Lò quay khử sắt

Lò quay khử sắt

Lò quay khử sắt là thiết bị cốt lõi của quy trình khử trực tiếp bằng lò quay. Công nghệ này sử dụng lò quay quay liên tục làm lò phản ứng, trở thành thiết bị luyện kim quan trọng để sản xuất sắt xốp thông qua quá trình khử oxit sắt bằng cacbon rắn. Chức năng chính của nó là thực hiện quá trình khử cacbon pha rắn quặng sắt trong phạm vi nhiệt độ 950–1100°C. Nhờ thiết kế cấu trúc độc đáo, nó cho phép xử lý liên tục và chuyển đổi vật liệu hiệu quả. Sản phẩm, có đặc điểm là cấu trúc xốp và rời rạc, được gọi là sắt xốp và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thép và khai thác tài nguyên đa kim loại, đóng vai trò là mắt xích quan trọng giữa tài nguyên khoáng sản và các sản phẩm sắt có giá trị cao.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của lò quay khử sắt tập trung vào sự quay liên tục + kiểm soát nhiệt độ chính xác + khử pha rắn. Thân chính là một xi lanh thép nghiêng được lót bằng vật liệu chịu lửa chịu nhiệt cao, được dẫn động quay với tốc độ không đổi bởi các con lăn đỡ. Trong quá trình hoạt động, quặng sắt đạt tiêu chuẩn (hàm lượng sắt 66%), chất khử (than có hàm lượng cacbon cố định 50%, chẳng hạn như than nâu hoặc than đá) và chất khử lưu huỳnh được liên tục đưa vào đầu cấp liệu với tỷ lệ chính xác. Khi lò quay, vật liệu được nâng lên một độ cao nhất định và sau đó rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực. Hành động này đảm bảo sự trộn lẫn kỹ lưỡng giữa quặng và chất khử đồng thời dần dần đẩy vật liệu về phía đầu ra.

Nhiệt độ cao 950–1100°C cần thiết cho phản ứng khử được tạo ra bằng cách đốt cháy không khí được đưa vào đầu ra cùng với chất dễ bay hơi từ than khử và CO được tạo ra từ phản ứng. Điều này được bổ sung bởi hệ thống đốt phụ đầu lò chính xác để kiểm soát chính xác trường nhiệt độ. Khi vật liệu di chuyển về phía trước, nó trải qua tuần tự các giai đoạn sấy khô, làm nóng sơ bộ, phân hủy cacbonat, khử lưu huỳnh và khử oxit sắt. Do nhiệt độ khử tương đối thấp, hầu hết tạp chất trong quặng vẫn còn trong sản phẩm, với quá trình cacbon hóa không đủ. Sự mất oxy trong quá trình khử tạo ra nhiều lỗ rỗng siêu nhỏ. Sản phẩm sắt xốp cuối cùng được làm nguội nhanh xuống dưới 200°C trong bộ làm mát thẳng đứng để ngăn ngừa quá trình oxy hóa trở lại trước khi được thải ra. Khí thải từ cửa ra của lò đi qua bộ gia nhiệt sơ bộ để thu hồi nhiệt thải, cải thiện hiệu suất năng lượng.

Các tính năng chính

Lò quay khử sắt mang lại một số ưu điểm vượt trội nhờ thiết kế quy trình độc đáo:

1. Khả năng thích ứng nguyên liệu mạnh mẽ: Máy có thể xử lý không chỉ các loại quặng phức tạp như quặng sắt nghèo hàm lượng silic cao, quặng sắt nghèo chứa niken và titanomagnetit, cùng với nhiều loại quặng mịn khác, mà còn cả các loại quặng đa kim loại như bụi chứa sắt và quặng niken laterit thông qua các biến thể quy trình như phương pháp SL-RN hoặc Krupp-CODIR. Máy có thể trực tiếp sử dụng than đá có sẵn rộng rãi làm chất khử và có yêu cầu linh hoạt về nhiệt độ làm mềm tro than, giúp giảm đáng kể sự phụ thuộc vào các nguyên liệu thô cụ thể và giảm chi phí.

2. Điều kiện quy trình vừa phải và dễ kiểm soát: Bằng cách điều chỉnh độ nghiêng lò, tốc độ quay và tỷ lệ nhiên liệu, môi trường phản ứng và nhiệt độ có thể được kiểm soát chính xác, ngăn ngừa hiệu quả hiện tượng khử quá mức hoặc hình thành vòng. Lớp vật liệu mỏng và không gian trống lớn bên trong lò đảm bảo dòng khí lưu thông trơn tru. Điều này có lợi cho quá trình khử chọn lọc quặng sắt đa kim loại và cho phép các nguyên tố có điểm sôi thấp được bay hơi và thu hồi, giúp tận dụng tài nguyên một cách toàn diện.

3. Chất lượng sản phẩm cao và vận hành ổn định: Sắt xốp thành phẩm có độ kim loại hóa vượt quá 90%. Cấu trúc dạng hạt, xốp giúp dễ dàng xử lý tiếp theo, thích hợp làm nguyên liệu chất lượng cao cho sản xuất thép. Thiết bị hoạt động dưới áp suất âm nhẹ, giảm thiểu thất thoát nhiệt và cải thiện môi trường làm việc. Kết hợp với hệ thống điều khiển thông minh giúp quản lý nhiệt độ chính xác, nâng cao tính nhất quán của sản phẩm và an toàn vận hành.

4. Lợi ích về môi trường và kinh tế: Quy trình vận hành tương đối đơn giản với mức tiêu thụ năng lượng thấp. Việc sử dụng nguyên liệu thô tại địa phương có thể giúp giảm chi phí vận hành hơn nữa. Hệ thống lọc bụi bằng túi vải và hệ thống khử lưu huỳnh/khử nitơ tích hợp giúp kiểm soát hiệu quả lượng khí thải gây ô nhiễm, đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường.

Ứng dụng thực tiễn

Trên thực tế, vai trò cốt lõi của lò quay khử sắt thể hiện ở hai khía cạnh: chuyển đổi tài nguyên và sử dụng tổng hợp.

1. Là lò phản ứng cốt lõi cho sản xuất sắt khử trực tiếp (DRI), nó chuyển đổi quặng sắt thành sắt xốp có độ kim loại hóa cao một cách hiệu quả. Sản phẩm này có thể thay thế thép phế liệu chất lượng cao trong sản xuất thép bằng lò hồ quang điện (EAF), giúp ngành công nghiệp thép giảm sự phụ thuộc vào phế liệu nhập khẩu và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chuyển đổi sang sản xuất carbon thấp.

2. Bằng cách tận dụng khả năng khử chọn lọc và thu hồi đa kim loại, thiết bị này cho phép xử lý sâu quặng đa kim loại cộng sinh và chất thải chứa sắt. Trong quá trình thu hồi tài nguyên sắt, nó loại bỏ các nguyên tố có hại như kẽm và chì, đồng thời thu hồi các kim loại quý khác, đạt được mục tiêu kép là tái chế tài nguyên và phục hồi môi trường.

Hơn nữa, các đặc tính vận hành liên tục, ổn định và đáng tin cậy khiến nó phù hợp với sản xuất công nghiệp quy mô lớn. Khi được tích hợp với các hệ thống vận hành và bảo trì thông minh, nó giúp cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất và giảm chi phí nhân công và bảo trì.