بخشی از مقاله
استفاده از ماده آلی پریدور به عنوان ماده افزودنی درساخت گندله مورد
مصرف در واحدهای احیای مستقیم
چکیده
در صنعت تولید فولاد هر چه میزان عناصر مضر(ترکیبـات اسـیدی موجـود)کمتـر باشـد بـه همـان میـزان کـاهش مصارف برق، نسوز و بالا بردن راندمان تولید را در برخواهد داشت. جهت تولیـد گندلـه در حـال حاضـر از مـواد افزودنــی ســنگ آهــک دولــومیتی و بنتونیــت بــهعنــوان مــاده چــسباننده و تنظــیم درجــه بازیــسیته اســتفاده میشود.
بنتونیــت مــصرفی دارای اکــسید سیلیــسیم بــالائی مــیباشــد 63) تــا66 درصــد) بــه همــین لحــاظ میــزان SiO2 در گندله((pellet به بیش از 1/8تا2/3در صد میرسد. در این تحقیق با استفاده از ماده آلی پریدور بررسی شده اسـت این ماده آلی(Organic Binder) عنوان یک چسب آلی در صنایع غذایی و دارویی وکارخانجات صنعتی استفاده میشود. این ترکیب آلی که با اسم اختصاری(CMC(Carboxy Methl Cellulose شناخته میشود فاقد ترکیبات اسیدی بوده و تأثیرات مثبتی بر ساختار گندله میگذارد. از پارامترهای مؤثر مـیتـوان بـه افـزایش میـزان مقاومـت مکانیکی گندله خام و خشک شده، همچنین کاهش SiO2 نام بـرد. یکـی از فاکتورهـای مهـم در کیفیـت گندلـه تولیدی میزان آهن کل میباشد بهدلیل مصرف فوق العاده کم این ماده آلی (پریدور در حدود0/04تا0 /05درصد)
گندلههای تولیدی دارای آهن کل بالاتر از 67/5 درصد خواهد شد که تأثیر بسزایی در افزایش میزان درجه فلزی در واحدهای احیای مستقیم خواهد داشت.
-1 کارشناس -2 کارشناس ارشد
219 هشتمین کنگره سالیانه انجمن مهندسین متالورژی ایران
مقدمه
ماده آلی پریدور دارای ترکیب شیمیائی CH2COONa به عنوان یک چسب آلی در صنایع مواد غـذایی
ـ دارویی وکارخانجات صنعتی استفاده میشوددرصنعت آهن وفولاد در قسمت ساخت و تولید گندله در بعضی از کشورها تحقیقاتی بر روی این ماده آلی به عنوان جایگزین مناسبی برای پودر بنتونیـت صـورت گرفته است. بهدلیل ترکیب خاصی از حلقههای زنجیری سـلولزی ایـن مـاده آلـی دارای میـل جـذب آب زیادی میباشد، در لایههای سطوح کلیواژ این ماده میتواند 10 الی 15 برابر خـود آب جـذب کنـد. ایـن ماده آلی فاقد ترکیبات اسیدی مانند SiO2 و Al2O3 میباشد به همین دلیل ضمن اسـتفاده از آن در تولیـد گندله باعث بالا بردن میزان آهن کل در گندله پختـه مـیشـود در حـال حاضـر کـشور برزیـل دریکـی از واحدهای تولیدی با استفاده از پریدور میزان آهن کل در گندله را به68 درصـد رسـانده اسـت ایـن میـزان آهن کل باعث بالا رفتن درجه فلزی در واحدهای احیا مستقیم و افزایش راندمان تولیـد مـیشـود. تولیـد کننده این ماده آلی شرکت AKZO NOBEL هلند میباشد.
مواد و روش تحقیق
با استفاده از امکانات موجود در آزمایشگاه فیزیک و تحقیقات کاربردی شرکت فولاد خوزسـتان بررسـی و آزمایشهایی تحت عنوان تأثیرات ماده آلی پریـدور بـر روی مشخـصات کیفـی گندلـه خـام و پختـه و همچنین آزمایشهایی احیایی در ابعاد نیمه صنعتی (pilot plant) صورت گرفت.
مخلوط سنگ آهن استفاده شده در این تحقیق مخلوطی از سنگهای آهـن برزیل،گـل گهـر (سـیرجان)،
چادرملو(یزد)، و برگـشتیهـای کارخانـه((Return screen بـود. سـطح ویـژه((Specific surface پـودر مخلوط در انجام عملیات آسیا پذیری در حدود 2000 تا 2100 Cm2/gr شده است. میزان انرژی مصرفی برای عملیات آسیا کردن 10/2 تا 11 Kwh/ton میباشد.
در این تحقیق از دونمونه مختلف پریدور با کدهای 330 و330c استفاده شده است .
آزمایشها در سه سری مختلف انجام گرفت :
-1 در سری اول به نسبت 0/03 تا0/1 در صد پریـدور نـوع 330c و 1/2 درصـد سـنگ آهـک دولـومیتی جهت تنظیم بازیسیته استفاده شد.
-2 درسری دوم به نسبت 0/04 تا 0/05 بهطور ثابت و 0/6 درصد سنگ آهک دولومیتی اسـتفاده گردیـد.
در آزمایشهای سری دوم بنا به پیشنهاد کارشناس شرکت سازنده، محلول NaOH با غلظت مشخص به نسبت 0/05 درصد که قبلاً تهیه شده بود، جهت خاصـیت چـسبندگی بیـشتر ذرات سـنگ آهـن بـه یکدیگر استفاده شد.
-3 در سری سوم از آزمونها تنها ماده اضافه کننده پریدور بوده که به نسبت 0/04 درصد اضافه گردید.
استفاده از ماده آلی پریدور . . . 913
آزمایشهای احیایی لازم با استفاده از آزمون سبد((Bascket test و آزمـون لینـدرLinder test بـر روی نمونههای قابل قبول انجام گرفت.
یافتهها و بحث
همان طور که در گرافهای شکلهای 1 تا 6 مـشاهده مـیشـود، بیـشترین تـأثیراین مـاده آلـی درکیفیـت گندلههای خام میباشد. ضمن افزودن مقادیر0/03 تا 0/1درصد از پریدورنوع 330c میـزان Drop No بـه نحو محسوسی افزایش را نشان میدهد. بهطوریکه هنگام استفاده از بنتونیت چـه در مرکـز تحقیقـات ویـا کارخانه گندله سازی میزان عدد افتادن (D.N) بین 3/5 تـا4/5 عـدد بـود. صـورتی کـه هنگـام اسـتفاده از پریدور، این عدد از 3/6 تا 10 افزایش را نشان میدهد (شکل شـماره .(3 مقاومـت مکـانیکی گندلـه خـام
(Green Pellet) در دو حالت تر وخشک اندازه گیری شده است در مورد استحکام گندله خـام آنچنـان تغییــرات قابــل ملاحظــه ای دیــده نمــی شــود(شــکل شــماره .(1 ولــی اســتحکام گندلــه خــشک شــده
(Dry Strength) به نحو چشم گیری افزایش را نشان میدهد(شکل شماره (2 در این مرحله بـه مقاومـت گندلهها در برابر شوکهای حرارتی بسیار کمک میشود بهطوریکه میتوان پس از مرحله UP . Draft Drying که در دمای 300 درجه انجام میشود گندلـه را تـا 750 درجـه سـانتی گـراد بـدون کـوچکترین صدمه ای از نظر متلاشی شدن گرم کرد. در صورتی که گندلـههـای فاقـد پریـدور 300 تـا 400 درجـه را بیشتر تحمل نمیکنند چنانچه در این مرحله ازحرارت دهی بیش از400درجـه دمـا ببینـد بـهدلیـل شـوک ناشی از خروج آب وسرعت تبخیر دچار اضمحلال شده ومتلاشی میشوند.
-1 د ر مورد سایش گندله پخته شـده بـا افـزایش پریـدور از 0/03تـا0/1 درصـد A.Index رونـد نزولـی داشته بهطوریکه در پختهای نهایی با 0/05درصد پریدور و0/6درصد آهـک دولـومیتی سـایش در محدوده 3/7 تا 4 درصد میباشد.
-2 یکی از فاکتورهای مهم واساسی در کیفیت گندلـه پختـه میـزان آهـن کـل (Fetotal) اسـت. بـه دلیـل استفاده از پریدور که فاقد ناخالصیهای اسیدی بوده در این سری از آزمایشها میزان آهـن کـل بـین
67/3 تا 67/7 در نوسان بود که نسبت به گندله های مشابه با اسـتفاده از بنتونیـت، بـه میـزان 0/5 تـا 0/7
درصدافزایش را نشان میدهد(شکل شماره .(4
-3 کاهش میزان SiO2 درگندله بهدلیل استفاده نکردن از بنتونیت که حـاوی مقـدار زیـادی SiO2 بـوده، درصد اکسید سیلیسیم درگندله روند نزولی را نشان میدهد (شکل شـماره (5 کمتـرین میـزان SiO2
در پخت شماره 11، به نـسبت 1/41 مـیباشـد بـا توجـه بـه محاسـبات انجـام شـده در شـرکت فـولاد خوزستان، افزایش هـر1درصـد SiO2 درخـوراک کـورههـای قـوس الکتریکـی میـزان 4/5 تـا 6 دلار هزینههای تولید فولاد را افزایش میدهد.
-4 درآزمایشاتی که با پریدور تیـپ330 انجـام گرفـت، نتـایج مـشابهی بـهدسـت آمدکـه همـان افـزایش
419 هشتمین کنگره سالیانه انجمن مهندسین متالورژی ایران
استحکام خشک گندله وبالارفتن عدد افتادن D.N را دربرداشته است.
-5 سری دوم، مقدار 0/05درصد محلول هیدرواکسید سدیم((NaOH که با روش محلول سازی به نسبت
25 گرم NaOH جامد در 2 لیتر آب که این محلول در میکسر آزمایشگاه فیزیک اضافه شـده اسـت، در این مرحله بهدلیل خاصیت hydroscopic پریدور باید ابتدا ماده آلی پریدور بهصورت خـشک بـه مخلوط اضافه شود. چون احتمال اینکه به صورت غیر هموژن با سنگ آهن ترکیب شود وجـود دارد ،بهدلیل نسبت کم ماده آلی پریدور (بین 0/03 تا 0/06 درصد) بایـد در حالـت خـشک آن را مخلـوط کرد. سپس محلول هیدرواکسید سدیم را به آرامی به مخلوط اضافه نمود.
-6 در تمام آزمایشها میزان pH خمیر مخلوط اندازه گیری می شود. این تغیرات قبل از افزودن پریـدور به میزان 8 تا 8/3 میباشد ولی پس از افـزودن پریـدورpH بـین 9/8 تـا 10/1 در نوسـان اسـت (جـدول شماره.(1
-7 سطوح گندله های خام تولیدی در دیسک کـاملا صـاف وصـیقلی بـوده همچنـین اسـتحکام خـشک گندلهها بین 4 تا Kg/pellet 6 را نشان می دهد (شکل شماره(2
یافتههای آزمایشات احیایی
پس از تهیه گندله های پخته و انجام آزمایشهای لازم ، بـهوسـیله آزمـون سـبد (Basket test) آزمـایش احیایی در شرایط نرمال درون کورههای احیای مستقیم میدرکس انجام شد که نتـا یـج در جـدول 1 نـشان داده شده است.
بیشترین میزان درجه فلزی که مربوط به پخت شماره 12 می باشد 95/32 درصد شده که ناشـی از افـزایش Fetot و کاهش نا خالصیهای اسیدی و بازی در گندله تولیدی می باشد.
پــس از انجــام ایــن آزمــایشهــا پخــتهــایی کــه دارای بهتــرین شــرایط کیفــی را داشــتند آزمــون احیــایی
LINDER انجام شد که نتایج در جدول شماره 1 موجود است. بهدلیل سطوح صاف و صـیقلی گندلـههـا کمترین میزان تولید نرمه -0/5) میلی متر) مشاهده شده است.
نتیجه گیری
-1 بهدلیل خاصیت جذب آب بالا در سطوح کلیواژ لایههای این مـاده آلـی مـی تـوان بـا حـداقل میـزان مصرف به عدد افتادن مناسب (drop no.) درمحدودۀ 7 تا 10 رسید (نرخ مصرف این مـاده آلـی بـین
0/3 تا 0/6 کیلو گرم بر تن گندله می باشد).
-2 گندلههای تولیدی با استفاده از پریدور مقاومت بالایی در مقابل شوکهای حرارتی در دمای 600 تـا
750 درجه در مرحله اولیه دمادهی Up draft drying و Down draft drying از خود نشان میدهند. -3 مقاومت مکانیکی گندلههـای خـشک شـده بـسیار مناسـب مـی باشـد (در حـدود 4 تـا (Kg/pellet 6
