ارائه راهکاری جهت کاهش نرمه آهن اسفنجی در فرایند تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس

فرآیند احیای مستقیم میدرکس (MIDREX) یکی از پرکاربردترین روش‌های تولید آهن اسفنجی است که با استفاده از گاز طبیعی به‌عنوان عامل احیاکننده، سنگ‌آهن به شکل گندله را به آهن فلزی تبدیل می‌کند. این فرآیند در کوره‌های عمودی انجام می‌شود که در آن مواد در معرض گاز احیایی قرار گرفته و اکسیژن از سنگ‌آهن جدا می‌شود. با وجود اینکه میدرکس به‌دلیل بهره‌وری بالا و مصرف بهینه انرژی شناخته می‌شود، یکی از چالش‌های اساسی در این فرآیند، خرد شدن و نرم شدن مواد در طول احیاء است که منجر به تولید نرمه (Fines) می‌شود. تولید نرمه در طول فرآیند احیاء مشکلات متعددی ایجاد می‌کند. نرمه‌ها به دلیل سطح بالای تماس با گاز احیایی و ریز بودن، می‌توانند در بخش‌های پایین‌تر کوره جمع شده و مانع از جریان بهینه گاز شوند. این انسداد باعث کاهش جریان گاز احیاءکننده به مواد در حال احیاء شده و راندمان کلی فرآیند را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در نتیجه، فشار در بخش‌های مختلف کوره نوسان می‌کند و این موضوع منجر به کاهش کارایی کوره و نیاز به مصرف بیشتر انرژی برای حفظ شرایط احیاء بهینه می‌شود. علاوه بر این، تولید نرمه‌های بیش از حد می‌تواند کیفیت محصول نهایی (آهن اسفنجی)، را کاهش دهد و مشکلاتی را در زمان انتقال و استفاده از آن در فرآیندهای ذوب در کوره‌های قوس الکتریکی به وجود آورد. تولید نرمه همچنین بر فرآیند حمل و انتقال مواد در طول تولید تأثیر می‌گذارد. مواد خردشده می‌توانند باعث انسداد خطوط انتقال و ایجاد سایش و خرابی در تجهیزات شوند. از طرفی، در محصول نهایی، نرمه‌های بیشتر به‌معنی آهن اسفنجی با کیفیت پایین‌تر است که کارایی فرآیندهای ذوب و تولید فولاد را به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای کاهش می‌دهد. این مسئله همچنین می‌تواند باعث افزایش هزینه‌های تولید و کاهش بهره‌وری اقتصادی فرآیند شود. هدف اصلی این پروژه، کاهش میزان نرمه تولیدی در کوره احیای مستقیم میدرکس است. این هدف از طریق بررسی و بهینه‌سازی پارامترهای مختلف فرآیندی دنبال خواهد شد. بهبود شرایط عملیاتی کوره، مانند کنترل دقیق دما، فشار و ترکیب گاز احیایی، از اولین اقدامات کلیدی برای کاهش خرد شدن مواد در حین احیاء است. با بهینه‌سازی این پارامترها می‌توان شرایطی ایجاد کرد که مواد ورودی کمترین آسیب را ببینند و نرخ تولید نرمه کاهش یابد. همچنین، کیفیت مواد اولیه (گندله‌) ورودی به کوره باید به‌دقت بررسی شود. گندله‌هایی با مقاومت مکانیکی پایین در برابر خرد شدن، سهم زیادی در تولید نرمه دارند. بنابراین، بهبود و ارتقاء کیفیت مواد اولیه می‌تواند در کاهش تولید نرمه نقش اساسی داشته باشد. علاوه بر این، بررسی نحوه انتقال مواد و حرکت آن‌ها در کوره نیز می‌تواند به شناسایی نقاطی که مواد در آن‌ها تحت فشار یا سایش زیاد قرار می‌گیرند کمک کند. این اطلاعات به بهینه‌سازی جریان مواد و جلوگیری از خرد شدن آن‌ها در طول فرآیند کمک خواهد کرد. از دیگر موارد مهم، بهبود جریان گاز در کوره است. توزیع نامناسب گاز می‌تواند باعث ایجاد مناطق با فشارهای مختلف در کوره شده و مواد را به‌صورت نامتعادل تحت تأثیر قرار دهد. بررسی و اصلاح مسیر جریان گاز می‌تواند به کاهش این پدیده کمک کرده و تولید نرمه را به حداقل برساند.
هدف این پروژه کاهش تولید نرمه و بهبود کیفیت آهن اسفنجی به منظور افزایش راندمان کلی فرآیند، کاهش مصرف انرژی و بهبود بهره‌وری اقتصادی تولید می‌باشد.