Cercetări pentru valorificarea deșeurilor feroase fine prin procedee neconvenționale

Furnalul a jucat un rol important in productia de fonta datorita eficientei utilizarii caldurii si a gazelor precum si productiei de masa. In prezent furnalul se confrunta cu anumite probleme delicate: poluarea mediului de catre cocserii, flexibilitate scazuta, grad inalt de preparare al materiilor prime.

Procedeele neconventionale de obtinere a fontei trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte: utilizarea diferitelor sortimente de carbuni, o preparare cat mai simpla a materiilor prime, produse cu putine impuritati, faze tehnologice independente, functionare fara consum energetic din exterior, controlul poluarii, inexistenta desurilor. Aceste procedee pot avea o productivitate pe unitatea de volum mai mare in raport cu capitalul investit decat in prodeele conventionale.

Pana in prezent doar procedeul Corex a fost dezvoltat, utilizand ca materii prime minereuri si carbuni sub forma de bulgari. In cazul acestui procedeu carbunele este introdus intr-un reactor de gazificare-topire din care se obtin gazele necesare prereducerii (CO si H2) la mai mult de 90% grad de metalizare si caldura necesara topirii materialelor prereduse.

Alte procedee de topire reducatoare propuse in lume utilizeaza minereuri si carbuni sub forma de marunt sau praf pentru a evita cocsificarea si aglomerarea. In general acestea constau in doua reactoare suprapuse: unul de prereducere si altul de topire. Nici unul din aceste procedee (Hismelt, Dios, CCF, Circofer) nu a trecut de faza pilot si/sau semi-industriala in ciuda considerabilelor eforturi financiare facute. Procedeele de reducere directa prezente in practica industriala - Midrex, Hyl, Fior –produc circa 20-25 de milioane de tone anual in lume, destul de putin in comparatie cu productia de otel electric in lume estimata la circa 200-220 milioane de tone anual.

Industria siderurgică românească înregistrează în prezent decalaje tehnologice cu privire la colectarea, transportul, depozitarea şi mai ales valorificarea tuturor categoriilor de deşeuri, astfel pe plan mondial se valorifică circa 80 % din deşeurile siderurgice, în timp ce în România, în momentul actual se valorifică maximum 48 % dintre acestea, restul fiind haldate.

Haldarea acestor deşeuri conduce atât la poluarea mediului ambiant prin degajări difuze ale compuşilor nocivi, cât şi la impurificarea apelor de suprafaţă şi a pânzelor freatice, pe suprafeţe care depăşesc cu mult perimetrele de haldare.

Tehnologia de obţinere a buretelui de fier prin reducerea directă a minereului cu reducător solid şi topirea acestui burete de fier are în vederea obţinerea de fontă sau de oţel. El reprezintă un mijloc de a creşte productivitatea unei uzine fără investiţii suplimentare şi fără consum de cocs, astfel existenţa unor furnale poate să fie prelungită, totuşi folosirea buretelui de fier ca materie primă la oţelării este utilizat in Romania.

Particularităţile noului procedeu de fabricare a buretelui de fier constau în realizarea unor condiţii termodinamice optime desfăşurării reacţiilor de reducere:

1. folosirea carbonului ca reducător ceea ce generează desfăşurarea reacţiilor atât pe cale directă cât şi indirectă ceea ce aduce procesul cât mai aproape de idealitate, asemănător procedeelor de reducere cu cuvă şi cuptor tubular înclinat;

2. folosirea dispersorilor ceramici de căldură – bile ceramice cu diametru 8-10 mm încălzite la 1200C ca agent termic în sistem cu avantajele:

- dispersează fluxul termic în toată masa reactanţilor;

- produce o omogenizare a încărcăturii mărind suprafaţa de contact minereu Fe – carbon;

- nu aduce gaze inerte în sistem şi permite o utilizare mai bună a gazelor reducătoare formate prin reacţia carbonului.

Această modalitate de încălzire a încărcăturii nu se găseşte la nici unul din procedeele de reducere directă cunoscute şi permite o intensificare a tuturor etapelor de reducere până la faza de burete de fier.

3. timpul de încălzire şi reacţie până la un grad de metalizare avansat este foarte scurt, comparativ cu procedeele de reducere în pat fluidizat, maxim 40min – 1h.

REZULTATE DEOSEBITE OBŢINUTE ÎN URMA CERCETĂRII

• proiectarea, realizarea şi implementarea în practica industrială a

tehnologiei neconvenţionale precum şi a instalaţiilor necesare pentru obţinerea pulberii de fier cu grad ridicar de metalizare din deşeuri feroase fine;

• stabilirea regimurilor tehnologice optime, a tipului (material, formă,

dimensiune) optim de granule cu rol de agent termic şi schimbător de căldură, a posibilităţilor tehnice de captare a pulberii de fier şi a sterilului , de evacuare în condiţii ecologice a fazei gazoase rezultate.

DESCRIEREA TEHNOLOGIEI

Componenta principală a instalaţiei experimentale o constituie cuptorul rotativ de reducere directă cu praf de cărbune a deşeurilor feroase fine:

Tehnologia neconvenţională prevede introducerea în cuptor a prafului de minereu 50 Kg, de cocs 30 Kg şi câte 50 kg bile ceramice cu diametrul mediu de 12 mm şi prisme triunghiulare din oţel refractar.

Praful de minereu şi de cărbune energetic (sau praf de cocs) se preîncălzesc la circa 8500C în cuptorul cilindric rotativ, în care circulă în contracurent cu fluxuri corespunzătoare de granule ceramice, încălzite la 12000C.