เตาเผาแบบหมุนสำหรับลดเหล็ก

เตาเผาแบบหมุนสำหรับลดเหล็ก

เตาเผาแบบหมุนสำหรับลดเหล็กเป็นอุปกรณ์หลักของกระบวนการลดเหล็กโดยตรงด้วยเตาเผาแบบหมุน เทคโนโลยีนี้ใช้เตาเผาแบบหมุนอย่างต่อเนื่องเป็นเครื่องปฏิกรณ์ ทำให้เป็นอุปกรณ์ทางโลหะวิทยาที่สำคัญสำหรับการผลิตเหล็กฟองน้ำโดยการลดออกไซด์ของเหล็กด้วยคาร์บอนแข็ง หน้าที่หลักคือการลดแร่เหล็กด้วยคาร์บอนแข็งในช่วงอุณหภูมิ 950–1100°C ด้วยการออกแบบโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ ทำให้สามารถดำเนินการได้อย่างต่อเนื่องและแปลงวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลิตภัณฑ์ที่มีโครงสร้างเป็นรูพรุนและหลวมเรียกว่าเหล็กฟองน้ำ และใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเหล็กกล้าและการฟื้นฟูทรัพยากรโลหะหลายชนิด โดยทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมที่สำคัญระหว่างทรัพยากรแร่และผลิตภัณฑ์เหล็กที่มีมูลค่าสูง

หลักการทำงาน

หลักการทำงานของเตาเผาเหล็กแบบหมุนลดออกซิเจนนั้นเน้นที่การหมุนอย่างต่อเนื่อง + การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ + การลดออกซิเจนในสถานะของแข็ง ตัวเครื่องหลักเป็นทรงกระบอกเหล็กเอียงบุด้วยวัสดุทนไฟอุณหภูมิสูง ขับเคลื่อนให้หมุนด้วยความเร็วคงที่โดยลูกกลิ้งรองรับ ในระหว่างการทำงาน แร่เหล็กคุณภาพสูง (ปริมาณเหล็ก 66%) สารลดออกซิเจน (ถ่านหินที่มีคาร์บอนคงที่ 50% เช่น ลิกไนต์หรือถ่านหินบิทูมินัส) และสารกำจัดกำมะถันจะถูกป้อนเข้าไปทางด้านป้อนอย่างต่อเนื่องในสัดส่วนที่แม่นยำ เมื่อเตาเผาหมุน วัสดุจะถูกยกขึ้นไปที่ความสูงระดับหนึ่งแล้วไหลลงมาตามแรงโน้มถ่วง การกระทำนี้ช่วยให้แร่และสารลดออกซิเจนผสมกันอย่างทั่วถึงในขณะที่วัสดุค่อยๆ เคลื่อนไปยังด้านปล่อย

อุณหภูมิสูง 950–1100°C ที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยารีดักชันนั้นเกิดจากการเผาไหม้ของอากาศที่ป้อนเข้ามาทางปลายทางออกพร้อมกับสารระเหยจากถ่านหินรีดิวซ์และ คอมโพสิชั่น ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยา นอกจากนี้ยังมีการใช้ระบบเผาไหม้เสริมที่หัวเตาเผาเพื่อควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำ ขณะที่วัสดุเคลื่อนที่ไปข้างหน้า มันจะผ่านขั้นตอนต่างๆ ตามลำดับ ได้แก่ การอบแห้ง การอุ่นล่วงหน้า การสลายตัวของคาร์บอเนต การกำจัดกำมะถัน และการรีดิวซ์เหล็กออกไซด์ เนื่องจากอุณหภูมิการรีดักชันค่อนข้างต่ำ แร่ที่ไม่ต้องการส่วนใหญ่จึงยังคงอยู่ในผลิตภัณฑ์ และมีคาร์บอนไนเซชันไม่เพียงพอ การสูญเสียออกซิเจนในระหว่างการรีดักชันทำให้เกิดรูพรุนขนาดเล็กจำนวนมาก ผลิตภัณฑ์เหล็กฟองน้ำขั้นสุดท้ายจะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วต่ำกว่า 200°C ในเครื่องทำความเย็นแนวตั้งเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันซ้ำก่อนที่จะถูกปล่อยออก ก๊าซเสียจากทางออกของเตาเผาจะผ่านเครื่องอุ่นล่วงหน้าเพื่อนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

คุณสมบัติหลัก

เตาเผาแบบหมุนสำหรับลดเหล็กมีข้อดีที่โดดเด่นหลายประการเนื่องจากการออกแบบกระบวนการที่เป็นเอกลักษณ์:

1. ความสามารถในการปรับตัวเข้ากับวัตถุดิบได้ดี: เครื่องจักรนี้สามารถแปรรูปแร่ที่ซับซ้อนได้หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นแร่เหล็กที่มีซิลิกาในปริมาณสูง แร่เหล็กที่มีนิกเกล และไททาโนแมกนีไทต์ รวมถึงแร่ละเอียดต่างๆ นอกจากนี้ยังสามารถแปรรูปแร่หลายโลหะ เช่น ผงเหล็กและแร่เหล็กไนล์แบบลาเทอริติก ผ่านกระบวนการแปรรูปที่หลากหลาย เช่น วิธี ส.ล.-พยาบาลวิชาชีพ หรือ ครุปป์-โคดีร์ สามารถใช้ถ่านหินที่มีอยู่ทั่วไปเป็นตัวรีดิวซ์ได้โดยตรง และมีความต้องการอุณหภูมิการอ่อนตัวของเถ้าถ่านหินที่ยืดหยุ่น ช่วยลดการพึ่งพาวัตถุดิบเฉพาะและลดต้นทุนได้อย่างมาก

2. สภาวะกระบวนการที่เหมาะสมและควบคุมได้: ด้วยการปรับความเอียงของเตาเผา ความเร็วรอบ และอัตราส่วนเชื้อเพลิง บรรยากาศและอุณหภูมิของปฏิกิริยาสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำ ป้องกันการลดมากเกินไปหรือการเกิดวงแหวนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ชั้นวัสดุที่บางและพื้นที่ว่างขนาดใหญ่ภายในเตาเผาช่วยให้การไหลของก๊าซเป็นไปอย่างราบรื่น ซึ่งเอื้อต่อการลดแบบเลือกสรรของแร่เหล็กซิมไบโอติกหลายโลหะ และช่วยให้ธาตุที่มีจุดเดือดต่ำระเหยและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ทำให้สามารถใช้ทรัพยากรได้อย่างครอบคลุม

3. คุณภาพผลิตภัณฑ์สูงและการทำงานที่เสถียร: เหล็กฟองน้ำที่ผลิตได้มีระดับการเคลือบโลหะเกิน 90% โครงสร้างที่เป็นเม็ดและมีรูพรุนช่วยให้การแปรรูปในขั้นตอนต่อไปง่ายขึ้น ทำให้เหมาะเป็นวัตถุดิบคุณภาพสูงสำหรับการผลิตเหล็กกล้า อุปกรณ์ทำงานภายใต้แรงดันลบเล็กน้อย ช่วยลดการสูญเสียความร้อนและปรับปรุงสภาพแวดล้อมการทำงาน เมื่อรวมกับระบบควบคุมอัจฉริยะสำหรับการจัดการอุณหภูมิที่แม่นยำ จะช่วยเพิ่มความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์และความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน

4. ประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจ: กระบวนการผลิตค่อนข้างเรียบง่ายและใช้พลังงานต่ำ การใช้วัตถุดิบในท้องถิ่นช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานได้อีกด้วย ระบบดักฝุ่นแบบถุงกรองและระบบกำจัดกำมะถัน/ไนโตรเจนแบบครบวงจรช่วยควบคุมการปล่อยมลพิษได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เป็นไปตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อม

การประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ

ในทางปฏิบัติ บทบาทหลักของเตาเผาแบบหมุนเพื่อลดปริมาณเหล็กนั้นปรากฏให้เห็นในสองมิติ ได้แก่ การแปลงทรัพยากรและการใช้ประโยชน์อย่างครบวงจร

1. ในฐานะเครื่องปฏิกรณ์หลักสำหรับการผลิตเหล็กรีดิวซ์โดยตรง (ดีอาร์ไอ) เครื่องปฏิกรณ์นี้สามารถเปลี่ยนแร่เหล็กให้เป็นเหล็กฟองน้ำที่มีโลหะสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลิตภัณฑ์นี้สามารถใช้ทดแทนเศษเหล็กคุณภาพสูงในการผลิตเหล็กด้วยเตาหลอมไฟฟ้า (อีเอเอฟ) ช่วยให้อุตสาหกรรมเหล็กลดการพึ่งพาเศษเหล็กนำเข้าและอำนวยความสะดวกในการเปลี่ยนผ่านไปสู่การผลิตคาร์บอนต่ำ

2. ด้วยการใช้ประโยชน์จากศักยภาพในการลดธาตุอย่างเลือกสรรและการกู้คืนโลหะหลายชนิด ทำให้สามารถแปรรูปแร่โลหะหลายชนิดและของเสียที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบได้อย่างลึกซึ้ง ในขณะที่กู้คืนทรัพยากรเหล็ก ระบบจะกำจัดธาตุที่เป็นอันตราย เช่น สังกะสีและตะกั่ว และกู้คืนโลหะมีค่าอื่นๆ ทำให้บรรลุเป้าหมายสองประการ คือ การรีไซเคิลทรัพยากรและการฟื้นฟูสิ่งแวดล้อม

นอกจากนี้ คุณสมบัติการทำงานต่อเนื่อง ความเสถียร และความน่าเชื่อถือ ทำให้เครื่องจักรนี้เหมาะสำหรับการผลิตในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เมื่อผสานรวมเข้ากับระบบการทำงานและการบำรุงรักษาอัจฉริยะ จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและลดต้นทุนแรงงานและค่าบำรุงรักษาได้อย่างมาก