل مقاوم در 1200 درجه سانتیگراد و ریل در کف تونل برای عبور واگن
  2. بوته های سرامیکی و یا فلزی به تعداد لازم با توجه به ظرفیت تولید و عمر بوته ها،
  3. مشعل های حرارتی طرفین دیواره های کوره جهت تامين حرارت مورد نياز عمل احيا،
  4. خشک کن برای خشک کردن مواداولیه تا 3 درصد رطوبت (پودر سنگ آهن، زغال حرارتی و آهک)،
  5. PUSHER برای انتقال واگن ها به داخل کوره،
  6. غبارگیرها و دودکش،
  7. آسیاب و مخلوط کن برای خرد کردن و مخلوط کردن مواد اولیه،
  8. آسیاب برای خرد کردن محصول تولیدی (کیک تولیدی)،
  9. جداکننده مغناطیسی برای جدا کردن آهن اسفنجی تولیدی از ناخالصی های همراه نظیر خاکستر زغال و غیره،
  10. تجهیزات بریکت سازی
  • شرح فرآیند تولید:

مواد احيا كننده و آهك پس از آماده سازي با کنسانتره سنگ آهن شارژ بوته هاي سيليكوني گرديده و در طي مدت زمان 70 ساعت از كوره تونلي عبور كرده و آهن اسفنجي توليد مي شود.
كارخانه احيا مستقيم به روش كوره تونلي شامل 4 واحد اصلي به شرح ذيل است:

  1. واحد آماده سازي مواد اوليه: کنسانتره های سنگ آهن پس از خشك شدن و كاهش رطوبت تا 2% به واحد شارژ مواد اوليه هدايت مي-شود. ماده احيا كننده (زغال) و آهك نيز ابتدا تا سايز مناسب (كوچكتر از 5 ميليمتر) خرد شده و پس از خشك شدن به مخازن خوراك دهي فرستاده مي شوند.
  2. شارژ مخلوط مواد اولیه به داخل بوته ها و تخلیه محصول:مواد اوليه شارژ بوته هایي از جنس كاربيد سيليسيم مي شوند. بوته ها داراي قطر 400 و ارتفاع 480 ميليمتر هستند. بوته ها معمولا در ستون هاي 4 تايي بر روي واگن ها چيده مي شوند به طوري كه در عرض هر واگن 6 و در طول آن 4 ستون بوته قرار مي گيرد.
  3. فرآیند احیا در داخل کوره تونلی كوره تونلي داراي سه بخش اصلي پيش گرم، احيا و خنك كننده مي باشد.
    1. در بخش پيش گرم، مواد درون بوته ها توسط گازهاي داغ توليد شده در بخش احيا، پيش گرم مي شوند تا فرآيند تبخير آّب به طور كامل انجام گيرد. با حركت آهسته و يكنواخت واگن ها در طول كوره، مواد پس از پيش گرم شدن وارد بخش احيا مي شوند.
    2. فرآيند احيا مستقيم در بخش احيا صورت مي گيرد. ماده اوليه آهن دار پس از گرم شدن تدريجي و رسيدن به دماي واكنش توسط گاز CO توليد شده احيا مي گردد. اين واكنش تا احيا كامل کنسانتره سنگ آهن و توليد آهن فلزي ادامه مي يابد. از آنجايي كه وجود جريان يكنواخت دما براي انجام كامل واكنش ضروري است، جهت تامين دماي مورد نياز، در طول اين بخش تعدادي مشعل كار گذاشته شده است.
    3. بخش خنك كننده: در اين بخش با استفاده از جريان هواي دميده شده توسط فن و در برخی مواقع انتقال حرارت غير مستقيم توسط جريان آب عبوري از لوله هاي تعبيه شده بر روي ديواره كوره دماي محصول كاهش داده مي شود.
  4. عملیات تکمیلی و آماده سازی نهایی محصول و تولید CBI

آهن اسفنجي پس از تخليه از بوته هاي كاربيد سيليسيم، تميز شده و توسط آسياب هاي فكي و چكشي خرد مي گردد. با استفاده از جدا كننده مغناطيسي ناخالصي ها نظير ذرات آهك و خاكستر از آهن جدا مي گردد. آهن اسفنجي خالص در دستگاه هاي بريكت زني تبديل به بريكت سرد آهن (CBI) با دانسيته t/m3 5/4-4 مي شود.

  • مزایای احیا مستقیم و تولید آهن اسفنجی به روش کوره تونلی:
    • عدم پیچیدگی فنی و مکانیکی تجهیزات اصلی: در روش كوره تونلي نیازی به تجهیزات پیچیده همانند ریفورمرهای مورد نیاز برای تولید گاز احیائی در برخی روش های احیا مستقیم میدرکس و HYL و یا تجهیزات کنترل فشار داخلی کوره و ... نیست.
    • انعطاف پذیری بالا نسبت به خوراک ورودی: در اين روش محدوديتي جهت انتخاب ماده اوليه وجود ندارد و جهت احيا طیف وسیعی از مواد آهن دار نظیر کنسانتره سنگ آهن، پوسته های اکسیدی نورد، ريز دانه هاي حاصل از واحد گندله سازي و ... مناسب می باشد.
    • عدم نیاز به فرآیند های آماده سازی مواد اولیه (از جمله گندله و یا زینتر سازی): در اين روش بر خلاف روش های مرسوم احیا مستقیم همانند ازجمله میدرکس و یا HYL محدوديتي جهت انتخاب ماده اوليه از لحاظ مشخصات فيزيكي( استحکام، دانه بندي و ...) وجود ندارد.
    • کیفیت بالای محصول تولیدی (درجه فلزی حتی بالای 94 درصد): به دليل بهره گيري از جداكننده مغناطيسي در انتهاي خط توليد و قبل از بريكت سازي در اين روش توليد، كيفيت بريكت سرد آهني توليد شده از لحاظ آهن فلزي محتوي در حد قراضه هاي مرغوب مي باشد.
    • کمتر بودن نیاز به ذغال حرارتی نسبت به روش های مشابه از جمله SL/RN (حداقل نصف روش SL/RN): با توجه به پروسه تولید و نحوه شارژ مواد اولیه، فرآیند نسبت به روش SL/RN به زغال کمتری نیاز دارد.
    • عدم نیاز به آب در فرآیند تولید: به غیر از آب موردنیاز خنک کاری، نیازی به آب در فرآیند تولید موجود نیست.
    • پایین بودن هزینه های سرمایه گذاری: با توجه به تجهیزات نه چندان پیچیده این روش، هزینه های سرمایه گذاری به نسبت سایر روش های احیا پایین تر بوده که این تکنولوژی را برای سرمایه گذاری بخش خصوصی جذاب خواهد کرد.