ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ ΣΙΔΗΡΟΥ Ι Μεταλλουργία Σιδήρου Χυτοσιδήρου Θεωρία και Τεχνολογία Τμήμα Μηχανικών Μεταλλείων - Μεταλλουργών

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ ΣΙΔΗΡΟΥ Ι Μεταλλουργία Σιδήρου Χυτοσιδήρου Θεωρία και Τεχνολογία Τμήμα Μηχανικών Μεταλλείων - Μεταλλουργών"

Αργυρις Τρίτων Βονόρτας
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ ΣΙΔΗΡΟΥ Ι Μεταλλουργία Σιδήρου Χυτοσιδήρου Θεωρία και Τεχνολογία Τμήμα Μηχανικών Μεταλλείων - Μεταλλουργών ΔΡ. Α. ΞΕΝΙΔΗΣ ΔΙΑΛΕΞΗ 9. ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΜΙΝΟΣ

2 ΑΔΕΙΑ ΧΡΗΣΗΣ 2 Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΜΙΝΟΣ ΜΕΘΟΔΟΣ SL- RN 3 SL-RN: Stelco και Lurgi - Republic Steel και National Lead Η RN αναπτύχθηκε στο διάστημα για την κατεργασία πτωχών σιδηρομεταλλευμάτων Η SL αναπτύχθηκε περί το 1960 για την παραγωγή σπογγώδους Fe από πλούσια σιδηρομεταλλεύματα Η RN είναι παραλλαγή της Krupp-Renn που κατεργαζόταν φτωχά σιδηρομεταλλεύματα. Οι βασικές διαφορές RN και Krupp-Renn είναι: Η RN λειτουργεί σε χαμηλές θερμοκρασίες για να μη τήκεται το μετάλλευμα στην περιστροφική κάμινο Η RN χρησιμοποιούσε βασικό συλλίπασμα προς δέσμευση του S των καυσίμων και τη δέσμευση του στο σπογγώδη σίδηρο, ενώ στην Krupp-Renn παράγεται όξινη σκουριά.

4 ΜΕΘΟΔΟΣ SL- RN (ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ) 4 Οι αντιδράσεις αναγωγής λαμβάνουν χώρα σε περιστροφική κάμινο (Π/Κ) Π/Κ Θερμική συσκευή: Ξήρανση, Πύρωση, Φρύξη Περιστρεφόμενος κύλινδρος Μήκους μέτρων Διαμέτρου 4 6 μέτρων Πυρίμαχη επένδυση Ελαφριά κλίση 2 % περίπου προς την έξοδο Περιστρέφεται με ταχύτητα 0,5 1,2 στροφές/λεπτό Χρόνος παραμονής = f(κλίση, rpm, άνοιγμα στομίου εξόδου, ρυθμό τροφοδοσίας)

5 ΜΕΘΟΔΟΣ SL- RN (ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ) 5 Σχήμα 1. Rotary Kiln Σχήμα 2. Sponge Iron

6 ΜΕΘΟΔΟΣ SL- RN (ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ) 6 Σχήμα 3. Kiln

7 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗΣ ΚΑΜΙΝΟΥ 7 Κατά μήκος του κελύφους υπάρχουν: Πυρόμετρα Δειγματολήπτες Ανθρωποθυρίδες Βοηθητικοί ανεμιστήρες Χρησιμεύουν για την προμήθεια αέρα ώστε να διατηρείται το θερμοκρασιακό διάγραμμα και να γίνεται καλύτερη καύση των πτητικών των στερεών καυσίμων Τα ακροφύσια κατασκευάζονται από πυρίμαχο χάλυβα Υψηλές θερμοκρασίες Απότομες θερμικές μεταβολές (θερμικά shocks) Ο αέρας οδηγείται παράλληλα στον άξονα Εύκολη αντικατάσταση

8 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗΣ ΚΑΜΙΝΟΥ 8 Στόμιο (Καυστήρας με δύο ταχύτητες αέρα) Προθέρμανση: ελαφρύ καύσιμο και υψηλή ταχύτητα αέρα για πλήρη καύση του Κανονική λειτουργία: ανεμιστήρας μπορεί να προμηθεύει μόνο αέρα ή να αποσύρεται από την κάμινο Απαέρια Μυζητήρες για τον ελκυσμό τους Κονιοθάλαμος (χονδρόκοκκη σκόνη) Καύση σε δύο στάδια (πτητικές ουσίες και λεπτόκοκκος άνθρακας) Διέλευση από ατμολέβητα (ψύξη) Αποκονίωση Καπνοδόχος

9 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗΣ ΚΑΜΙΝΟΥ 9 Στερεό προϊόν Περιστρεφόμενος ψύκτης Οριζόντιος μεταλλικός κύλινδρος Μήκος μέτρων Διάμετρος 3 4 μέτρων Εισέρχονται σε θερμοκρασία περίπου 1000 ο C Ψύξη στους 100 ο C Πάνω επιφάνεια: με κατιονισμό νερού Κάτω επιφάνεια: βυθισμένη σε νερό Τα συσσωματώματα απομακρύνονται με τη βοήθεια σχάρας Εφοδιασμένος με πτερύγια για την ανάδευση και εξαγωγή του υλικού Κλειστά Silos Κοσκίνιση και Μαγνητικός Διαχωρισμός (+30, , -3mm) To μη μαγνητικό του +3 είναι άνθρακας και ανακυκλώνεται Το μη μαγνητικό του -3 απορρίπτεται Το μαγνητικό μέρος είναι σπογγώδης σίδηρος που πάει για χαλυβοποίηση κατευθείαν (+3) ή μετά από συσσωμάτωση (-3mm) Τροφοδοσία Χονδρόκοκκο μετάλλευμα Συσφαιρώματα (pellets) Καύσιμα Όλα τα ειδη στερεών καυσίμων (λιγνίτης, ξυλάνθρακας, γαιάνθρακας, ανθρακίτης, κωκ) Υγρά καύσιμα: μαζουτ

10 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Π/Κ 10 Φορτίο της καμίνου Μετάλλευμα (χοντρόκοκκο ή/και Pellets) Ασβεστόλιθος ή/και δολομίτης (ανάλογα με το S των καυσίμων) Γαιάνθρακα με υψηλή συγκέντρωση πτητικών ή λιγνίτη και άνθρακα από την ανακύκλωση Προθέρμανση καμίνου Αρχική τροφοδοσία Σταθερή κατάσταση Τρεις ζώνες: Ζώνη ξήρανσης Απομακρύνεται η φυσική υγρασία Ζώνη προθέρμανσης (από ο C) Ζώνη αναγωγής

11 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Π/Κ 11 Χημικές / Φυσικές διεργασίες εντός της καμίνου Απομάκρυνση υγρασίας Έκλυση υδρογανθράκων και υδρογόνου από τη θερμική διάσπαση του καυσίμου στη ζώνη προθέρμανσης Καύση ενός μέρους των καύσιμων πτητικών ενώσεων από τον εισερχόμενο αέρα των πλευρικών ανεμιστήρων Μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία προς την ελεύθερη επιφάνεια του φορτίου και προς την ελεύθερη επιφάνεια των τοιχωμάτων της καμίνου Με την περιστροφή της καμίνου, γίνεται μεταφορά της θερμότητας από τα θερμά τοιχώματα της καμίνου προς το φορτίο Ανανέωση των ελεύθερων επιφανειών του φορτίου για την αποδοχή της θερμότητας δια ακτινοβολίας από τα θερμά αέρια καύσης

12 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Π/Κ 12 Στη ζώνη προθέρμανσης γίνεται η αναγωγή μέχρι την παραγωγή σιδήρου κατά την αντίδραση: Fe 2 O 3 + CO = 2FeO + CO 2 ΔΗ ο 298 = +2,27 kcal Στη ζώνη αναγωγής: FeO + CO = Fe o + CO 2 ΔΗ ο 298 = -4,45 kcal CO 2 + C = 2 CO ΔΗ ο 298 = +41,21 kcal Δραστικότητα καυσίμου Όσο δραστικότερο είναι το στερεό καύσιμο τόσο πιο εύκολα σχηματίζεται το CO και επομένως τόσο μεγαλύτερη η αναγωγική ισχύς του αερίου που προκύπτει. Επίσης, η αντίδραση Boudouard είναι ενδόθερμη αποτρέποντας τον σχηματισμό επικολλημάτων (χιτώνες) ή τήξης του υλικού. Πρόσφατες έρευνες έδειξαν ότι αν εισαχθεί αέρας κάτω από το φορτίο βελτιώνει την ειδική κατανάλωση ενέργειας.

13 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Π/Κ 13

14 ΜΕΘΟΔΟΣ KRUPP RENN 14 Δεν εφαρμόζεται πλέον Κατεργαζόταν φτωχά σιδηρομεταλλεύματα πλούσια σε SiO 2. Επικρατούν υψηλές θερμοκρασίες στη ζώνη αναγωγής Παράγεται ημίρευστη σκουριά και ημίρευστος σίδηρος Παρά την προσθήκη συλλιπασμάτων ο λόγος CaO:SiO 2 είναι χαμηλός περίπου 0.1. Η σκουριά είναι όξινη Η περιεκτικότητα S στον σίδηρο είναι μεγάλη: Ο παραγόμενος σίδηρος δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για χαλυβοποίηση. Σχηματίζονται επικολλήματα (χιτώνες και δακτύλιοι) Η ειδική κατανάλωση ενέργειας είναι πολύ υψηλή Το τελικό προϊόν είναι πλούσιο σε ακαθαρσίες

15 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ Π/Κ ΣΤΗΝ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ 15 Δίδεται η δυνατότητα τροφοδοσίας και λεπτόκοκκου υλικού (καύσιμα μετάλλευμα) Συνεχής τροφοδοσία και παραγωγή Συναγωνίζεται σε δυναμικότητες τις μεγάλες μεταλλουργικές μονάδες Εξασφάλιση ομοιόμορφης παραγωγής Αξιοπιστία λειτουργίας και χαμηλό ποσοστό διακοπών Χαμηλό κόστος συντήρησης και λειτουργίας Μεγάλη ποικιλία κινούμενων μηχανισμών (απαίτηση για εξειδίκευση και πείρα του προσωπικού συντήρησης) Υπάρχει τεχνολογία για τη δέσμευση και ανακύκλωση της συλλεγμένης σκόνης Δυνατότητα ελέγχου του θερμοκρασιακού προφίλ (άρα και των αντιδράσεων) με τη χρήση των ανεμιστήρων. Δυνατότητα χρήσης όλων των ειδών και ποιοτήτων καυσίμων Επικολλήματα αντιμετωπίζονται με βιομηχανικό πυροβόλο, περιστρεφόμενο κόσκινο στην εξαγωγή Χαμηλή θερμική απόδοση Δυνατότητα χρήσης καυσίμων ακατάλληλων για άλλες καμίνους

16 ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ Π/Κ 16

17 ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Π/Κ 17

18 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΑΝΑΦΟΡΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ 18 Σχήμα 1. Rotary Kiln. Σχήμα 2. Sponge Iron. Σχήμα 3. Kiln 100_2007_07_composites_c.pdf

19 ΧΡΗΜΑΤΟΔΟΤΗΣΗ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Σχετικά έγγραφα

ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ ΣΙΔΗΡΟΥ Ι Μεταλλουργία Σιδήρου Χυτοσιδήρου Θεωρία και Τεχνολογία Τμήμα Μηχανικών Μεταλλείων - Μεταλλουργών

ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ ΣΙΔΗΡΟΥ Ι Μεταλλουργία Σιδήρου Χυτοσιδήρου Θεωρία και Τεχνολογία Τμήμα Μηχανικών Μεταλλείων - Μεταλλουργών ΔΡ. Α. ΞΕΝΙΔΗΣ ΔΙΑΛΕΞΗ 8. ΚΑΜΙΝΟΙ MIDREX - HYL ΑΔΕΙΑ ΧΡΗΣΗΣ 2 Το παρόν εκπαιδευτικό