Agglomerátum (acélipar)

Az agglomerátum egy olyan anyag álló vas-oxidot és meddőkőzet pörkölt és szintereljük egy szinterelő üzemből . Ezt a terméket korábban vasérccel és oxidokkal kevert szén elégetésével nyerik . A vasérc kondicionálása optimalizálja a kohóban történő felhasználását .

Történelem

Az agglomeráció érdeklődését nagyon korán felismerték, de az akkor alkalmazott folyamatok nem voltak folyamatosak. A primitív módszer, amely gyakorlatilag hálós kereket tartalmaz , a XIX . Század végén felhagyott a túlzott üzemanyag-kiadások miatt. Ezután a tengelykemencék kicserélik őket, sokkal nagyobb hatékonyságuknak köszönhető mind a reakció bezártsága, mind az áramellenes működés (a szilárd anyagok lemennek és a gázok felfelé mennek).

Ezekben a kemencékben a vasércek pörkölésével az ellenkező eredményt kapják, mint amire most törekednek: 1895-ben a pörkölést alacsony hőmérsékleten hajtják végre, hogy elkerüljék agglomerációját, annak érdekében, hogy törékeny érc legyen.

Ore grillezés sütők ezután kádak ihlette kohókról és mészégető kemencék és nem volt nagyon termékeny eszközöket. Az elvét automatizáló Greenawald-folyamat 1910 körül bizonyos fejlődésen ment keresztül, amely évi 300 000 tonna termelést tett lehetővé.

Ban ben 1906. június, Az első lánc agglomerációs gép (más néven grid), által épített AS Dwight és RL Lloyd megkezdi tesztek agglomeráció réz és ólom ércek . Az első sor az agglomerációs vasérc 1910-ben épült a Birdsboro , Pennsylvania .

Az érc agglomerációja egy láncon körülbelül harminc évig tart, amíg elterjed az acéliparban . Míg a második világháború előtt főként az ércbírák helyreállítására használták, 1945 után a nyersásványok feldolgozására általánosították. Jelenleg elengedhetetlen a szerepe, mert lehetővé teszi több ásványi anyag keverését közöttük, és különösen a többé-kevésbé vasban gazdag ásványi hulladék beépítését. Ez az újrahasznosítási szerep javítja a jövedelmezőséget és korlátozza az acélkomplexumok hulladékát, amelyek sok vasban gazdag maradékot képeznek ( salak , iszap, por stb. ).

Érdeklődési körök és korlátozások

Érdeklődési körök

Az agglomerátum a kohóban történő felhasználásra optimalizált termék. Ehhez több feltételnek kell a legjobban megfelelnie:

egy olyan oxidmátrixból kell állnia, amely a koksz (főként szilícium-dioxid ) elégetéséből származó hamu kombinációjával olvadó salakot eredményez , amely mindkét reakcióképes a szennyeződések ( különösen a koksz által termelt kén ) szempontjából, nem túl agresszív a kohót bélelő, a visszanyerésére alkalmas minőségű tűzálló anyagok felé ;
ellenőrizze a pontos szemcseméretet , általában 20 és 80 mm között (túl kicsi darabok eltömítik a sütőt, és a túl nagyok túl sokáig tartanak, amíg a szívvé nem alakulnak át);
fenntartani a redukáló gázok permeabilitását, és ezt a lehető legmagasabb hőmérsékleten;
alacsony hőmérsékletű endoterm reakciókat hajt végre, amelyek gazdaságosabban megvalósíthatók a kohóban. Ez lényegében a szárítás , a kalcinálás a meddőkőzet (de karbonizáció mészkő és kiszáradás a agyag vagy gipsz ), és reakciók csökkentése . Az agglomerátum ekkor azonos tömeg alapján vasban gazdagabb lesz, mint az érc.
túloxidálja a vas-oxidokat, a Fe 2 O 3 -ota kohóban jelenlévő szén-monoxid jobban redukálja, mint a kevésbé oxidált vegyületek, különösen a Fe 3 O 4.

Egy másik előny a nemkívánatos elemek kiküszöbölésében rejlik: a lánc-agglomerációs eljárás megszünteti az ércben és adalékanyagaiban lévő kén 80-95% -át. Ez egyúttal megszabadulhat a cinktől is , amely egy olyan elem, amely "mérgezi" a kohókat, mert 907 ° C-os párolgási hőmérséklete megfelel a jól végzett pörkölés hőmérsékletének .

Korlátozások

Másrészt az agglomerátum koptató termék, és különösen törékeny . Az ismételt kezelés rontja szemcseméretét , és finom bírságot eredményez , ami miatt rosszul alkalmazható a kohóktól távol eső helyszínekre: ilyenkor a pellet előnyösebb. A szinterelés során leadott energia növelésével javítható a hidegállóság, különösen a zúzódás ellen.

A mechanikai szilárdság javítása szintén javítja az agglomerátum ellenállását az azt használó folyamatokban. Ennek oka, hogy a hematit redukciója (Fe 2 O 3) magnetitben (Fe 3 O 4) belső kényszereket hoz létre . De az agglomerátum előállítási költségeinek növekedése mellett a redukálhatóság romlik, ha a mechanikai szilárdság javítására törekszenek.

Fogalmazás

Az agglomerátumot általában aszerint osztályozzák, hogy savas vagy lúgos. Az i c teljes bázisképességi indexet a tömegkoncentrációk következő arányával számítják ki :

{\ displaystyle I_ {c} = {\ frac {[CaO] + [MgO]} {[SiO_ {2}] + [Al_ {2} O_ {3}]}}}

Gyakran egyszerűsítünk egy egyszerű ( i (vagy néha i a ) jelöléssel rendelkező egyszerűsített index kiszámításával, amely megegyezik a CaO / SiO 2 aránnyal . Az agglomerátum, amelynek i c indexe kisebb, mint 1, savasnak mondható, nagyobb, mint 1, általában bázikusnak mondható, 1-gyel egyenlő, önolvadásnak minősül ( i c = 1 ekvivalens i a = 1-vel) , 40). Az 1950-es évek előtt a 0,5-nél kisebb i c indexű agglomerátum volt többségben. Aztán, amikor megértették, hogy az agglomerátum beépítheti a meszkövet, amelyet külön töltenek fel a kohóban, az általános indexek általánosodtak: 1965-ben a 0,5-nél alacsonyabb indexek az előállított agglomerátum kevesebb mint 15% -át tették ki, míg a bázikus agglomerátumok 45% -ot képviseltek.

Megtaláljuk továbbá a:, k összefüggést , amelyet empirikusan határozunk meg (néha egyenlő, leegyszerűsítve: 1). A vas redukcióját önmagában elősegíti egy bázikus közeg, és a csúcsértéke 2 < i b <2,5. Ezen a területen is a legjobb a mechanikai ellenállás (és a salak olvadhatósága is a legrosszabb, ami megnehezíti a nagyolvasztóból történő kiürítést). Beyond index i b értéke 2,6, az aránya az olvadt agglomerátum növekszik, ami eltömi a pórusokat és lassítja a kémiai reakciók között a gázok és az oxidok. Ami a sav agglomerátumok egy index i b kevesebb, mint 1, lágyulási kezdődik, amint csak körülbelül 15% -a az érc csökken. ${\ displaystyle \ scriptstyle \ i_ {b} = {\ frac {[CaO] + k \ cdot [MgO]} {[SiO_ {2}]}}}$

Az optimális bázicitási indexet ezért a felhasznált érc, a kohó műszaki jellemzői, az öntöttvas rendeltetési helye és a kívánt tulajdonságok függvényében határozzák meg. Megjegyezzük például:

A öntöttvas előállított Minette Lorraine szánt finomításra a Thomas folyamatban volt bázikussága i = 1,35 ( vagyis a teljes index I = 1), ami egy kompromisszumot viszkozitása alacsony hőmérsékleten (amely megköveteli a savas salak) és kénmentesítési ( az alapvető salak előnyben részesíti);
gyárak, amelyekben a kénben gazdag vas tartalma nem jelent problémát, savasabb agglomerátumot vesznek fel: i = 0,9–1,0. Ez elősegíti a szilícium redukcióját, de lehetséges 0,1–0,25% kéntartalom elérése;
nagyolvasztóban a ferromangán előállításához magas mangánhozamra van szükség, ezért magas az alapértékek, akár i = 1,7 vagy 1,8 (tudva, hogy ebben az esetben az index megfelel !). Ebben az esetben az olvaszthatóság másodlagos pont, a salakok hőmérséklete elérheti az 1650 ° C-ot ( a finomításra szánt kohók gyártása során az 1450 ° C - 1550 ° C helyett ). ${\ displaystyle \ scriptstyle \ i = {\ frac {[CaO] + [MgO] + [BaO]} {[SiO_ {2}]}}}$

Megjegyzések és hivatkozások

Megjegyzések

A francia ajkú Belgiumban ezt az anyagot „frittnek” nevezték - két t-vel, mert szinterelt és nem sült -, amikor ott előállították és elfogyasztották.
A piritek , a kénsav előállításának maradványai pörkölése történelmileg csak a kén és a cink eltávolítását szolgálta. Ezek valóban 60–65% vasat és kevesebb, mint 0,01% foszfort tartalmaznak, de legfeljebb 6% ként és 12% cinket.

Hivatkozások

" Cockerill Ougrée (4/22) "
(in) Julius H. Strassburger Dwight C. Brown , Terence E. Dancy és Robert L. Stephenson , Nagyolvasztó - elmélet és gyakorlat, Vol. 1 , New-York, Gordon és Breach Science Publishers,1984, 275 p. ( ISBN 0-677-13720-6 , online olvasás ) , p. 221-239
(in) William E. Greenawald , " A Greenawald Szinterezés Process " , Építőipari Tudományos Press , vol. 122,1921. január 15, P. 81–85 ( online olvasás )
(in) L. Hand (körzeti bíró) DWIGHT LLOYD SINTERING & CO., Inc., szemben Greenawalt (ORE CLAIMS AMERICAN CO., Intervener). , Másodfokú körzeti fellebbviteli bíróság,1928. augusztus 20( online olvasás )
(en) Maarten Geerdes , Hisko Toxopeus és Cor van der Vliet , Koromvasolvasztás : Bevezetés , IOS Press,2009, 2 nd ed. ( ISBN 978-1-60750-040-7 és 160750040X , online olvasás ) , p. 26.
Jacques Corbion ( pref. Yvon Lamy), Le savoir… vas - A kohó szószedete: A vas és az öntöttvas zónában élő férfiak nyelve ... (ízletes, néha) a bányásztól tegnap és ma a kokszfához , 5,1989[ a kiadások részletei ] ( online olvasható ) , 1. kötet, 1. o. 421; 2543; 2559
(de) K. Grebe, „Das Hochofenverhalten von Möller und Koks” , F. Oeters, R. Steffen, Berichte, gehalten im Kontaktstudium „Metallurgie des Eisens; I. Teil: Eisenerzeugung “ , t . 2, Düsseldorf, Verlag Stahleisen mbH, coll. "Kohászat",1982( ISBN 3-514-00260-6 ) , p. 95-101

Adolf Ledebur , A vaskohászat elméleti és gyakorlati kézikönyve, I. és II( lásd az irodalomjegyzékben )

1. kötet, 1. o. 252-253
1. kötet, 1. o. 254-271
1. kötet, 1. o. 244; 251
1. kötet, 1. o. 260-270
1. kötet, 1. o. 237
1. kötet, 1. o. 248
1. kötet, 1. o. 231-233; 245-247

Lásd is

Bibliográfia

Adolf Ledebur ( trad. Barbary de Langlade, F. Valton átdolgozta és jegyzetekkel ellátta), A vaskohászat elméleti és gyakorlati kézikönyve, Tome I és Tome II , Librairie politechnika Baudry et Cie szerkesztő,1895[ a kiadások részlete ]

Kapcsolódó cikkek