blog Hakkında Çelik Endüstrisi Sinter Yüksek Fırınlar için Kaliteli Hidrojen Kullanımı İlerlemesi

Bir yüksek fırını, sinterlenmiş cevherin kritik besleme görevi gördüğü devasa bir kimyasal reaktör olarak düşünün. Sinter kalitesi bozulduğunda—erken parçalanma veya yumuşama—gaz akış kanallarını tıkayabilir, üretim verimliliğini düşürebilir ve erimiş demir kalitesini tehlikeye atabilir. Bu makale, çelik üreticilerinin maliyet düşüşü, verimlilik artışı ve karbonsuzlaşma elde etmelerine yardımcı olmak için sinterlenmiş cevher için kalite değerlendirme yöntemlerini, optimizasyon stratejilerini ve yüksek fırın demir üretiminde hidrojen metalurjisinin umut verici uygulamasını incelemektedir.

Yüksek Fırın Demir Üretimindeki Zorluklar ve Sinterin Önemi

Çelik endüstrisi, dalgalanan pazar taleplerinden ve artan hammadde maliyetlerinden kaynaklanan artan baskılarla karşı karşıyadır. Uygunlaşmak için, üreticiler giderek daha fazla, kok oranlarını düşürürken kömür enjeksiyon oranlarını artırmak gibi maliyet düşürme önlemleri uygulamaktadır. Ancak, bu stratejiler genellikle, eksik kömür yanması (ince partiküller üreten) ve artan cüruf hacimleri yoluyla fırın geçirgenliğini istemeden bozar.

Optimal gaz geçirgenliğini korumak, yüksek fırın işletimi için temeldir. Verimli gaz akışı, uygun redoks reaksiyonlarını sağlar, yakıt kullanımını en üst düzeye çıkarır ve hem çıktıyı hem de demir kalitesini artırır. Birincil fırın beslemesi olarak, sinterlenmiş cevherin fiziksel özellikleri—parçacık boyutu dağılımı, mekanik dayanım ve indirgenebilirlik dahil—fırın yığını boyunca geçirgenliği doğrudan etkiler.

Temel Sinter Kalite Göstergeleri

Kapsamlı sinter değerlendirmesi, bu kritik parametrelerin izlenmesini gerektirir:

• İndirgeme Bozunma İndeksi (RDI): Yüksek sıcaklıkta indirgeme sırasında boyut bozulmasına karşı direnci ölçer. Daha yüksek RDI değerleri, üst fırın gaz akışını engelleyen daha fazla ince partikül oluşumunu gösterir.
• Yumuşama-Erime Özellikleri (S ve KS değerleri): S, ilk yumuşama sıcaklığını işaret ederken, KS yük altında geçirgenlik bakımını değerlendirir. Optimal değerler, alt fırında kararlı bir kohezif bölge oluşumunu sağlar.
• İndirgenebilirlik İndeksi (RI): Cevher indirgeme kolaylığını ölçer. Yüksek RI, yakıt verimliliğini artırırken, genellikle artan RDI ile ilişkilidir ve dikkatli bir dengeleme gerektirir.
• Tambur İndeksi (TI): Taşıma ve yükleme sırasında mekanik dayanıklılığı değerlendirir.
• Gang İçeriği (Vg) ve Erime Noktası (Tmg): Bu demir dışı bileşenler, cüruf akışkanlığını ve fırın geçirgenliğini etkiler.

Sinter Kalite İyileştirme Stratejileri

Gelişmiş sinter optimizasyonu şunları içerir:

• Hammadde Karışımı: Kimyasal bileşimi ve mineral fazlarını kontrol etmek için demir cevheri, akı ve yakıt oranlarını ayarlamak. Örneğin, kireçtaşı ilaveleri RDI'yi düşürürken silis RI'yi artırır.
• Proses Parametre Kontrolü: Optimal gözenek yapıları ve mineral toplulukları oluşturmak için sinterleme sıcaklığının, süresinin ve atmosferinin hassas düzenlemesi. Oksijen zenginleştirilmiş sinterleme, yakıt tüketimini azaltırken üretkenliği artırır.
• Yenilikçi Teknolojiler: Hibrit Peletlenmiş Sinter (HPS) teknolojisi, sinter karışımına peletlenmiş konsantre dahil eder, daha güçlü, daha indirgenebilir sinter ve daha düşük RDI sağlar—%40 yüksek dereceli pelet içeren Örnek D'de gösterildiği gibi.

Hidrojen Metalurjisi Uygulamaları

Hidrojenin temiz, verimli bir indirgeyici olarak potansiyeli, yüksek fırın operasyonlarını dönüştürmektedir. Hidrojen açısından zengin gazların (LNG, H ₂ ) enjekte edilmesi şunları sağlar:

• Kok değişimi ve CO ₂ emisyon azaltımı
• Hidrojenin üstün indirgenebilirliğinden kaynaklanan gelişmiş indirgeme kinetiği
• Anti-bozulma etkileri yoluyla RDI iyileştirmesi
• Daha geniş yumuşama aralıkları ve alt fırın geçirgenliği için daha iyi KS değerleri

Termal dalgalanmaları önlemek için yanma kontrolü ve hidrojen gevrekleşmesinin azaltılması dahil olmak üzere zorluklar devam etmektedir. Tam uygulama için hidrojen davranışı ve enjeksiyon protokolleri üzerine daha fazla araştırma esastır.

Deneysel Bulgular

Yüksek kömür enjeksiyonu ve hidrojen açısından zengin koşulları simüle eden laboratuvar çalışmaları şunları ortaya koydu:

• Hidrojen, HPS sinteri (Örnek D) üstün anti-bozulma performansı göstererek, konsantrasyonla orantılı olarak RDI değerlerini sürekli olarak düşürdü.
• Hidrojen, özellikle daha zayıf sinterlere (A/B) karşı kararlı performans gösterenlere (C/D) göre yumuşama aralıklarını genişletti ve KS değerlerini iyileştirdi.

Gelecek Yönler

Devam eden gelişmeler şunları gerektirir:

• Yüksek fırınlar içindeki hidrojen reaksiyonları üzerine temel araştırma
• Yeni nesil sinter güçlendirme tekniklerinin geliştirilmesi
• Sinter özelliklerini hidrojen enjeksiyon rejimleriyle uyumlu hale getiren dinamik operasyonel parametre optimizasyonu

Entegre sinter kalite yönetimi ve hidrojen metalurjisi uygulaması sayesinde, çelik endüstrisi, sürdürülebilir demir üretimi için yol açarak, üretkenlik, maliyet verimliliği ve çevresel performansta eş zamanlı iyileştirmeler elde edebilir.