15. Côngnghệ gang théptươnglai Công nghệ hoàn nguyên nấu chảy SR Gang lỏng Sảnlượng: 0,2% Công nghệ hoàn nguyên trực tiếp DRI Sắt xốp Thép phế, Quặng bánh Sảnlượng: 4,3% Sảnlượng: 35% tổngsảnlượngthépthôthếgiới (2006)
16. Cácdâychuyền CN sảnxuấtthép Quặng sắt Quặng cục Quặng mịn Quặng mịn Quặng cục Q. cục, Q. mịn Q. Thiêu kết Q. viên Than Q. viên Q. viên Hoànnguyêntrựctiếp DRI Hoànnguyênnấuchảy Thép phế Cốc Hoànnguyênsơbộ Than Lò cao Khíthiênnhiên, dầu Than Khíthiênnhiên Khíthiênnhiên, dầu, than Gió nóng Hoàn nguyên nấu chảy SR Lò đứng Lò quay Lòlớpsôi Kim loại lỏng Kim loại lỏng Sắt xốp DRI Thép phế Thép phế Thép phế - LòthổiOxy BOF - Lò hồ quang EAF Thép
17. Cácdâychuyền CN sảnxuấtthép Quặng sắt Quặng cục Quặng mịn Quặng mịn Quặng cục Q. cục, Q. mịn Q. Thiêu kết Q. viên Than Q. viên Q. viên Hoànnguyêntrựctiếp DRI Hoànnguyênnấuchảy Thép phế Cốc Hoànnguyênsơbộ Than Lò cao Khíthiênnhiên, dầu Than Khíthiênnhiên Khíthiênnhiên, dầu, than Gió nóng Hoàn nguyên nấu chảy SR Lò đứng Lò quay Lòlớpsôi Kim loại lỏng Kim loại lỏng Sắt xốp DRI Thép phế Thép phế Thép phế - LòthổiOxy BOF - Lò hồ quang EAF Thép
30. Chất hoàn nguyên của công nghệ DR CN hoànnguyênbằngkhí– Cácphươngphápsảnxuấtkhítừkhíhoặc hydro cacbonlàtáitổhợphơixúctácvà oxy hóamộtphần. Chuyểnhóakhíphụgia Chuyểnhóakhíbằngkhíthảithuhồi: Oxy hóamộtphần và Khíthiênnhiênthườngđượcsửdụngđểsảnxuấtkhíhoànnguyênbằngcáchchuyểnhóakhíthànhhỗnhợp H2và CO. Khílòcốccũngđượcsửdụngđểlàmchấthoànnguyênsảnxuấtsắtxốp
32. Chất hoàn nguyên của công nghệ DR Côngnghệhoànnguyênbằng than Than cóthểđược Sửdụngtrựctiếp Hóakhí, nghĩalàchuyểnhóathànhkhí H2và CO. Haiphươngphápchuyểnhóakhícơbản Khíhóa Hydro: Khí Hydro phảnứngvới than đểtạora CH4hoặc hydro cacbonkhác Oxy hóa: hơinướcvà/hoặcvàkhí Oxy phảnứngvới than đểsảnsuấtđểsảnxuất CO và H2. Khísảnsinhphảichứatỷphầncaothànhphầnchấthoànnguyên (CO+H2) vàthấpthànhphầnOxythóa (CO2và H2O): (CO+H2)/(H2O+CO2) >10
34. Phản ứng Boudouard C + CO2 = 2CO 39,810-40.87T - Thu nhiệt (hoặcngượclại) - Phảnứngcháy C - Khíhóa C - Tiết C: FexC (x=2~3) hoặc C tự do Phụthuộcápsuất : ∵ 0 (gas : 1mole ->2mole) Ápsuất↑-> Tiết C↑(Địnhluật Le Chatellier) - Độnghọc - Cóchấtxúctác (dịthể Rx.) ⇒Fe, Ni, Co - Ổnđịnh >1000℃ (giàu CO) - Phảnứngxảyranhanh 600~800℃
35. Các phản ứng hoàn nguyên chính Phản ứng HN gián tiếp FeO + CO = Fe + CO2 , tỏa nhiệt ở < 1000℃ Phản ứng Boudouard C + CO2 = 2CO Phản ứng khí-nước C + H2O = CO + H2 PỨ chuyển dịch khí-nước CO + H2O = CO2 + H2 Phản ứng HN trực tiếp FeO + C = Fe + CO , thu nhiệt ở >1000℃ Phản ứng cháy C + CO2 = 2CO , thu nhiệt ở 600-1000℃
36. 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 -5408.4-14.73 T Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 334.37-6.02 T FeO + CO = Fe + CO2 -3496.5+7.07 T Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 , < 0 Các phản ứng không phụ thuộc áp suất khí Giản đồ cân bằng của Oxyt sắt
40. Cácdâychuyền CN sảnxuấtthép Quặng sắt Quặng cục Quặng mịn Quặng mịn Quặng cục Q. cục, Q. mịn Q. Thiêu kết Q. viên Than Q. viên Q. viên Hoànnguyêntrựctiếp DRI Hoànnguyênnấuchảy Thép phế Cốc Hoànnguyênsơbộ Than Lò cao Khíthiênnhiên, dầu Than Khíthiênnhiên Khíthiênnhiên, dầu, than Gió nóng Hoàn nguyên nấu chảy SR Lò đứng Lò quay Lòlớpsôi Kim loại lỏng Kim loại lỏng Sắt xốp DRI Thép phế Thép phế Thép phế - LòthổiOxy BOF - Lò hồ quang EAF Thép
41. Ưu điểm của công nghệ SR Sửdụngnguồnnhiênliệusẵncórẻnhấtnhư than không coke hóa,… Sửdụngtrựctiếpquặngmịn, vậtliệuphếthảichứasắt. Điềukhiểntốthơncácthamsốcôngnghệ. Năngsuấtcao. Chi phíđầutưthấpvàquymôhoạtđộngnhỏ. Thânthiệnmôitrường. Tiếtkiệmnănglượng …
42. Sơ lược công nghệ SR Giaiđoạnđầu: ĐượcthựchiệnbởiEngells ở ĐanMạchgiaiđoạn 1938-1939. Giaiđoạnhai: Sựquantâmvề SR bịsuyyếu do sựpháttriểnmạnhcủacôngnghệ DRI. Tuynhiên, sảnphẩm DRI vẫnbộclộnhượcđiểm: năngsuấtthấp, chi phísảnxuấtcao, vàxuhướngsắtxốpbịtái Oxy hóa. Giaiđoạnthươngmạihóa: côngnghệ SR đượcđánhthứcbởisựthươngmạihóacôngnghệ INRED (Intensive REDuction) ở ThụyĐiểnnăm 1972.Córấtnhiềucôngnghệ SR đượcđềxuấtnhưngchỉcó 3-4 côngnghệđượcthươngmạihóa (Corex, Romelt, Hismelt, Finex).
46. Phân loại công nghệ SR Phânloạicôngnghệtheogiaiđoạnhóanhiệt: mộtgiaiđoạnhoặchai, bagiaiđoạn. Phânloạitheokiểulònấuchảy: kiểulòthổi Oxy, kiểulòcaohở, kiểulòchữnhậtđáyhở, lòđiệnhồquang, lòcaocườnghóa
47. 1 2 Hoànnguyênsơbộ Bểxỉlỏng Romeltvàausiron Corex, Finex, Fastmet/Fastmelt, Iron dynamic, elred, plasmameltvàinred 3 4 Bểkimloạilỏng Lòđáy quay ITmk3 DIOS vàHIsmelt Phân loại theo buồng phản ứng
50. Iron ore Hot metal COREX Blast Furnace Coking Coal Non-Coking Coal Lump ore Fine ore Export Gas Sinter Coke Reduction shaft Furnace Sinter plant Coke oven plant BF Gas Blast furnace Reduction gas Melter-Gasifirer Furnace Oxygen Hot Blast(Air)
54. Công nghệ SR – Bể kim loại lỏng Buồng phản ứng đứng – Công nghệ Hismelt
55. Công nghệ SR bể xỉ lỏng Sơđồvùng: I – Vùngvòiphunchìm – Vùnglớpxỉhỗnhợpnghèodướilớp gang lỏngđangtíchtụ ở đáy. II – Vùngphunthổi – Vùngchuyểntiếpgiữaxỉhỗnhợpvàxỉđangtạobọt III – Vùngxỉbọt Vị trí các vùng trong bể xỉ lỏng – Công nghệ Romelt
59. Tóm lược công nghệ SR Cải thiện mác thép và liệu kim loại Luyện thép lò điện: sử dụng gang thỏi thay cho DRI, HBI và thép phế nhờ có tính chất chảy lỏng tốt hơn, biết rõ thành phần hóa học, tiêu thụ năng lượng thấp hơn cải thiện tính chất của thép và có hiệu quả kinh tế. Thay thế lò cao: SR được thiết kế để sản xuất gang có chất lượng tương đương hoặc cao hơn. Với mục đích sản xuất gang có hàm lượng Si, S, và P thấp hơn.
61. Sử dụng than làm chất hoàn nguyên và nhiên liệu thay thế than coke Thúc đẩy: Giảm phát xạ môi trường gây bởi quá trình luyện coke. Bỏ tích trữ than coke hóa.
63. Sử dụng uyển chuyển nguồn quặng Oxyt sắt Động lực thúc đẩy: Loại bỏ các yêu cầu về quặng thiêu kết và vê viên, và giảm phát xạ môi trường gắn với các quá trình đó. Tận dụng nguồn quặng có chứa S, P và Oxyt Ti cao. Tái sử dụng Oxyt sắt thải. Giảm chi phí chuẩn bị quặng bằng sử dụng quặng mịn thay vì quặng viên hoặc quặng thiêu kết.
65. Vận hành linh hoạt công nghệ Động lực thúc đẩy: Thay lớp lót lò cao. Giảm tổn thất năng lượng bằng việc sử dụng năng lượng thứ cấp trong quá trình công nghệ. Công nghệ linh hoạt – khai lò và đóng lò dễ dàng. Có hiệu quả kinh tế ở mức công suất vừa phải. Giảm chi phí đầu tư và chi phí hoạt động đối với các yêu cầu về nhà máy phụ thuộc và xử lý/vận chuyển.
70. Các đặc trưng và thuật ngữ Sắt xốp: Quặng sắt đã được hoàn nguyên một phần, hoặc gần như hoàn toàn bằng các quá trình nhiệt. Sắt xốp DRI cũng bao gồm các sản phẩm kim loại hóa được đóng bánh nóng hoặc đóng bánh nguội. Sắt đóng bánh nóng HBI: Sắt xốp được đóng bánh nóng ở nhiệt độ lớn hơn 650°C và có tỷ trọng lớn hơn 5g/cm3. Sắt đóng bánh Nguội CBI: Sắt xốp được đóng bánh nóng ở nhiệt độ thấp hơn 650°C và có tỷ trọng nhỏ hơn 5g/cm3. Mức độ kim loại hóa: Tỷ số hàm lượng sắt kim loại so với tổng lượng sắt hiện có.
71. Tài liệu tham khảo B. ANAMERIC AND S. KOMAR KAWATRA, “DIRECT IRON SMELTING REDUCTION PROCESSES”, Mineral Processing & Extractive Metall. Rev., 30: 1–51, 2009 A. Babich, et al, “Ironmaking”, textbook, RWTH Aachen University, Department of Ferrous Metallurgy, 2008 Ahindra Ghosh, Amit Chatterjee, “Ironmaking And Steelmaking: Theory And Practice”, PHI Learning Private Limmited, New Dehli 110001, 2008 P, BASU', U. SYAMAPRASAD, A. K. JOUHARI and H. S. RAY, “Smelting Reduction Technologies for Direct Ironmaking”, Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 1995, Vol. 12, pp 223-255
DRI – tiêuthụngaytạinơisảnxuấtHYTEMP – sảnphẩmđượcnạpchuyểntrựctiếp sang lòđiện EAFHBI – Xuấtkhẩuchonướcngoài
BOF-Basic Oxygen Furnace-Lòthổi OxyBFH-Blast Furnace type HearthOH-Open hearth type-KiểulòbằngEAF-Electric Furnace-Lòđiện
Nhóm 1: 2 giai đoạn-> 1: Hoàn nguyên Oxyt sắt để tạo ra DRI (~850 – 1050°C)-> 2: Nấu chảy trong môi trường khí hoàn nguyên
QuátrìnhhoànnguyênOxytsắtbắtđầu ở nhiệtđộkhoảng 850° đến 1050°C. Cácphảnứnggồmcónhưsau:3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2Fe3O4 + CO = FeO + CO2FeO + CO = Fe + CO2.CO sửdụngtrongphảnứnghoànnguyênđượcsinhtừphảnứngBoudard:C + CO2 = 2 CO
ITmk3® (Ironmaking Technology Mark Three) là thế thệ mới của công nghệ Midrex được xây dựng dựa trên cơ sở của công nghệ FASTMET (phát triển bởi tập đoàn thép KOBE, Nhật Bản), nguyên liệu là quặng sắt mịn vê viên với than cám mịn. Lò hoàn nguyên làm việc ở nhiệt độ tới 1350OC, ở vùng hoàn nguyên cuối cùng sắt trong viên nguyên liệu đã hoàn nguyên được tích tụ và đẩy xỉ ra ngoài.
