اخبار شرکت پیشرفت‌های صنعت فولاد در کیفیت پخت و استفاده از هیدروژن برای کوره‌های بلند

تصور کنید کوره بلند را به عنوان یک راکتور شیمیایی عظیم، که در آن سنگ کلوخه پخته شده به عنوان خوراک حیاتی آن عمل می کند. هنگامی که کیفیت کلوخه پخته شده رو به زوال می رود - خرد شدن یا نرم شدن زودرس - می تواند کانال های جریان گاز را مسدود کند، که باعث کاهش راندمان تولید و به خطر افتادن کیفیت آهن مذاب می شود. این مقاله روش‌های ارزیابی کیفیت سنگ کلوخه پخته شده، استراتژی‌های بهینه‌سازی و کاربرد امیدوارکننده متالورژی هیدروژن در آهن‌سازی کوره بلند را بررسی می‌کند تا به فولادسازان در دستیابی به کاهش هزینه، افزایش راندمان و کربن‌زدایی کمک کند.

چالش‌ها در آهن‌سازی کوره بلند و اهمیت کلوخه پخته شده

صنعت فولاد با فشارهای فزاینده‌ای از سوی نوسانات تقاضای بازار و افزایش هزینه‌های مواد اولیه مواجه است. برای انطباق، تولیدکنندگان به طور فزاینده‌ای اقدامات کاهش هزینه مانند کاهش نرخ کک و در عین حال افزایش نسبت تزریق زغال سنگ را اجرا می‌کنند. با این حال، این استراتژی‌ها اغلب ناخواسته باعث تخریب نفوذپذیری کوره از طریق احتراق ناقص زغال سنگ (تولید ذرات ریز) و افزایش حجم سرباره می‌شوند.

حفظ نفوذپذیری بهینه گاز برای عملکرد کوره بلند اساسی است. جریان کارآمد گاز، واکنش‌های اکسایش-کاهش مناسب را تضمین می‌کند، استفاده از سوخت را به حداکثر می‌رساند و هم خروجی و هم کیفیت آهن را افزایش می‌دهد. به عنوان خوراک اصلی کوره، خواص فیزیکی سنگ کلوخه پخته شده - از جمله توزیع اندازه ذرات، استحکام مکانیکی و قابلیت احیا - مستقیماً بر نفوذپذیری در سراسر ستون کوره تأثیر می‌گذارد.

شاخص‌های کلیدی کیفیت کلوخه پخته شده

ارزیابی جامع کلوخه پخته شده نیازمند نظارت بر این پارامترهای حیاتی است:

• شاخص تخریب کاهش (RDI): مقاومت در برابر تخریب اندازه در طول کاهش در دمای بالا را اندازه گیری می کند. مقادیر RDI بالاتر نشان دهنده تولید بیشتر ریزدانه است که جریان گاز کوره بالایی را مسدود می کند.
• خواص نرم شدن-ذوب (مقادیر S و KS): S دمای نرم شدن اولیه را نشان می دهد، در حالی که KS نگهداری نفوذپذیری تحت بار را ارزیابی می کند. مقادیر بهینه، تشکیل ناحیه منسجم پایدار را در کوره پایینی تضمین می کند.
• شاخص احیا (RI): سهولت احیای سنگ معدن را تعیین می کند. در حالی که RI بالا راندمان سوخت را بهبود می بخشد، اغلب با افزایش RDI همبستگی دارد که نیاز به تعادل دقیق دارد.
• شاخص تامبلر (TI): دوام مکانیکی را در حین جابجایی و بارگیری ارزیابی می کند.
• محتوای گانگ (Vg) و نقطه ذوب (Tmg): این اجزای غیرآهنی بر سیالیت سرباره و نفوذپذیری کوره تأثیر می گذارند.

استراتژی‌های افزایش کیفیت کلوخه پخته شده

بهینه‌سازی پیشرفته کلوخه پخته شده شامل موارد زیر است:

• اختلاط مواد خام: تنظیم نسبت سنگ آهن، شار و سوخت برای کنترل ترکیب شیمیایی و فازهای معدنی. به عنوان مثال، افزودن سنگ آهک RDI را کاهش می دهد در حالی که سیلیس RI را افزایش می دهد.
• کنترل پارامترهای فرآیند: تنظیم دقیق دمای پخت، مدت زمان و اتمسفر برای مهندسی ساختارهای متخلخل و مجموعه‌های معدنی بهینه. پخت غنی شده با اکسیژن، بهره‌وری را بهبود می‌بخشد و در عین حال مصرف سوخت را کاهش می‌دهد.
• فناوری‌های نوآورانه: فناوری کلوخه پخته شده پلت شده هیبریدی (HPS) کنسانتره پلت شده را در مخلوط کلوخه پخته شده ادغام می کند و کلوخه پخته شده قوی تر و قابل احیای بیشتری با RDI کمتر تولید می کند - همانطور که توسط نمونه D حاوی 40٪ وزنی پلت های با درجه بالا نشان داده شده است.

کاربردهای متالورژی هیدروژن

پتانسیل هیدروژن به عنوان یک عامل احیای تمیز و کارآمد، عملیات کوره بلند را متحول می کند. تزریق گازهای غنی از هیدروژن (LNG، H ₂ ) امکان پذیر می کند:

• جایگزینی کک و کاهش انتشار CO ₂ افزایش سینتیک کاهش از قابلیت احیای برتر هیدروژن
• بهبود RDI از طریق اثرات ضد تخریب
• محدوده های نرم شدن گسترده تر و مقادیر KS بهتر برای نفوذپذیری کوره پایین تر
• چالش‌ها همچنان باقی است، از جمله کنترل احتراق برای جلوگیری از نوسانات حرارتی و کاهش شکنندگی هیدروژن. تحقیقات بیشتر در مورد رفتار هیدروژن و پروتکل‌های تزریق برای اجرای کامل ضروری است.

یافته‌های تجربی

مطالعات آزمایشگاهی که شرایط تزریق زغال سنگ بالا و غنی از هیدروژن را شبیه‌سازی می‌کنند، نشان دادند:

هیدروژن به طور مداوم مقادیر RDI را متناسب با غلظت کاهش داد، به طوری که کلوخه پخته شده HPS (نمونه D) عملکرد ضد تخریب برتری را نشان داد.

• هیدروژن فواصل نرم شدن را گسترش داد و مقادیر KS را بهبود بخشید، به ویژه برای کلوخه های پخته شده ضعیف تر (A/B) در مقابل اجراکنندگان پایدار (C/D) مفید بود.
• جهت‌های آینده

پیشرفت‌های مستمر نیازمند موارد زیر است:

تحقیقات بنیادی در مورد واکنش‌های هیدروژن در کوره‌های بلند

• توسعه تکنیک‌های تقویت کلوخه پخته شده نسل بعدی
• بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی پویا که خواص کلوخه پخته شده را با رژیم‌های تزریق هیدروژن هماهنگ می‌کند
• از طریق مدیریت یکپارچه کیفیت کلوخه پخته شده و اجرای متالورژی هیدروژن، صنعت فولاد می تواند به بهبود همزمان در بهره وری، راندمان هزینه و عملکرد زیست محیطی دست یابد - که راه را برای آهن‌سازی پایدار هموار می کند.