کوره دوار احیای آهن

کوره دوار احیای آهن

کوره دوار آهن احیا، تجهیزات اصلی فرآیند احیای مستقیم کوره دوار است. این فناوری از یک کوره دوار که به طور مداوم در حال چرخش است به عنوان راکتور استفاده می‌کند و آن را به یک تاسیسات متالورژیکی کلیدی برای تولید آهن اسفنجی از طریق احیای اکسیدهای آهن توسط کربن جامد تبدیل می‌کند. وظیفه اصلی آن انجام احیای کربن فاز جامد سنگ آهن در محدوده دمایی 950 تا 1100 درجه سانتیگراد است. این کوره از طریق طراحی ساختاری منحصر به فرد خود، امکان پردازش مداوم و تبدیل کارآمد مواد را فراهم می‌کند. این محصول که با ساختار متخلخل و سست مشخص می‌شود، به عنوان آهن اسفنجی شناخته می‌شود و به طور گسترده در فولادسازی و بازیابی منابع پلی‌متالیک مورد استفاده قرار می‌گیرد و به عنوان یک پیوند حیاتی بین منابع معدنی و محصولات آهن با ارزش بالا عمل می‌کند.

اصل کار

منطق عملکرد کوره دوار آهن احیا بر چرخش پیوسته + کنترل دقیق دما + کاهش فاز جامد متمرکز است. بدنه اصلی یک استوانه فولادی شیب‌دار است که با مواد نسوز دما بالا پوشانده شده است و توسط غلتک‌های نگهدارنده با سرعت ثابت می‌چرخد. در حین کار، سنگ آهن مرغوب (محتوای آهن ههههه66%)، احیاکننده (زغال سنگ با کربن ثابت ههههه50%) مانند لیگنیت یا زغال سنگ قیری) و عوامل گوگردزدا به طور مداوم و با نسبت‌های دقیق به انتهای خوراک وارد می‌شوند. با چرخش کوره، مواد تا ارتفاع مشخصی بالا برده می‌شوند و سپس تحت نیروی جاذبه به پایین سرازیر می‌شوند. این عمل اختلاط کامل سنگ آهن و احیاکننده را تضمین می‌کند و در عین حال مواد را به تدریج به سمت انتهای تخلیه پیش می‌برد.

دمای بالای ۹۵۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد مورد نیاز برای واکنش احیا، با احتراق هوای ورودی در انتهای تخلیه به همراه مواد فرار حاصل از زغال سنگ احیاکننده و شرکت تولید شده توسط واکنش، ایجاد می‌شود. این دما با یک سیستم احتراق تکمیلی دقیق در سر کوره برای کنترل دقیق میدان دما تکمیل می‌شود. با حرکت مواد به جلو، به طور متوالی مراحل خشک کردن، پیش گرم کردن، تجزیه کربنات، گوگردزدایی و احیای اکسید آهن را طی می‌کند. به دلیل دمای احیا نسبتاً پایین، بیشتر گانگ موجود در سنگ معدن در محصول باقی می‌ماند و کربوریزاسیون کافی انجام نمی‌شود. از دست دادن اکسیژن در حین احیا، میکروپورهای متعددی ایجاد می‌کند. محصول نهایی آهن اسفنجی به سرعت در یک خنک‌کننده عمودی تا دمای زیر ۲۰۰ درجه سانتیگراد خنک می‌شود تا از اکسیداسیون مجدد قبل از تخلیه جلوگیری شود. گاز خروجی از خروجی کوره از یک پیش گرمکن عبور می‌کند تا گرمای تلف شده را بازیابی کند و راندمان انرژی را بهبود بخشد.

ویژگی‌های کلیدی

کوره دوار آهن احیا به دلیل طراحی فرآیند منحصر به فرد خود، مزایای متمایزی را ارائه می‌دهد:

۱. سازگاری قوی با مواد اولیه: این دستگاه نه تنها می‌تواند سنگ‌های معدنی پیچیده مانند سنگ آهن بدون سیلیس بالا، سنگ آهن بدون نیکل و تیتانومگنتیت را به همراه سنگ‌های معدنی ریز مختلف پردازش کند، بلکه می‌تواند سنگ‌های معدنی چندفلزی مانند گرد و غبار آهن و سنگ نیکل لاتریتی را از طریق انواع فرآیند مانند روش‌های اس ال-آر ان یا کروپ-کودیر نیز پردازش کند. این دستگاه می‌تواند مستقیماً از زغال سنگ موجود به عنوان احیاکننده استفاده کند و الزامات انعطاف‌پذیری برای دمای نرم شدن خاکستر زغال سنگ دارد که به طور قابل توجهی وابستگی به مواد اولیه خاص را کاهش داده و هزینه‌ها را پایین می‌آورد.

۲. شرایط فرآیندی معتدل و قابل کنترل: با تنظیم شیب کوره، سرعت چرخش و نسبت سوخت، می‌توان اتمسفر واکنش و دما را به طور دقیق کنترل کرد و به طور مؤثر از کاهش بیش از حد یا تشکیل حلقه جلوگیری کرد. بستر نازک مواد و فضای آزاد زیاد داخل کوره، جریان روان گاز را تضمین می‌کند. این امر منجر به کاهش انتخابی سنگ‌های آهن همزیست پلی‌متالیک می‌شود و امکان تبخیر و بازیابی عناصر با نقطه جوش پایین را فراهم می‌کند و امکان استفاده جامع از منابع را فراهم می‌آورد.

۳. کیفیت بالای محصول و عملکرد پایدار: آهن اسفنجی تولید شده دارای درجه متالیزاسیون بیش از ۹۰٪ است. ساختار دانه‌ای و متخلخل آن، پردازش‌های بعدی را تسهیل می‌کند و آن را به عنوان یک ماده اولیه با کیفیت بالا برای فولادسازی مناسب می‌سازد. این تجهیزات تحت فشار منفی جزئی کار می‌کنند، اتلاف گرما را کاهش می‌دهند و محیط کار را بهبود می‌بخشند. همراه با یک سیستم کنترل هوشمند برای مدیریت دقیق دما، ثبات محصول و ایمنی عملیاتی را افزایش می‌دهد.

۴. مزایای زیست‌محیطی و اقتصادی: جریان فرآیند نسبتاً ساده شده و مصرف انرژی پایینی دارد. استفاده از مواد اولیه محلی می‌تواند هزینه‌های عملیاتی را بیشتر کاهش دهد. سیستم‌های یکپارچه حذف گرد و غبار بگ‌هاوس و گوگردزدایی/نیترات‌زدایی، انتشار آلاینده‌ها را به طور مؤثر کنترل می‌کنند و انطباق با استانداردهای زیست‌محیطی را تضمین می‌کنند.

کاربردهای عملی

در عمل، نقش اصلی کوره دوار آهن احیا در دو بعد آشکار می‌شود: تبدیل منابع و بهره‌برداری جامع.

۱. به عنوان راکتور اصلی برای تولید آهن اسفنجی با عیار بالا (دی آر آی)، این دستگاه به طور موثری سنگ آهن را به آهن اسفنجی با متالیزاسیون بالا تبدیل می‌کند. این محصول می‌تواند جایگزین قراضه فولاد با کیفیت بالا در فولادسازی کوره قوس الکتریکی (کوره قوس الکتریکی) شود و به صنعت فولاد کمک کند تا وابستگی به قراضه وارداتی را کاهش دهد و گذار به تولید کم کربن را تسهیل کند.

۲. با بهره‌گیری از قابلیت‌های خود در احیای انتخابی و بازیابی چندفلزی، امکان فرآوری عمیق سنگ‌های معدنی همزیست چندفلزی و ضایعات آهن‌دار را فراهم می‌کند. ضمن بازیابی منابع آهن، عناصر مضر مانند روی و سرب را حذف کرده و سایر فلزات ارزشمند را بازیابی می‌کند و به اهداف دوگانه بازیافت منابع و اصلاح محیط زیست دست می‌یابد.

علاوه بر این، ویژگی‌های آن از جمله عملکرد مداوم، پایداری و قابلیت اطمینان، آن را برای تولید صنعتی در مقیاس بزرگ مناسب می‌سازد. هنگامی که با سیستم‌های هوشمند بهره‌برداری و نگهداری ادغام می‌شود، به طور قابل توجهی راندمان تولید را بهبود می‌بخشد و هزینه‌های نیروی کار و نگهداری را کاهش می‌دهد.