توليد آهن 1 کوره بلند

1توليد آهن بلند کوره

کوره بلندکوره بلند :موادآهن دارمانند كانه آهن همراه با كك اساس روش

وموادگدازآور)بصورت كلوخه يا گندله( ازباالي كوره شارژ شده وهواي پيشگرم شده از پايين كوره دميده مي شود . دراثرسوختن

( براي احياء COكك درپايين كوره حرارت كافي و اتمسفرمناسب)كانه هاي آهن و ذوب شدن آهن وسرباره ايجادمي شود.

:يك تنوره با ارتفاع زياد و بوته اي در پايين براي اساس تکنولوژینگهداري مذاب و سرباره، سرباره و فلز مذاب هركدام ازمجراي خود

در پايين كوره هرچند مدت يك بار تخليه مي شود .

:واکنش هااكسيدهاي آهن با پتانسيل اكسيژن باال )مانند هماتيت( درباال احيای

(كمترمای د) در احياء اكسيدهايي مانند وستيت وسايرمواد )ماننداحياءسيليس( در

گازها( بيشترين خاصيت احياكنندگي مای باال و د ) درپايين

کوره بلندکوره بلند:قسمتهای مختلفوستون ها ، پي ها - 1

تجهيزات نگهدارنده و دهانه تنوره،شكم، بوته-2- پوسته3

کوره بلند- قسمتهای مختلف کوره بلند- قسمتهای مختلف : بايد توان تحمل پی ها، ستونها و تجهيزات نگهدارنده

هزار تن وزن )کوره + بار( را داشته باشد )تعدادی 15

تيرآهن نگهدارنده با بستري از بتن مسلح به ضخامت تا

متر(. 4 :قسمت استوانه اي كوره كه در آن چدن مذاب و بوته

سرباره نگهداري مي شود) سرباره درباال وچدن مذاب

در پايين بوته(

مجراهای بوته: خروج چدن و سرباره و ورود هوا

) باالي بوته (

3)ارتفاع : معموال حدود کوره بلند- قسمتهای مختلف - بوته متر(


مقطعي از ساختمان

کف بوته كوره بلند



مقطعي از مجراي خروج متر 2سرباره )ارتفاع حدود

از کف(

کوره بلند- قسمتهای مختلف – منطقه احتراق کوره بلند- قسمتهای مختلف – منطقه احتراق

تجهيزات دم و لوله دمش هوا )اصلی و کمکی(

کوره بلند- قسمتهای مختلف – ناحيه احتراق کوره بلند- قسمتهای مختلف – ناحيه احتراق ناحيهA سانتيمتر به داخل كوره- واكنش سوختن كامل 75 : حدود

كيلوژول گرما به ازاي يك 32804كربن : گازدي اكسيدكربن + كيلوگرم كربن

ناحيهB: (100 سانتيمتر در داخل کوره با احتساب ناحيه 120 تا A -واكنش گرماگيرگازي شدن كربن

در مجموع واکنش زير رخ می دهد:

ترکيب گاز کوره بلند در ناحيه شکم:

درصد مونوکسيد کربن و 35حدود در صورت حضور رطوبت واکنش گرماگير درصد نيتروژن65حدود

زير رخ می دهد

رطوبت و اکسيژنکوره بلند- قسمتهای مختلف – ناحيه احتراق – غنی سازی هوای ورودی با رطوبت و اکسيژنکوره بلند- قسمتهای مختلف – ناحيه احتراق – غنی سازی هوای ورودی با يک مول آب بايک مول کربن = يک مول مونوکسيد

کربن ويک مول هيدروژن بيش از دو مول هوا با دو مول کربن = دو مول

مونوکسيد کربن و مقادير زيادی نيتروژن بی اثر در صورت وجود رطوبت و تامين انرژی الزم برای

با بخار آب، گاز احيا کننده COواکنش گرماگير توليد غنی تری از هوای مرطوب توليد می گردد.

با غنی کردن هوای ورودی به کوره با اکسيژن، واکنش توسط احتراق ناقص بيشتر شده و از COهای توليد

سوی ديگر حرارت ناشی از آن امکان مصرف بيشتر رطوبت در هوای ورودی را می دهد = افزايش چشمگير بازده توليد حرارت و گاز احيا کننده در ناحيه شکم کوره

بلند

کوره بلند- قسمتهای مختلف -شکم کوره بلند- قسمتهای مختلف -شکم قاعده بزرگ آن به تنوره و قاعده ، مخروط ناقص): شكم كوره

: علت(،كوچك به بوتهبه تدريج خميري ، - هنگاميكه بار ازباالي شكم بطرف پايين مي آيد 1

سطح مقطع شكم از باال به )چرا؟(، شده و حجم آن كاهش مي يابدتماس گاز با مواد به خوبي صورت تاپايين به تدريج كم مي شود

.گيرد- حجم گازها از سطح لوله هاي دم بطرف باالي شكم زياد 2

قطر شكم به طرف باال ، سرعت ثابت داشتن براي بنابراينمي شود زياد مي شود.

کوره بلند- قسمتهای مختلف - تنوره کوره بلند- قسمتهای مختلف - تنوره تنوره: تمام قسمت هاي كوره بلند كه باالي شكم قرارگرفته اند)به

شكل مخروط ناقص بوده و قاعده بزرگ آن بطرف پايين(، علت:- تنظيم پايين آمدن بار و كاهش اصطكاك جانبي 1- كاهش گرد و غبار )گيرافتادن گردو غبار قسمتهای پايينی در قسمتهای 2

بااليي(- توزيع منظم گاز در تمام مقطع كوره 3

دربيشتركوره ها ، در باالي منطقه مخروطي شكم ، ناحيه اي به شکل استوانه قرار دارد كه كمربند ناميده شده است.

کوره بلند- قسمتهای مختلف - تنوره کوره بلند- قسمتهای مختلف - تنوره

ارتفاع تنوره تابع عواملزير است:

- مقاومت مكانيكي كك 1- سرعت احياء اكسيد 2

هاي آهن يا احيا پذيري بار كوره بلند

)استوانه ای(کوره بلند- قسمتهای مختلف – دهانه )استوانه ای(کوره بلند- قسمتهای مختلف – دهانه قطر دهانه دركاهش گرد وغبار خروجي از کوره بلند تاثير

بسزايي دارد و بصورتي انتخاب مي شود كه سرعت خروج گاز زياد نباشد و گرد وغبار كمتري را با خود حمل كند.

محاسبات کوره بلند محاسبات کوره بلند حجم مفيد كوره بلند

الف- حجمي از كوره كه بين مجراي تخليه چدن و باالترين سطح بار قرار گرفته است.

ب- حجمي كه بين سطح لوله هاي دم و باالترين سطح بار قرار گرفته است.

: حجم مفيد کوره بلند را مي توان ازرابطه زير بدست آورد P ساعت بر حسب تن24 : توليد چدن در V حجم بار الزم براي توليد يك تن چدن : Tزماني كه بار از باالي كوره تا حدود لوله هاي دم مي رسد :

حجمي كه براي تهيه يك تن چدن در نظر گرفته :حجم مخصوص کوره بلند:مي شود

قابليت احياء آن ومصرفي غني تر )ماده اوليه حاوی کانه( هر چه كانه )تا حد دمش هوا بيشتر و دماي آن باالتر ( ، مصرف كك كمترباشد )بيشتر

حجم مخصوص كوره بلند ). حجم مخصوص كمتر خواهد بود، باشدبهينه( يافته است(. متر مكعب كاهش 0.7مترمكعب به كمتر از 2.5از

محاسبات کوره بلند- روابط تجربي براي تعيين ابعاد كوره بلند محاسبات کوره بلند- روابط تجربي براي تعيين ابعاد كوره بلند اگرفرض شود حجم مفيد كوره بلند )حجم ازسطح بار تاسطح

لوله هاي دم( فقط از دومخروط ناقص با ابعاد نشان داده شده درشکل تشكيل شده باشد:

درجه تغيير می کند.87 تا 84 و82 تا 75زوايا به ترتيب بين : رابطه تجربي بين قطر دهانه كوره قطر شكم

oبراي باردانه ريز و پر عيار

oبراي بار دانه درشت و كم عيار

محاسبات کوره بلند- روابط تجربي براي تعيين ابعاد كوره بلند محاسبات کوره بلند- روابط تجربي براي تعيين ابعاد كوره بلند قطر بوته تابعي است از: مقدار ككی كه در واحد زمان و واحد سطح

مي سوزد و شدت احتراق 24ميزان مصرف كك در رابطه مقابل( ساعت C:را نشان می دهد )P توليد روزانه چدن mميزان مصرف كك به ازاء هر تن چدن

:شدت احتراق از رابطه مقابل محاسبه می گردد تن بر متر مربع در ساعت(1 تا 0.7)مقدارتجربی :

:قطر بوته طبق رابطه مقابل محاسبه می شود

کوره بلند- واکنشها کوره بلند- واکنشها

:مناطق واکنشی کوره بلند- منطقه بااليي کوره بلند يا ناحيه پيشگرم يا منطقه 1

آماده سازي- منطقه مياني يا احياء غير مستقيم2- منطقه پايين يا فرآوري يا ذوب يا منطقه احياء 3

مستقيم

:احيا با گاز در کوره بلند تعريفCO را احياگازی يا و احيا با کربن را که واکنشی احيای غير مستقيم

گرماگير است و معموال در دماهای باال انجام می گيرد احيای مستقيم را

می گويند.

کوره بلند- واكنش هاي منطقه بالايي کوره بلند)پيشگرم( کوره بلند- واكنش هاي منطقه بالايي کوره بلند)پيشگرم(

:شرايط : متراز سطح 4-6محدوده : درجه سانتيگراد900 تا 400محدوده دمايي درجه 800 بار ورودي :از دماي محيط به دماي

سانتيگراد درجه 900گازهايي رسيده از ناحيه مياني از دماي

100-200سانتيگراد به دماي

:واکنشهاتجزيه كربنات هاي فلزي و اكسيداسيون بخار فلزات - 1- تبخير رطوبت و آب مولكولي 2- واكنش رسوب كربن 3- احياء اكسيدهاي آهن4

واكنش هاي منطقه بالايي کوره بلند)پيشگرم( - واكنش رسوب كربن واكنش هاي منطقه بالايي کوره بلند)پيشگرم( - واكنش رسوب كربن :شرايط) گرمازا )در دماهاي كم بهترانجام مي شودافزايش توليد با افزايش فشاردرجه سانتيگراد450- 600محدوده دمايي کربن راسب شده به صورت گرافيت )دوده( و

سمنتيت:مزايا

واكنش رسوب كربن گرمازا است و به گرم شدن سريع بار ورودي كمك مي كند .

:معايبريز بودن ذرات كربن راسب شده )دوده( خطرخارج شدن آنها - 1

همراه با گاز خروجي از كوره بلند وجودداردبسيار بسيار فعال است و دردماهايي )دوده( كربن - ذرات ريز 2

با دي اكسيد كربن تركيب و واكنش گازي ، كك از کربن كمتر كوره آغاز ه باالي واكنش بودوارد درناحي انجام مي شود :شدن

: منطقه احياء غيرمستقيم را كوتاه مي كند طولمي شود و مصرف كك : افزايشطول منطقه احياء مستقيم زياد مي شود

بدليل ريزبودن ذراتش در حفره ، كربن حاصل از واكنش رسوب - 3رسوب كرده و باعث تخريب بلند هاي آجرهاي نسوز ديواره كوره

آنها مي شود .

واكنش هاي منطقه بالايي کوره بلند)پيشگرم( - احياء اكسيدهاي آهنواكنش هاي منطقه بالايي کوره بلند)پيشگرم( - احياء اكسيدهاي آهن پتانسيل احيايي گاز در باالي كوره بلند به اندازه ای است که

هماتيت از همان زماني كه بار وارد كوره بلند شده مي تواند احياء شود.

درصد احياء هماتيت: تابع اندازه ذرات ، طبيعت كانه و شدتفلوي گاز احياکننده است .

o اگردانه بندي كانه درشت باشد و يا كانه داراي تخلخل زيادينباشد، اليه بيروني آن به اكسيدهاي پايين تر احياء شده اما اليه

دروني آن احياء نمي شود . o درجه سانتيگراد به 700-900مگنتيت عمدتا~ در محدوده دمايي

وستيت احياء مي شود .o واكنشهاي احياء دراين ناحيه بصورت غيرمستقيم )احياء با گاز

منواكسيدكربن( انجام مي شود .o عمًال~ احياء كامل هماتيت به مگنتيت و مگنتيت به وستيت در

ناحيه بااليي رخ نمي دهد .

کوره بلند- واكنش هاي منطقه مياني)منطقه احياء غير مستقيم( کوره بلند- واكنش هاي منطقه مياني)منطقه احياء غير مستقيم(

:شرايط متر باالی لوله 5-3 متراز سطح بار تا 4-6محدوده : از

های دمنده : درجه سانتيگراد1000 تا 800محدوده دمايي مدت زمان عبور بار: دو و نيم تا سه ساعت :واکنشهای مهماحياء مگنتيت به وستيت كامل شده و احياء - 1

غيرمستقيم وستيت كه حاصل احياء هماتيت و مگنتيت درناحيه بااليي است انجام مي شود .

- كربوره شدن آهن )در ناحيه مياني كوره بلند، بعلت 2دماي باال، امكان رسوب كربن بصورت كربن خالص )اکتيويته واحد( وجود ندارد اما امكان كربوره شدن

آهن تازه احياء شده بصورت جامد وجود دارد – واکنش (85متاثر از فشار مونوکسيد و دی اکسيد کربن )ص

کوره بلند- واكنش هاي منطقه پايين كوره بلند کوره بلند- واكنش هاي منطقه پايين كوره بلند

كلسينه شدن سنگ آهك احياء مستقيمFeO 2احياء مستقيمSiOاحياء مستقيم دی اکسيد منگنزاحياء مستقيم اکسيد فسفر واكنشهاي گوگردزداييسوختن گرمازاي كربن كك 2احياء گرماگيرCO واكنش گرماگير آب )رطوبت( با كربن

:شرايط متر باالی لوله های دمنده تا مجرای 5-3محدوده : از

تخليه مذاب درجه سانتی گراد ) ممکن 1800محدوده دمايي : حدود

درجه سانتيگراد برسد(2000است به

سرباره – مفاهيم اوليه سرباره – مفاهيم اوليه :تعريف مخلوط مذابی از اکسيدها و سيليکاتهای فلزات است که ممکن

است ساير ترکيبات مانند فسفاتها، بوراتها و کربناتها و کاربيدها، سولفيدها و هاليدها نيز در آن وجود داشته باشد.

: وظايف سربارهمحافظت مذاب از آلودگی توسط اتمسفر کورهعايق کردن مذاب)منبعی برای جذب مواد ناخواسته )کنترل ترکيب شيميايي مذاب:خواص تامين کننده وظايفo نقطه ذوب کمتر از مذاب، سياليت باال و تماس موثر با مذاب و

پوشاندن سطح مذاب o چگالی کمترمذاب : قرار گرفتن باالی مذاب و قابل جداکردن به

روش ثقلیo ترکيب شيميايي مناسب: جذب ناخالصی ها و خواص فيزيکی

مناسبo)دمای باالتر از مذاب )انتقال حرارت از سرباره به مذاب است

سرباره – مفاهيم اوليه- ضريب بازيسيته سرباره – مفاهيم اوليه- ضريب بازيسيته

:تعريف نمادی است برای بيان اجزای مهم ترکيب شيميايي و

پيش بينی رفتار سرباره که عبارتست از نسبت مجموع درصد اکسيدهای بازی به مجموع درصد

اکسيدهای اسيدی . اکسيدهايي که در رابطه ضريب بازيسيته در نظر

گرفته می شود وابسته به روش و مرحله توليد آهن و فوالد است.

سرباره – سرباره کوره بلند سرباره – سرباره کوره بلند :مشخصاتترکيب پايه: سيليکا- آلومينا- آهک :درصد آلومينا، مابقی 20 تا 10 درصد سيليکا، 70تا40درصدها

آهک درجه سانتيگراد )دياگرامهای سه 1400نقطه ذوب: کمتر از

تايي(

:مواد افزودنی اکسيدهای منيزيم و منگنز با رفتار بازی و توليد کننده

سيليکاتهاي با دمای ذوب پايين، اين سيليکاتها در درصد های کم منجر به کاهش موثر بهينهسيلسيم مفيد تر بوده و در مقدار

نقطه ذوب )چند صد درجه( می شوند.

درصد اکسيد منگنز منجر به افزايش مجدد نقطه 10بيش از ذوب می گردد.

اکسيدهای بازی معموال باعث افزايش سياليت می شوند )البته(95 و 92-85به مقدار بهينه( )متن جزوه ص :

کوره بلند- واكنش هاي منطقه پايين کوره بلند- گوگرد زدايي کوره بلند- واكنش هاي منطقه پايين کوره بلند- گوگرد زدايي

:منبع ساير درصد( و 80کک )مواد اوليه آهن دار و

سوختهای مصرفی سولفيد آهن، سولفيد کلسيم و مواد آلی به صورت :

گوگرد دار: رفتار گوگرد در کوره بلند

درصد85جدب توسط سرباره : حدود درصد13خروج به صورت گاز: حدود

درصد2باقی مانده در محصول: حدود


:روشهای حذف اکسيداسيون به صورت گاز – در اتمسفر اکسيدی

کلوخه سازی و تشويه - تبديل گوگرد به سولفيد های غير محلول در مذاب

ورود به سرباره در اتمسفر احيايي کوره بلندبيشترين مقدار گوگرد زدايي هنگام عبور قطرات مذاب

از اليه سرباره انجام می گيرد.

کوره بلند- واكنش هاي منطقه پايين کوره بلند- گوگرد زدايي کوره بلند- واكنش هاي منطقه پايين کوره بلند- گوگرد زدايي روشهای ورود گوگرد به مذاب- انحًالل گاز گوگرد در مذاب 1- واکنشهای زير وابسته به ترکيب شيميايي گوگرد در 2

ماده اوليه – سولفيد يا سولفات:


بر اساس نمودارهای الينگهام در شرايط منطقهپايينی کوره بلند پايداری سولفيدهای فلزی رايج به

ترتيب زير است : ،سولفيد کلسيم، سولفيد سديم، سولفيد منيزيم

سولفيد منگنز و سولفيد آهن با عناصري مانند كلسيم ، سديم ، منيزيم و منگنز(

مي توانند گوگرد را از اكتيويته مناسب در سرباره ( .آهن مذاب جذب كنند

کوره بلند- واكنش هاي منطقه پايين کوره بلند- گوگرد زدايي کوره بلند- واكنش هاي منطقه پايين کوره بلند- گوگرد زدايي :جذب گوگرد محلول در مذاب، به وسيله اکسيد کلسيم

:CaOبهبود گوگرد زدايي در کوره بلند توسط = پيشرفت FeOا- باالبودن پتانسيل احيايي سرباره : کاهش

گوگرد زدايي = پيشرفت گوگرد CaO- افزايش بازيسيته سرباره: افزايش 2

زدايي- افزايش ضريب اکتيويته گوگرد در مذاب3

THANK YOU FOR YOUR ATTENTION

Documents

توليد آهن 1 کوره بلند