Ön-indirgenmiş demir cevheri a, yarı mamul çelik tekabül eden demir cevheri ile işleme doğrudan bir azalmaya . Cevherden elde edilen metalik demir (kütlenin yaklaşık% 95'i) ve gang karışımıdır .
İndirgeme eritme olmadan demir cevheri, tarihsel olarak, elde eski yöntemdir çelik . Aslında, yüksek fırınlar bir büyüteç , az çok karbonlanmış metalik demir , gang ve odun kömüründen oluşan heterojen bir aglomerat üretir . Bu yöntem kademeli olarak değiştirilir I st yüzyıl Çin ve XIII inci , Avrupa'da yüzyıl için yüksek fırının eş zamanlı olarak azaltılması ve gerçekleştirir erimesini demir.
Yine de erken dek geliştirilen düşük fırını hayatta bkz XIX inci olarak yüzyıl, Tatara veya Katalan demirhaneye . Dolaylı işlemle (bir yüksek fırında indirgeme-eritme, ardından dökme demirin rafine edilmesi ) karşı karşıya kalan bu işlemler, yalnızca aşağıdaki iki avantajdan en az birinden yararlandıklarında hayatta kalırlar:
Daha gelişmiş doğrudan indirgeme işlemleri dolayısıyla başından itibaren geliştirilen XX inci onunla azaltılmış madenini eritecek mümkün hale geldiğinde, yüzyıl Siemens-Martin süreci veya elektrik ark fırını . Bu teknik-ekonomik modelde , bazı süreçler ( özellikle Shōwa çelik fabrikalarında benimsenen Krupp-Renn süreci , Chenot süreci , vb. ) İkinci Dünya Savaşı öncesinde sanayileşmiş ancak gizli kalmıştır.
Kömürün yerini almak için doğal gaz kullanımına dayanan modern doğrudan indirgeme süreçleri, 1950'lerde kapsamlı bir şekilde incelenmiştir.5 Aralık 1957, Meksikalı şirket Hylsa , Monterrey'de bu tipin ilk endüstriyel üretim birimini faaliyete geçirdi, önceden indirgenmiş demir cevheri bir elektrik ark fırınında füzyon için tasarlandı. Doğal gazla önceden indirgenmiş cevher üretimi ekonomik olarak uygun olduğundan, 1960'ların sonunda birkaç fabrika inşa edildi.Kârlılıkları için ucuz doğal gaz arzı şart olduğundan, çoğu fabrika petrol zengini ülkelerde ve gazda bulunuyordu. özellikle ekvatora yakın olanlar.
1970 yılında, dünya önceden azaltılmış demir cevheri üretimi 790.000 tona ulaştı. Daha sonra operasyonel olan süreçler HYL süreci (680.000 ton üretilmiş), bir SL / RN ünitesi, bir Purofer ünitesi ve Midrex sürecini uygulayan ilk fabrikadır .
Kârlı ve yenilikçi olmasına rağmen, icat edilen süreçler nihai olarak yüksek fırına dayalı geleneksel sektörün yerini alabilecek teknolojik bir devrim olduğunu kanıtlamaz . Ancak önceden indirgenmiş çelikten üretilen çelik miktarı sürekli artıyor ve küresel çelik üretiminden daha hızlı :
Ön indirgenmiş demir cevheri üretim tesislerine doğrudan indirgeme tesisleri denir. Prensip, demir cevherini yüksek sıcaklıkta ( 900 ° C'nin üzerinde ) bir gazın indirgeme etkisine maruz bırakmaktan ibarettir . Bu gaz, oranları üretim sürecine bağlı olan karbon monoksit ve dihidrojenden oluşur .
İki ana işlem kategorisi vardır:
Bununla birlikte, "gaz" işlemlerinin birçoğunun, kömürden indirgeme gazı üreten gazlaştırma birimleri tarafından çalıştırılabileceği kaydedilebilir .
Önceden indirgenmiş cevherler, kimyasal saflıklarının geri dönüştürülmüş hurdadan gerçekleştirilen yüklemeyi iyileştirmelerine olanak tanıdığı elektrik ark ocağı eritme için özellikle uygundur . Oksijen dönüştürücülerinde veya başlangıçta içerdiği oksijenin büyük bir bölümünü halihazırda serbest bırakan bu malzemelerin, kok açısından önemli tasarruflar ve üretkenlik kazanımları (% 7 ek üretimde 6 ) sağladığı yüksek fırında soğutma ajanları olarak da kullanılabilirler. ton dökme demir için 100 kg önceden indirgenmiş). Her durumda, çelik endüstrisinde önceden indirgenmiş ürünlerin kullanımı o anki ekonomik koşullara bağlıdır.
Doğal gaz kullanımı sayesinde, önceden indirgenmiş demir cevherinin çeliğe dönüşümü% 20 ila 25 daha az CO 2 salımı sağlar.yüksek fırınlara dayalı klasik süreçten daha fazla. Önceden indirgenmiş ürünlerin üretimi de toz emisyonları, gaz ve su tüketimi açısından çok daha temizdir.
2003 yılında üretilen 50 mt'un 49'u elektrikli fırına gitti, geri kalanı yüksek fırınlar, kupollar veya konvertörler tarafından tüketildi . Geniş spesifik yüzey daha bu ürün daha reaktif hale getirir, çünkü demir süngeri de, çeşitli kimyasal işlemlerde kullanılan dolgular , talaş veya demir tel toplar.
Ön kanalların bir dezavantajı, fosfor giderme gibi çoğu pota metalurjisi işlemiyle uyumsuz bir asit cürufu veren silika içeriklerinde yatmaktadır .
Demir süngerin saklanması zordur. Aslında, geniş özgül yüzeyleri göz önüne alındığında, oksidasyon ürünün içine derinlemesine nüfuz eder. Bir yıl yağmura maruz kalan bir demir süngerin metalleşmesi% 94'ten% 83'e çıkmaktadır. Bu nedenle, güvenli kullanım için, imalattan sonra , ürünü yüz gün boyunca havaya maruz bırakarak tam oksidasyondan koruyacak ince bir pas tabakasının oluşumunu teşvik etmek tavsiye edilir .
Nakliye, kesin kurallara uyar: önceden azaltılmış cezalar% 0,2 ile% 12 arasında bir nem oranına sahip olmamalıdır. Su, özellikle deniz suyu ile temas ettiğinde ürün, hidrojeni ısıtıp serbest bırakarak oksitlenir. Bu nedenle ürün, belirli koşullar altında piroforiktir . Kendiliğinden tutuşma riskinden kaçınmak için, aşırı ısınmalarını ve yüksek hidrojen konsantrasyonlarını önlemek için ürünleri havalandırmak gerekir. Aşırı ısınma durumunda, ürün izole edilmeli ve yayılmalıdır (sulama olayı daha da kötüleştirebilir). Bununla birlikte, 200 ° C'nin üzerindeki bir sıcaklık aşırı bir durumdur.
Demir içeriği açıkça başlangıç cevherinin zenginliğine bağlıdır; ancak önceden indirgenmiş ürünün ilgisi, esas olarak çok yüksek demir içeriklerinde yatmaktadır. Bu nedenle, kalibre edilmiş veya para cezaları veya toplar şeklinde zengin cevherlerle başlıyoruz . Demir içeriğine ek olarak, önceden indirgenmiş bir cevherin önemli özellikleri şunlardır:
Fiziksel özellikler | Kömür süreçleri | Doğal gaz prosesleri |
---|---|---|
Granülometri | Değişken | Sabit |
durum | Kimyasal olarak kararlı | Oldukça piroforik |
Görünen hacimsel kütle | 1.6 - 2.0 | 1.5 - 1.9 |
Metalleşme derecesi (%) | 86 - 92 | 85 - 93 |
Briketlere dönüşüm | İmkansız | Mümkün |
Kimyasal bileşim | ||
Metalik demir (%) | 80 - 84 | 83 - 86 |
Demir oksitler (%) | 6-9 | 5 - 8 |
Gang (%) | 3-4 | 2 - 6 |
Karbon (%) | 0.2 - 0.25 | 1.2 - 2.5 |
Fondanlar (%) | 1-3 | 0-3 |
Demir olmayan metaller (%) | 0.3 - 0.5 | 0 |
Kükürt (%) | 0,02 - 0,03 | 0.05 - 0.25 |
Fosfor (%) | 0,04 - 0,07 | 0,03 - 0,08 |
Önceden indirgenmiş ürün iki biçimde pazarlanmaktadır: genellikle bir pelet biçiminde olan DRI ve malzemenin sıcak sıkıştırılmasıyla elde edilen HBI.
Ön artırmanın bir parçası olarak, pratikte yaklaşık 1100 ° C'de gerçekleştirilen indirgeme , elde edilen ürün işlenmiş cevherin görünümünü korur. Doğasına bağlı olarak, bu nedenle aşağıdaki ürünleri buluyoruz:
Tüm bu önceden indirgenmiş cevher formları, çok gözenekli yapıları ve dış yüzeyin 10.000 katına ulaşabilen geniş özgül yüzey alanları nedeniyle bazen demir sünger olarak adlandırılır . Ancak en yaygın ad, " Doğrudan İndirgenmiş Demir " anlamına gelen "DRI" olarak kalır .
En sık pazarlanan DRI formu , hem başlangıç ürününün yüksek demir içeriği kullanılan prosesler için uygun olduğundan hem de bu şartlandırma işlemi kolaylaştırdığı için yaklaşık 10 mm çapında bir top olan önceden indirgenmiş pelettir . Gerçek şu ki, biçimleri ne olursa olsun, ham önceden indirgenmiş ürünler, gözenekli yapıları ve oksijene olan ilgileri nedeniyle çok piroforik ve neme duyarlıdır: depolanmaları ve işlenmeleri bunu hesaba katmalıdır.
Nihai ürün olan yoğunluğu toplu olarak, bir yer alır, 3.2 ve kütle yoğunluğuna 1.6 t / m 3 .
Briketler, 650 ° C'lik önceden indirgenmiş cevherin sıkıştırılmasından elde edilir (bu nedenle " Sıcak Briketlenmiş Demir " için " HBI" adı verilir ). Boyutlarında bir çakıl gibi nihai ürün görünüm genellikle toplu olarak 5 bir yoğunluğa ulaşana briket oluşturan ön-indirgenmiş, 110x60x30 mm kalibre, briketler 2.5 olan bir görünen yoğunluğa sahip t / m 3 .
Karbon içerikleri nadiren% 2,5'i aşıyor. Düşük piroforik, briketlerin üretim yerlerinden uzakta geri kazanılması amaçlanmıştır.