Τεχνολογία Παραγωγής Ι. Παραγωγή Σιδήρου (Fe) σε Υψικάμινο

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Τεχνολογία Παραγωγής Ι. Παραγωγή Σιδήρου (Fe) σε Υψικάμινο"

Νύξ Ζάρκος
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Τεχνολογία Παραγωγής Ι Παραγωγή Σιδήρου (Fe) σε Υψικάμινο

2 Ορυκτό: ένα στοιχείο ή χημική ένωση, σε στερεή μορφή, η οποία εμφανίζεται στον φλοιό της γης Σιδηρομετάλλευμα: ορυκτό από το οποίο μπορεί να εξαχθεί επικερδές σιδηρούχο μέταλλο. (το κόστος εξόρυξης και επεξεργασίας/παραγόμενη μονάδα, να είναι μικρότερο από την τιμή πώλησης του εξαγόμενου μετάλλου/παραγόμενη μονάδα) Όλα τα σιδηρομεταλλεύματα είναι ορυκτά. Όλα τα ορυκτά δεν είναι σιδηρομεταλλεύματα! Σιδηρομετάλλευμα Μετατροπή τουλάχιστον 40% Fe αναγωγή σε υψικάμινο ή περιστροφική κάμινο

3 4000 π.χ. αξιοποίηση μετάλλων για εργαλεία Εμφάνιση υψικαμίνου 1 ος αιώνας μ.χ. στην Κίνα (αγροτικά εργαλεία) 1470 Αγγλία (κυρίως για οπλισμό) 1650 Βέλγιο, Ελβετία έως 1700 μ.χ. : Περιορισμένη παραγωγή ρευστού χυτοσιδήρου και χάλυβα (επίπονες μέθοδοι μικρή παραγωγικότητα)

4 Μέχρι το 1709 ξυλάνθρακα 1709 Abraham Darby Coke 1828 James Beaumont Neilson hot blast Coke (ΚΩΚ συνθετικό υλικό) Παράγεται σε καμίνους οπτανθρακοποίησης, και η κύρια σύνθεσή είναι: Άνθρακας 90% Θείο 2-5% Άζωτο 1-3% Υδρογόνο 1-2% Οξυγόνο 1-5% 7800 Θερμίδες/Kgr

5 ΥΨΙΚΑΜΙΝΟΣ (BLAST FURNACE) Κάθετος φούρνος τύπου άξονα, ο οποίος μετατρέπει σιδηρομετάλλευμα, σε ακατέργαστο σίδηρο Fe (μέχρι 5% προσμίξεις κυρίως C).

Μεταλλικό κέλυφος Ύψος 30-35 m Διαμέτρου 8,5-12 m Εσωτερική

(υδρόψυκτο) Δυναμικότητα 11000-12000 t ακατέργαστου

6 Μεταλλικό κέλυφος Ύψος m Διαμέτρου 8,5-12 m Εσωτερική πυρίμαχη επένδυση από πυρίμαχους πλίνθους Χιτώνιο από ατσάλι (υδρόψυκτο) Δυναμικότητα t ακατέργαστου σιδήρου/ημέρα Διάρκεια προθέρμανσης 3-5 μέρες Λειτουργία έως 15 χρόνια

Κύριες πηγές ορυκτού σιδηρομεταλλεύματος

7 Κύριες πηγές ορυκτού σιδηρομεταλλεύματος Αιματίτης (Fe2 O3) 70%-30% Πυκνότητα 5,25 gr/cm 3 Κοιτάσματα σε Κίνα, Ρωσία, ΗΠΑ, Αυστραλία Μαγνητίτης (Fe3 O4) 72,4%-27,6% Πυκνότητα 5,2 gr/cm3 κοιτάσματα στη Σουηδία, ΗΠΑ, Καναδά, Αυστραλία Άφθονα στον φλοιό της γης

8 Λειτουργία Υψικαμίνου σιδηρομετάλλευμα κωκ ασβεστόλιθος Είσοδος από την κορυφή η χοάνη εισαγωγής επιτρέπει την είσοδο του μίγματος με ταυτόχρονο εγκλωβισμό των απαερίων Το εσωτερικό είναι χτισμένο με πυρότουβλα προκειμένου να αποφεύγονται οι διαρροές θερμότητας Το εξωτερικό περίβλημα της υψικαμίνου είναι από υδρόψυκτο ατσάλι, το οποίο εξασφαλίζει την μηχανική αντοχή όλης της κατασκευής 30m

10 Η αναγωγή προς Fe απαιτεί: Την παροχή θερμότητας Την αναγωγή (δέσμευση του οξυγόνου-απομάκρυνση από τα οξείδια σιδήρου) Κυριότερες φυσικοχημικές διαδικασίες: Καύση κωκ (Στα ακροφύσια. Προμήθεια ενέργειας για αναγωγή και τήξη) Αναγωγή (Οξειδίων σιδήρου) Τήξη (Fe, τέφρας και ασβεστόλιθου)

11 Carbon Monoxide(g) + Iron Oxide(s) 3CO (g) + Fe2O3(s) Carbon Dioxide(g) + Iron(s) 2Fe(l) + 3CO2(g) (ενδόθερμη) Carbon Dioxide(g) + Carbon(s) CO2(g) + C(s) Carbon Monoxide(g) 2CO(g) (εξώθερμη) Carbon(s) + Oxygen(g) C(s)+O2(g) Carbon Dioxide (g) CO2(g) (ενδόθερμη)

Σε κανονικά χρονικά διαστήματα των περίπου 2 ωρών το προϊόν της υψικαμίνου εξάγεται.

Ο ρευστός σίδηρος εγχύεται σε κάδους απόχυσης, (torpedo-cars), για να μεταφερθεί σε στάδια

Ο μείκτης είναι ένα γραμμικό, οριζόντιο δοχείο από πυρίμαχο πλίνθο, με κέντρο βάρους στο διαμήκη

12 Σε κανονικά χρονικά διαστήματα των περίπου 2 ωρών το προϊόν της υψικαμίνου εξάγεται. Καθώς η σκουριά έχει μικρότερη πυκνότητα από το σίδηρο, επιπλέει στο πάνω μέρος το σιδήρου. Ο ρευστός σίδηρος εγχύεται σε κάδους απόχυσης, (torpedo-cars), για να μεταφερθεί σε στάδια περαιτέρω κατεργασίας ή αδειάζει σε μεταλλικά δοχεία και μεταφέρεται στο μείκτη. Ο μείκτης είναι ένα γραμμικό, οριζόντιο δοχείο από πυρίμαχο πλίνθο, με κέντρο βάρους στο διαμήκη άξονα. Απαέρια Περιέχουν σημαντική ποσότητα σκόνης Αποκονίωση Κονιοθάλαμος και Η/Φ ή πύργοι πλύσεις Αξιοποίηση στους ανακομιστές θερμότητας

χυτευτικές μηχανές (ατέρμονες μεταφορικές αλυσίδες με καλούπια) Ή σε κάμινο αναμονής μέχρι να

13 Ο παραγόμενος (ακατέργαστος σίδηρος) περιέχει: C 3-4,5% P 0,1 2% Si 0,1-1% Mn 0,1-1% Ψαθυρός-εύθραστος (περιορισμένες χρήσεις) Παραγόμενη σκουριά (χρήση σε ασφαλτομίγματα) Χυτεύεται Σε χυτευτικές μηχανές (ατέρμονες μεταφορικές αλυσίδες με καλούπια) Ή σε κάμινο αναμονής μέχρι να οδηγηθεί προς παραγωγή χάλυβα Ο ακατέργαστος σίδηρος BOF (Basic Oxygen Furnace) EAF ( Electric Arc Furnace) Χάλυβας (Steel)

14 Εμφύσηση Οξυγόνου Ηλεκτρικού τόξου

Μειονεκτήματα Υψηλό κόστος επένδυσης και λειτουργίας Ακαθαρσίες στο αργό μέταλλο Περιορισμένη δυνατότητα ελέγχου ποιότητας του χυτοσιδήρου Μικρή Υψικάμινος:

15 Μειονεκτήματα Υψηλό κόστος επένδυσης και λειτουργίας Ακαθαρσίες στο αργό μέταλλο Περιορισμένη δυνατότητα ελέγχου ποιότητας του χυτοσιδήρου Μικρή Υψικάμινος: Χαμηλή παραγωγικότητα και υψηλό κόστος παραγωγής Μεγάλη Υψικάμινος: Ανάγκη ύπαρξης μεγάλης αγοράς Εκλεκτικότητα της Υψικαμίνου σε πρώτες ύλες και συλλιπάσματα

16 Πηγή: minerals.usgs.gov

Βιομηχανίες Σιδήρου στην Ελλάδα Εγχώρια ζήτηση 2007 2,5 Mt/έτος Σήμερα 0,3 Mt/έτος (Σουηδία 25Mt/έτος) Ικανότητα Παραγωγής Σιδενόρ

17 Βιομηχανίες Σιδήρου στην Ελλάδα Εγχώρια ζήτηση ,5 Mt/έτος Σήμερα 0,3 Mt/έτος (Σουηδία 25Mt/έτος) Ικανότητα Παραγωγής Σιδενόρ (1,5Mt/έτος) Χαλυβουργική (0,75 Mt/έτος) Χαλυβουργία Ελλάδος (0,75 Mt/έτος) υπέρογκο λειτουργικό κόστος Ελλάδα 60 Ευρώ/ MWh Ευρώπη 40 Ευρώ/ΜWh

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 11. ΧΥΤΟΣΙΔΗΡΟΣ - ΥΨΙΚΑΜΙΝΟΣ ΑΔΕΙΑ ΧΡΗΣΗΣ 2 Το παρόν εκπαιδευτικό