فایل بصورت ورد (قابل ویرایش) و در 47 صفحه می باشد.
مقدمه ۴
تجهیزات انتقال بار به کوره احیا و تخلیه آهن اسفنجی از کوره به روش میدرکس ۶
تجهیزات کوره احیا به روش میدرکس ۱۰
کوره احیا به روش میدرکس ۱۰
درجه حرارت و فشار در کوره احیا ۱۱
توزیع گاز سرد کننده آهن اسفنجی در کوره احیا ۱۲
خوشه شکنهای کوره احیا ۱۳
پاروی تخلیه آهن اسفنجی در کوره میدرکس ۱۴
تولید گاز احیا کننده به روش میدرکس ۱۴
ساختمان راکتور تولید گاز احیا کننده به روش میدرکس ۱۵
لوله های راکتور گاز احیا کننده به روش میدرکس ۱۷
کنترل راکتور تولید گاز احیا کننده (رفورمر) به روش میدرکس ۱۷
کاتالیزور و مواد خنثی در لوله های راکتور تولید گاز احیای کننده به روش میدرکس ۱۹
بازیاب حرارتی (رکوپراتور) واحد میدرکس ۲۱
سیستم شستشوی گاز خروجی کوره احیا و گاز سرد کننده آهن اسفنجی به روش میدرکس ۲۳
کمپرسور گاز خروجی و گاز سرد کننده به روش میدرکس ۲۴
سیستم تولید و مصرف گاز خنثی به روش میدرکس ۲۴
سیستم آبرسانی واحد میدرکس ۲۵
ویژگی گاز احیا کننده ، گاز خروجی و گاز سرد کننده یک واحد میدرکس ۲۷
موازنه انرژی و مواد در یک واحد میدرکس ۲۸
ویژگی های چند واحد میدرکس ۲۹
ویژگیهای واحدهای میدرکس مجتمع فولاد اهواز ۲۹
تولید آهن اسفنجی به روشهای اچ وای ال یک و دو ۳۰
کوره های تولید آهن اسفنجی به روش اچ وای ال یک و دو در دوره تخلیه آهن اسفنجی ۳۳
مراحل تولید آهن اسفنجی در واحد اچ وای ال یک و دو ۳۴
حرارت لازم برای تولید بخار آب در روش اچ وای ال ۳۷
میزان گاز لازم در روش اچ وای ال یک ودو ۳۷
تولید آهن اسفنجی به روش اچ وای ال سه ۳۸
احیای سنگ آهن به روش اچ وای ال سه ۳۸
بررسی کلی مطالب ۳۹
استاندارد AISI 39
استاندارد آلمانی DIN 42
فولادهای غیر آلیاژی ۴۲
مقدمه
از بین روشهای صنعتی احیای مستقیم کانه های آهن که از گاز طبیعی استفاده می کنند ، تولید اهن اسفنجی به روش میدرکس توسعه چشم گیری داشته است . باردهی مداوم آهن اسفنجی به صورت سرد یکی از روش میدرکس می باشد . واحدهای متعددی به این روش در دهه اخیر در کشورهای مختلف تاسیس و شروع به کار کرده اند .
ابداع روش میدرکس به وسیله D .Beggs w .t .marton و تحقیقات لازم برای توسعه آن از سال ۱۹۶۵ میلادی درشرکت میدلند- روس انجام گرفت . در سال ۱۹۷۶ میلادی یک واحد احیای مستقیم آزمایشی با تولیدی برابر ۵/۱ تن آهن اسفنجی در ساعت در توله دو واقع در اوهیو و سپس واحد دیگری به ظرفیت سالیانه ۱۵۰هزار تن در پرتلند ، آمریکا تاسیس شد که در سال ۱۹۶۹ میلادی شروع به تولید کرد . متعاقباً ، واحدهای دیگری در چرجتاون آمریکا و در کارخانه فولادسازی هامبورگ، تاسیس شدند که در سال ۱۹۷۱ میلادی راه افتادند . واحد بعدی سیدبک رد کانادا بود که در سال ۱۹۷۳ میلادی راه اندازی شد . در ژانویه ۱۹۷۴ میلادی ، اجازه ساخت کارخانه های تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس به گروهفولاد کورف واگذار شد.
در کشورهای پیشرفته صنعتی مانند آمریکا و آلمان فدرال، کانادا ، اتحاد جماهیر شوروی و نیز کشورهایی که دارای منابع غنی گاز طبیعی هستند ، در دهه گذشته از تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس استقبال کرده اند .
مضافاً به اینکه ابعاد و ظرفیت تولید آهن اسفنجی کوره های احیا در واحدهای میدرکس گسترش چشمگیری یافته است و مثلاً قطر کوره احیا در مدول ۲۰۰ ، ۶/۳ متر ، قطر کوره احیا در مدول ۴۰۰ ، ۸۸/۴ متر ، ظرفیت روزانه نسل اول آن مدول ۱۰۰۰ و ظرفیت روزانه نسل دوم آن ۱۲۵۰ تنبودهاست اما قطر کوره احیا در مدول ۴۰۰ به ۵/۵ متر و ظرفیت روزانه آن به حدود ۱۷۰۰ تن اهن اسفنجی افزایش یافته است . به عقیده سازندگان واحدهای میدرکس گسترش ظرفیت کوره های احیا به دلایل اقتصادی ممکن می باشد . گرچه در این زمین دلایل کافی در دست نیست ولی این امر طبیعی به نظرمی رشد .
در اغلب روشهای صنعتی تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس ، گاز طبیعی به عنوان عامل احیا کننده و گرما زا مصرف می شود . یک واحد میدرکس از دو قسمت اصلی تشکیل می شود :
قسمت اول ، تجهیزات لازم برای تبدیل گاز طبیعی به گاز احیا کننده .
قسمت دوم ،تجهیزات لازم برای احیای کسیدهای آهن توسط گاز احیا کننده .
تولید آهن اسفنجی گاز احیا کننده به روش میدرکس مداوم است . درزیر باختصار تجهیزات واحدهای میدرکس تشریح می شود .
ذکر این نکته ضروری است که چون تجهیزات واحدهای مختلف و نیز ویژگی احیا به این روش در دهه گذشته تغییرات زیادی داشته لذا خصوصیات ارائه شده در زیر مربوط به واحدهایی است که ویژگی آنها در منابع منتشر شده و برای کلیه واحدهای میدرکس عمومیت ندارد .
تجهیزات انتقال بار به کوره احیا و تخلیه آهن اسفنجی از کوره به روش میدرکس
در سیستم میدرکس ، بار گندله یا سنگ آهن خرد شده پیش از ورود به سیلوهای روزانه سرند می شوند. دانه بندی بار برای کوره از این قرار است :
بار درشتر از ۵۰ میلیمتر
بار بیشتر از ۶تا۵۰ میلیمتر
بار بین ۳ تا ۶ نیلیمتر
و بار زیر ۳ میلیمتر
بار با دانه بندی ۶ تا ۵۰ میلیمتر و ۳ تا ۶ میلیمتر به نسبت معینی در کوره احیا تغذیه می شود . برای دانه بندی گندله و یا سنگ آهن خرده شده و به روش میدرکس تجهیزاتی پیش بینی شده است . همچنین آهن اسفنجی تولید شده در کوره احیا پیش از ورود به سیلوها و مصرف مستقیم سرند می شوند و نرمه آن در برخی از واحدها به خشته تبدیل شده و در برخی مستقیماً در کوره های قوس الکتریکی به مصرف می رسد . طرح برخی از تجهیزات انتقال گندله و سنگ آهن خرد شده به کوره و نیز آهن اسفنجی به صورت گندله و یا کلوخه در می آید .
در یک میدرکس بار به وسیله نوار نقاله از سیلوهای روزانه به مخزن تغذیه قیف مانندی که در بالای کوره قرار گفته ،تخلیه میگردد . این مخزن در واحدهای میدرکس مستقر در مجتمع فولاد اهواز ۷۵ متر مکعب گنجایش دارد . هنگامی که نوار نقاله کار نمی کند ، گندله این مخزن به عنوان ذخیره مورد استفاده قرار می گیرند .ضمناً گندله می تواند توسط یک اسکیپ بالا برنده (به جای نوار نقاله ) در این مخزن تخلیه گردد .
سطح مواد در مخزن بالای کوره از طریق میله ای رادیو اکتیو تعیین می گردد. این میله از طرفی با سطح بار و از طرف دیگر با سیستم کنترل در تماس می باشد و سطح بار به طور اتوماتیک اندازه گیری می گردد . در صورتی که گندله در این مخزن در چهار سطح زیر باشد . سیستم کنترل علائم هشدار دهنده ذیل را مخابره می کند :
۱-بالاترین سطح بار: اخطار داده می شود
۲-پر : دستور توقف نوار نقاله تغذیه کننده بار به مخزن صادر
می گردد.
۳-خالی : دستور کارنوار نقاله تغذیه کننده باربه مخزن صادر میشود .
۴-پایین ترین سطح: تخلیه کوره متوقف و اخطار لازم داده می شود .
مخزن بالای کوره توسط لوله نسبتاً طویلی به قسمت توزیع کننده بار (آپولو) ارتباط دارد. چون مخزن تغذیه بار در بالای موره روباز است ، لذا برای جلوگیری از داخل کوره جریان دارد و فشارآن به طور اتوماتیک کنترل می گردد . به این وسیله از نشت گاز احیا کننده کوره به خارج جلوگیری به عمل می آید . گاز خنثی نیز به علت طویل بودن لوله های رابط بین مخزن تغذیه بار و ۱۲ لوله توزیع کننده بار در کوره به خارج کوره نفوذ نمی کند . مضافاً به اینکه زیر مخزن تجهیزاتی برای آب بندی گاز پیش بینی شده است که از این قرار می باشند :
۱- دریچه کشوئی هیدرولیکی که در هنگام خالی شدن مخزن به طور اتوماتیک بسته می شود و از خروج گاز به خارج جلوگیری به عمل می آورد .
۲- فلانچها که برای جلوگیری از خروج گاز نصب شده و در مواقع اضطراری آنها به وسیله بازوی هیدرولیکی از هم باز و یک صفحه به وسیله دست بین آنها قرار داده می شود .
۳- یک کمپنزاتور که برای تعدیل انبساط حرارتی کوره پیش بینی شده است .
توزیع یکنواخت گدله در کوره احیا برای جریان یکنواخت گاز احیا کننده در بین گندله ها از اهمیت خاصی برخوردار است . با احیای بار گندلهدر کوره ، درجه فلزی آن بالا می رود ، درجه فلزی آهن اسفنجی تولید شده در کورههای میدرکس حدود ۹۲ در صد و اکسید آهن احیا نشده در آهن اسفنجی به صورت وسیت می باشد .
در شروع راه اندازی کوره احیا ، بار به میزان کافی احیا نمی گردد . لذا درجه فلزی آهن اسفنجی تولید شده کافی نیست به این علت بار مجدداً به کوره برگشت داده می شود . مسیر جریان بار برگشتی به کوره نیز می شود .
گندله های آهن اسفنجی سرد پس از خروج از کوره سرند می گردند . میزان نرمه آهن اسفنجی زیر ۵ میلیمتر در روند احیا به روش میدرکس حدود ۲/۰ در صد است . نرمه می تواند مستقیماً یا پس از خشته شدن در واحد فولاد سازی مصرف می گردد . آهن اسفنجی درشتر از ۵۰ میلیمتر خرد و همراه سایر گندله ها به مخزن ذخیره حمل ودر آنجا انبار می شوند . طرح تجهیزات دانه بندی گندله های آهن اسفنجی داده شده است . همچنین سیلوهای ذخیره آهن اسفنجی دیده می شود . در این مخازن برای جلوگیری از اکسایش گندله ها ، گازی خنثی جاری است .
تجهیزات کوره احیا به روش میدرکس
واحدهای صنعتی احیای مستقیم که به روش میدرکس آهن اسفنجی تولید می کنند در دهه گذشته به سرعت تکامل یافته اند . در این بخش کوشش می شود باختصار تجهیزات کوره های تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس که مشابه آنها در مجتمع فولاد اهواز مستقر هستند و یا در مبارکه مستقر خواهند شد بررسی شود .
کوره احیا به روش میدرکس
کوره احیا در روش میدرکس از یک قسمت فوقانی و یک قسمت تحتانی تشکیل شده است . قسمت فوقانی کوره که منطقه اصلی احیا می باشد، استوانه ای به قطر ۸/۴ تا ۵ متر و ارتفاع ۹ متر است که حجم مفید آن حدود ۲۲۰ متر مکعب می باشد ، اما کل ارتفاع کوره ۱۲ تا ۱۴ متر می باشد .
بار به صورت سنگ آهن خزد شده یا گندله سنگ آهن از بالای کوره به طرف پایین جریان داشته و در مدتی حدود ۵/۶ ساعت در منطقه احیا به وسیله گاز احیا کننده به اهن اسفنجی تبدیل می شود . گاز احیا کننده از بالای کلوخه شکنهای فوقانی ازطرق لوله کمربندی وارد کوره شده ودرخلاف جهت نزول بار ، جریان می یابد . گاز کم کم سرد و پس از حذف رطوبت گندله ، آن را احیا و خود تا اندازه ای اکسید می شود . طرح لوله کمربندی برای توزیع گاز احیا کننده در کوره آمده است .
درجه حرارت و فشار در کوره احیا
احیای اکسیدهای آهن به روش میدرکس به طور کلی بر اساس واکنش زیر انجام می شود :
۱- Fe2o3 +3h2 = 2fe+3H2O
2- Fe2o3+3co=2fe+3vo2
جداره داخلی کوره توسط نسوزهای مقاوم در برابر سایش و مواد عایق پوشانده شده است تا از تلفات حرارتی کوره تا اندازه ای کاسته شود، مع هذا دمای دیواره خارجی کوره حدود ۱۰۰ درجه سانتیگراد می باشد . تغییر دمادر طول کوره احیا به صورت شماتیک نشان داده شده است.ملاحظه می گردد که درجه حرارت در قسمت عمده طول کوره تا اندازه ای ثابت می باشد .
مقاله تولید آهن به روش اسفنجی
