احیای مستقیم در کوره گردان به روش SLRN

برای بزرگنمایی تصویر بر روی آن کلیک کنید.

روش SL/RN روشی است که در آن آهن اسفنجی در کوره افقی دوار با شیب حدود 5 درجه و با استفاده از زغال به عنوان عامل احیا‌کننده تولید می‌شود. سنگ آهن (هماتیت یا مگنتیت) به همراه زغال سنگ، آهک یا دولومیت (جهت حذف گوگرد) به طور مداوم وارد کوره گردان می‌شود. زغال در این فرآیند هم نقش سوخت و هم عامل احیایی را ایفا می‌کند. کوره توسط یک مشعل که در خروجی آن قرار دارد و نیز بر اثر سوختن زغال گرم می‌شود. در طول کوره تعدادی لوله وجود دارد که از طریق آنها هوا به مقدار کنترل شده به داخل کوره وارد می‌شود. هوای ورودی موجب سوختن زغال و تولید گاز احیایی (H2,CO)(H2,CO) در کوره می‌‌شود. با چرخش کوره مواد از قسمت ورودی کوره به آرامی به سمت انتهای آن حرکت می‌کنند. در این مسیر دو ناحیه وجود دارد. در ناحیه اول مواد پیشگرم شده و دما تقریبا به 1000 درجه سانتیگراد می‌رسد. بعد از عبور از ناحیه پیشگرم، در ناحیه دوم سنگ آهن احیا شده و آهن اسفنجی با دمایی حدود 1100 درجه از کوره خارج شده و وارد خنک‌کننده می‌‌شود. آهن اسفنجی در خنک‌کننده به وسیله آب تا دمای 150-100 درجه سرد می‌شود و پس از آن از جدا‌کننده‌های مغناطیسی عبور می‌کند. در آنجا آهن اسفنجی جدا شده و بعد از سرند و دانه‌بندی توسط نوار نقاله به سیلوی محصول منتقل می‌شود. شکل زیر طرح کوره و تجهیزات این روش را نشان می‌دهد. 

کارکرد SL/RN به شدت تحت‌تاثیر نوع بار کوره یعنی زغال و سنگ آهن و گندله‌ها و همچنین سایز کوره است. تقریبا 70 تا 80 درصد هزینه‌های تولید در این روش مربوط به هزینه‌های مواد اولیه است. 

در این روش می‌توان از انواع سوخت‌های جامد از قبیل آنتراسیت، زغال قهوه‌ای (lignite)، زغال چوب، زغال‌های با مواد فرار، بتمنس (bituminous)و sub-bituminous، coke breeze و حتی موادی با خاکسترهای نسبتا زیاد استفاده کرد. اندازه سوخت‌های مورد استفاده در کوره معمولا 10 تا 16 میلیمتر است. 

یکی از مشخصه‌های این روش وابسته نبودن آن به نوع مواد آهنی ورودی است. 

عملکرد این روش با سنگ هماتیت بهتر است. سنگ آهن‌ها در این روش از تنوع بالایی برخوردارند و می‌توان از کلوخه، گندله، ایلمنیت ( این کانی فرمول شیمیایی FeTiO3 و خاصیت مغناطیسی ضعیف دارد)، کنستانتره و همچنین ضایعات کارخانه‌های فولاد به عنوان ماده اولیه استفاده کرد. 

درجه فلزی آهن اسفنجی در این روش مستقل از سایز ذرات بار است. برای ذرات با اندازه‌های کوچک، بهتر مخلوط شدن بار با احیا‌کننده‌ها منجر به بالا‌رفتن رشد تولید می‌شود. 

زمانی که اندازه ذرات کمتر از 2 میلیمتر باشد ، تشکیل و رشد ته دیگ روی دیواره کوره افزایش می‌یابد. برای جلوگیری از این موضوع، بایستی متناوبا جداره کوره پاک‌سازی شود. بنابراین از ذرات ریز به صورت کنستانتره استفاده می‌شود. برای ذرات با اندازه کوچک‌تر از 6 میلیمتر امکان بالا رفتن سولفور بیشتر خواهد شد. 
اندازه‌های مناسب سنگ‌های مورد نیاز برای کوره SL/RN به قرار زیر است: 

Lump ore 5-20 mm 
Pellets 6-15 mm 
Beach sand 0.1-0.5 mm 
Ilmenite (25-35 % Fe) 0.05 – 0.3 mm 

Beach sand و Ilmenite به صورت کنستانتره بار کوره می‌شوند. 

جداول فوق ترکیبات نوعی بار و محصولات روش SL/RN را نشان می‌دهند. 

مصرف انرژی در کارخانه های مجهز به این روش، بستگی به مصرف بهینه از مقادیر بسیار زیاد گازهای خروجی دارد. از گرمای گازهای خروجی می‌توان به ازای هر تن DRI، بسته به نوع مواد احیاکننده 500 تا 700 کیلووات ساعت برق تولید کرد (این امکان در کارخانه‌های با بیشتر از یک کوره وجود دارد). این میزان تقریبا 40 درصد نیروی برق مورد نیاز کارخانه را شامل می‌شود. 

مصرف نوعی یک کارخانه به ازای هر تن DRI تولیدی از lump ore به صورت زیر است: 


مزایای روش SL/RN 

- امکان استفاده از انواع سوخت‌های جامد حتی زغال‌های با کیفیت پایین و ارزان 

- انعطاف‌پذیری روش بسته به نوع مواد آهنی مصرفی آن 

- عدم نیاز به گاز طبیعی 

- امکان نصب چند خط تولید با بهینه گردش مواد 

- مصرف برق کمتر نسبت به روش‌های دیگر 

- تولید درصدی از برق مورد نیاز کارخانه 


معایب روش SL/RN 

آلودگی بیشتر 

ظرفیت پایین تولید 

زمان احیای بالاتر نسبت به روش‌های میدرکس و اچ وای ال 

مصرف بالاتر آب نسبت به روش میدرکس لزوم احداث واحد جنبی تولید برق در فاز اول احداث چنین کارخانه‌ای که در پی آن مصرف آب بالاتر از روش‌های دیگر است.



نویسنده: ندا لطفی زاده کارشناس دفتر فلزات آهنی سازمان توسعه و نوسازی معادن و صنایع معدنی ایران