احداث خط تولید آهن اسفنجی به روش کوره تونلی

آهن اسفنجی چیست؟

آهن اسفنجی یکی از مواد اولیه‌ی ایده‌آل در صنایع فولادسازی به شمار می‌رود. استفاده از مواد اولیه‌ی مناسب و مرغوب موجب توسعه‌ی صنایع فولاد بویژه تولید فولادهای ویژه مانند: فولادهای ضد زنگ، فولاد ابزار، فولاد یاتاقان، فولاد فنر و فولادهای آلیاژی می‌شود.

مزایای استفاده از آهن اسفنجی و به ویژه بریکت آن در مقایسه با قراضه آهن، یکپارچگی بیشتر در ترکیب، عناصر مضر کمتر به‌خاطر ماهیت غیر متراکم آن و مشکلات کمتر زیست‌محیطی و حمل و نقل آن است.

شرکت مهندسی فن‌آوران رستاپاد نماینده انحصاری شرکت OTSK چین می‌باشد. این شرکت تنها دارنده تکنولوژی تولید آهن اسفنجی به روش کوره تونلی، با تجربه موفق بهره برداری در ایران است.
در طی سال‌های گذشته این تکنولوژی به طور کامل از نظر فرایند، تجهیزات و ماشین آلات مورد نیاز، توسط تیم مهندسی بومی سازی شده است. در ادامه این مطلب، به بررسی ویژگی‌ها، مزایا و مشخصات آن می‌پردازیم.

معرفی فرایند کوره تونلی

روش تولید آهن اسفنجی به روش کوره تونلی: از دهه ۹۰ میلادی توسط شرکت هوگوناس (سوئد) به عنوان روشی برای تولید پودر آهن خالص برای مصرف در تکنولوژی‌های پودر متالوژی به وجود آمد. سپس در ادامه با تغییراتی به عنوان یک روش تولید آهن اسفنجی مقیاس کوچک به خصوص در کشور چین تجاری شد.
کوره احیا در این روش افقی (تونلی) و عامل احیا زغال حرارتی بوده و با توجه به شرایط، دارای تنوع و انعطاف پذیری در نوع مواد اولیه مصرفی می‌باشد.
شکل محصول خروجی از کوره به صورت لوله با قطر ۳۱ و طول ۱۴۰ سانتی‌متر می‌باشد که می‌توان به همین شکل در کوره‌های ذوب استفاده، و یا پس از خردایش تبدیل به بریکت سرد نمود.
وزن تقریبی هر لوله ۱۳۵ کیلوگرم می‌باشد که با توجه به نوع مواد اولیه ممکن است تغییر کند.

مقایسه با روش Midrex

۱- تولید آهن اسفنجی به روش کوره تونلی یک روش مقیاس کوچک می‌باشد. میزان تولید بهینه در هر واحد تولیدی ۷۰ الی ۱۰۵ هزار تن در سال است. در حالی که در روش میدرکس مقیاس تولید حدود ۸۰۰ الی ۱ میلیون و ۵۰۰ هزار تن در سال می‌باشد.
۲- عامل احیا در روش میدرکس گاز طبیعی و در روش کوره تونلی زغال حرارتی است. در روش کوره تونلی نیازی به استفاده از زغال سنگ کک شو نیست، اما کیفیت زغال بر کیفیت محصول تاثیر مستقیم دارد.
۳- میزان کربن محصول در کوره تونلی کمتر است.
۴- مواد اولیه آهنی مورد استفاده در روش میدرکس، گندله دانه بندی شده (۱۶ الی ۲۰ میلیمتر) می‌باشد که خود نیازمند احداث واحد گندله سازی مجزا خواهد بود. در صورتی که در روش کوره تونلی مواد اولیه مورد نیاز، علاوه بر کنستانتره، پوسته اکسیدی و یا ریزدانه گندله (که ضایعات واحد گندله سازی می‌باشد) نیز قابل استفاده هستند.

مزایا و معایب روش کوره تونلی

مزایا:

• هزینه کم سرمایه گذاری
• بازدهی سریع و زمان کوتاه اجرای کارخانه
• عدم نیاز به تجهیزات خارجی
• انعطاف پذیری در مصرف انواع مواد اولیه
• عدم نیاز به واحد گندله سازی
• متالیزیشن بالا در فرایند

معایب:

• وابستگی به نیروی انسانی
• مصرف بالای بوته های سیلیکون کاربایدی که می‌تواند به عنوان گلوگاه خط تولید مطرح شود

فرایند تولید محصول

• در این روش بخش اول مواد اولیه مورد نیاز یعنی زغال حرارتی و آهک به نسبت مشخص با هم ترکیب شده و پس از دانه بندی و خشک شدن به ماشین لودینگ منتقل می‌شوند.
• ریزدانه گندله یا کنستانتره نیز پس از خردایش، دانه‌بندی و خشک شدن در درایر از مسیری مجزا به ماشین لودینگ منتقل می‌شود.
• بارگیری بوته‌ها در ماشین لودینگ به صورت اتوماتیک انجام گرفته و بوته‌ها با استفاده از واگن‌های مخصوص وارد کوره می‌شوند.
• عملیات احیا در کوره تونلی انجام می‌گیرد.
• محصول نهایی توسط ماشین آنلودینگ از بوته‌ها خارج شده و به صورت مستقل یا به شکل بریکت قابل استفاده می‌باشد.

مشخصات مواد اولیه مورد نیاز

• کنستانتره با total Fe بالاتر از ۶۸ درصد
• ریزدانه گندله با total Fe بالاتر از ۷۱ درصد
• زغال با فیکس کربن بالاتر از ۶۰ درصد
• آهک (سنگ آهک) با حداقل ۵۰ درصد (Cao.)

مواد اولیه مناسب در این فرایند از نظر دانه‌بندی بهتر است زیر ۳ میلیمتر و از نظر رطوبت دارای کمتر از ۲ درصد رطوبت باشند.

میزان مصارف مواد مصرفی

به ازای هر یک تن محصول، ۱۴۰۰ کیلوگرم ریزدانه گندله یا کنستانتره آهن، ۷۰۰ کیلوگرم زغال حرارتی و ۱۰۰ کیلوگرم سنگ آهک مورد نیاز می‌باشد.
کوره پس از روشن شدن و به دمای نهایی رسیدن، در شرایط نرمال حداقل ۲ سال بعد نیاز به تعمیرات اساسی پیدا می‌کند، و در عمل عمر کوره بیش از ۱۰ سال خواهد بود.

مشخصات کوره

• طول هر کوره با ظرفیت ۳۵ هزار تن در سال ۲۰۶ متر و عرض مفید آن ۳.۴ متر است.
• دمای محصول خروجی حدود ۲۰۰ الی ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌باشد که تا زمان رسیدن به دستگاه آنلودینگ به صورت طبیعی به دمای محیط می‌رسد.
• تعداد واگن مورد نیاز در هر کوره برای امکان پوش کردن ۹۶ عدد می‌باشد.

پروفایل دمایی کوره

دمای کوره از دمای محیط آغاز شده و در طول بخش پیش گرم به دمای احیا رسیده و در انتها در بخش خنک سازی مجدداً کاهش می‌یابد.
دمای محصول خروجی با توجه به شرایط بین ۲۰۰ الی ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد خواهد بود.
به منظور بازیافت بیشتر انرژی، حرارت موجود در هوای خروجی کوره توسط یک مبدل حرارتی برای گرم کردن هوای مشعل‌ها استفاده می‌شود.

اجزای اصلی کوره

اجزای اصلی کوره عبارت اند از:

• سازه – آجرهای نسوز – آجرهای استاندارد قرمز
• درب کوره به منظور جلوگیری از هدر رفت حرارت
• پوشر برای راندن واگن‌ها داخل کوره
• مشعل‌ها و سیستم احتراق (مبنای طراحی برای گاز طبیعی می‌باشد، اما امکان طراحی برای سیستم دوگانه سوز نیز وجود دارد)
• سیستم توزیع هوا
• مبدل حرارتی برای بازیافت
• سیستم کنترل و نظارت کوره

از نظر جانمایی بوته‌ها در این تکنولوژی، بر روی هر واگن، ۲۴ مجموعه بوته به صورت ۶ عدد در عرض و ۴ عدد در طول قرار می‌گیرد.

ماشین آلات مورد استفاده در تکنولوژی کوره تونلی

فهرست ماشین آلات اصلی و اختصاصی این تکنولوژی عبارت اند از:

• ماشین لودینگ جهت بارگیری اتوماتیک بوته‌ها
• ماشین آنلودینگ و غبارگیر مخصوص جهت تخلیه محصول
• فری کار و هویست برای جابجایی واگن‌ها
• دستگاه بریکت ساز برای تولید محصول به شکل بریکت سرد

سایر ماشین آلات عمومی مورد استفاده در بخش‌های مختلف خط تولید:

• آماده سازی مواد اولیه

– سنگ شکن‌ها (چکشی / بال میل / فکی بسته به شرایط و نوع مواد)
– سرندها (ارتعاشی یا دورانی در قسمت‌های مختلف)
– خشک کن‌ها (برای کنستانتره و ترکیب آهک و زغال)

• سیستم انتقال مواد

– نوارنقاله (بین ۲۰ الی ۲۵ عدد) (حدود ۶۰۰ متر)
– پنوماتیک کانوایر (حداقل ۲ عدد برای خاکستر)

• سیستم غبارگیر (حداقل تعداد مورد نیاز: ۲ عدد برای درایرها – ۱ عدد متریال هندلینگ – ۱ عدد لودینگ – ۱ عدد آنلودینگ)
• سیستم خنک کننده (کولینگ تاور یا ایر کولر) – ۲۰۰ متر مکعب در ساعت
• محوطه انبارش و بارگیری محصول

– ترانسفرکار
– جرثقیل
– فضای بارگیری

• سیستم آب شیرین کن در صورت نامناسب بودن کیفیت آب
• سایر فضاهای مورد نیاز:

– ساختمان انبار
– ساختمان اداری و پارکینگ
– ورکشاپ تعمیرات
– انبار روباز
– فضای ذخیره مواد اولیه
– ایستگاه گاز
– مخزن آب شرب و آتش نشانی
– اتاق‌های برق، کمپرسور خانه، دیزل ژنراتور
– مخزن ذخیره گازوئیل در صورت دوگانه سوز بودن مشعل‌ها (تقریباً ۷۰۰ هزار متر مکعب برای ۱۰ روز برای هر کوره)
– ساختمان‌های نگهبانی و باسکول

شرکت مهندسی فن آوران رستاپاد با همکاری شرکت OTSK چین و با داشتن گواهی‌نامه رسمی نمایندگی انحصاری تکنولوژی کوره تونلی، خط تولید آهن اسفنجی به این روش را به صنعتگران حوزه فولاد ارائه می‌کند.

شما می‌توانید برای کسب اطلاعات بیشتر با دفتر مرکزی رستاپاد تماس حاصل نمایید: ۳۳۱۸۳-۰۲۶