บล็อก เกี่ยวกับ ความก้าวหน้าของอุตสาหกรรมเหล็กในการปรับปรุงคุณภาพการเผาผนึก การใช้ไฮโดรเจนสำหรับเตาหลอม

ลองนึกภาพเตาถลุงเหล็กเป็นเครื่องปฏิกรณ์เคมีขนาดใหญ่ โดยมีแร่เผาผนึกเป็นวัตถุดิบตั้งต้นที่สำคัญ เมื่อคุณภาพการเผาผนึกลดลง—แตกหรืออ่อนตัวลงก่อนเวลาอันควร—อาจขัดขวางช่องทางการไหลของก๊าซ ลดประสิทธิภาพการผลิต และลดทอนคุณภาพของเหล็กหลอมเหลว บทความนี้สำรวจวิธีการประเมินคุณภาพสำหรับแร่ซินเทอร์ กลยุทธ์การหาค่าเหมาะที่สุด และการประยุกต์ใช้โลหะวิทยาไฮโดรเจนในการผลิตเหล็กด้วยเตาถลุงเหล็กเพื่อช่วยให้ผู้ผลิตเหล็กลดต้นทุน เพิ่มประสิทธิภาพ และกำจัดคาร์บอนได้

ความท้าทายในการผลิตเหล็กจากเตาหลอมเหล็กและความสำคัญของการเผาผนึก

อุตสาหกรรมเหล็กเผชิญกับแรงกดดันที่เพิ่มขึ้นจากความต้องการของตลาดที่ผันผวนและต้นทุนวัตถุดิบที่สูงขึ้น ในการปรับตัว ผู้ผลิตใช้มาตรการลดต้นทุนมากขึ้น เช่น การลดอัตราโค้กในขณะที่เพิ่มอัตราส่วนการฉีดถ่านหิน อย่างไรก็ตาม กลยุทธ์เหล่านี้มักจะลดความสามารถในการซึมผ่านของเตาเผาโดยไม่ได้ตั้งใจจากการเผาไหม้ถ่านหินที่ไม่สมบูรณ์ (สร้างอนุภาคละเอียด) และปริมาณตะกรันที่เพิ่มขึ้น

การรักษาความสามารถในการซึมผ่านของก๊าซให้เหมาะสมเป็นพื้นฐานของการทำงานของเตาถลุงเหล็ก การไหลของก๊าซอย่างมีประสิทธิภาพช่วยให้เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เหมาะสม เพิ่มการใช้เชื้อเพลิงสูงสุด และเพิ่มทั้งผลผลิตและคุณภาพเหล็ก ในฐานะวัตถุดิบตั้งต้นของเตาเผา คุณสมบัติทางกายภาพของแร่ซินเตอร์ รวมถึงการกระจายขนาดอนุภาค ความแข็งแรงทางกล และความสามารถในการลดได้ มีอิทธิพลโดยตรงต่อการซึมผ่านของกองเตาเผาทั้งหมด

ตัวชี้วัดคุณภาพการเผาที่สำคัญ

การประเมินซินเตอร์ที่ครอบคลุมจำเป็นต้องตรวจสอบพารามิเตอร์ที่สำคัญเหล่านี้:

• ดัชนีการย่อยสลายลดลง (RDI):วัดความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพของขนาดในระหว่างการลดอุณหภูมิที่สูง ค่า RDI ที่สูงขึ้นบ่งชี้ถึงการสร้างค่าละเอียดที่มากขึ้นซึ่งขัดขวางการไหลของก๊าซเตาเผาส่วนบน
• คุณสมบัติการทำให้อ่อนตัว-หลอมเหลว (ค่า S และ KS):S ทำเครื่องหมายอุณหภูมิการทำให้อ่อนตัวเริ่มต้น ในขณะที่ KS ประเมินการบำรุงรักษาความสามารถในการซึมผ่านภายใต้ภาระ ค่าที่เหมาะสมที่สุดช่วยให้มั่นใจได้ถึงการก่อตัวของโซนเหนียวที่มั่นคงในเตาเผาชั้นล่าง
• ดัชนีความสามารถในการลด (RI):ลดปริมาณแร่ได้อย่างง่ายดาย แม้ว่า RI ที่สูงจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง แต่ก็มักจะสัมพันธ์กับ RDI ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งจำเป็นต้องมีการทรงตัวอย่างระมัดระวัง
• ดัชนีแก้วน้ำ (TI):ประเมินความทนทานทางกลระหว่างการจัดการและการชาร์จ
• ปริมาณ Gangue (Vg) และจุดหลอมเหลว (Tmg):ส่วนประกอบที่ไม่ใช่เหล็กเหล่านี้ส่งผลต่อการไหลของตะกรันและการซึมผ่านของเตาหลอม

กลยุทธ์การเพิ่มคุณภาพซินเตอร์

การเพิ่มประสิทธิภาพซินเตอร์ขั้นสูงเกี่ยวข้องกับ:

• การผสมวัตถุดิบ:การปรับอัตราส่วนแร่เหล็ก ฟลักซ์ และเชื้อเพลิงเพื่อควบคุมองค์ประกอบทางเคมีและเฟสแร่ ตัวอย่างเช่น การเติมหินปูนจะทำให้ RDI ลดลง ในขณะที่ซิลิกาจะช่วยเพิ่ม RI
• การควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการ:การควบคุมอุณหภูมิ ระยะเวลา และบรรยากาศในการเผาผนึกที่แม่นยำเพื่อสร้างโครงสร้างรูพรุนและการประกอบแร่ที่เหมาะสมที่สุด การเผาผนึกที่อุดมด้วยออกซิเจนช่วยเพิ่มผลผลิตในขณะที่ลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง
• เทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรม:เทคโนโลยีเครื่องเผาผนึกแบบอัดเม็ดแบบไฮบริด (HPS) รวมเอาสารเข้มข้นที่อัดเป็นก้อนเข้าไปในส่วนผสมของการเผาผนึก ทำให้ได้ตัวเผาที่แข็งแกร่งขึ้นและลดค่าได้มากขึ้นด้วย RDI ที่ต่ำกว่า ตามที่แสดงให้เห็นโดยตัวอย่าง D ที่มีเม็ดคุณภาพสูง 40wt%

การประยุกต์โลหะผสมไฮโดรเจน

ศักยภาพของไฮโดรเจนในฐานะตัวรีดักแทนท์ที่สะอาดและมีประสิทธิภาพกำลังเปลี่ยนแปลงการดำเนินงานของเตาถลุงเหล็ก การฉีดก๊าซที่มีไฮโดรเจนสูง (LNG, H₂) ช่วยให้:

• การเปลี่ยนโค้กและ CO₂การลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
• จลนศาสตร์การลดที่เพิ่มขึ้นจากความสามารถในการลดที่เหนือกว่าของไฮโดรเจน
• การปรับปรุง RDI ด้วยฤทธิ์ต้านการย่อยสลาย
• ช่วงการอ่อนตัวที่กว้างขึ้นและค่า KS ที่ดีขึ้น เพื่อการซึมผ่านของเตาหลอมที่ลดลง

ความท้าทายยังคงมีอยู่ รวมถึงการควบคุมการเผาไหม้เพื่อป้องกันความผันผวนของความร้อนและการบรรเทาการเปราะของไฮโดรเจน การวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับพฤติกรรมของไฮโดรเจนและระเบียบวิธีในการฉีดเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดำเนินการอย่างเต็มรูปแบบ

ผลการทดลอง

การศึกษาในห้องปฏิบัติการจำลองการฉีดถ่านหินในปริมาณสูงและสภาวะที่อุดมด้วยไฮโดรเจนพบว่า:

• ไฮโดรเจนลดค่า RDI ตามสัดส่วนความเข้มข้นอย่างต่อเนื่อง โดยตัวเผา HPS (ตัวอย่าง D) แสดงประสิทธิภาพในการต้านการย่อยสลายที่เหนือกว่า
• ไฮโดรเจนขยายช่วงการทำให้อ่อนตัวลงและค่า KS ที่ดีขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งให้ประโยชน์แก่ซินเตอร์ที่อ่อนกว่า (A/B) เทียบกับนักแสดงที่เสถียร (C/D)

ทิศทางในอนาคต

ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องต้องการ:

• การวิจัยพื้นฐานเกี่ยวกับปฏิกิริยาไฮโดรเจนภายในเตาถลุงเหล็ก
• การพัฒนาเทคนิคการเสริมความแข็งแกร่งของการเผาผนึกรุ่นต่อไป
• การปรับพารามิเตอร์การปฏิบัติงานแบบไดนามิกให้เหมาะสมซึ่งปรับคุณสมบัติของซินเตอร์ให้สอดคล้องกับระบบการฉีดไฮโดรเจน

ด้วยการจัดการคุณภาพซินเตอร์แบบบูรณาการและการนำโลหะวิทยาไฮโดรเจนมาใช้ อุตสาหกรรมเหล็กสามารถบรรลุการปรับปรุงในด้านประสิทธิภาพการผลิต ความคุ้มค่าด้านต้นทุน และประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมไปพร้อมๆ กัน ซึ่งปูทางสู่การผลิตเหล็กที่ยั่งยืน